Los "cuatro problemas principales" de los buques de hidrógeno

En este contexto, los buques propulsados ​​por hidrógeno tienen una oportunidad de desarrollo. Para aprovecharla, muchas empresas nacionales de pilas de combustible están acelerando el lanzamiento de sistemas de pilas de combustible marinas y la obtención de certificados de homologación de la sociedad de clasificación. Al mismo tiempo, también hay buenas noticias sobre la construcción y puesta en marcha de buques propulsados ​​por hidrógeno. Sin embargo, en la actualidad, estos buques se limitan principalmente a demostraciones a pequeña escala en ríos interiores y zonas marítimas, lejos de la aplicación generalizada que espera la industria. Esto se debe principalmente a que el desarrollo de los buques propulsados ​​por hidrógeno aún enfrenta cuatro problemas principales: la tecnología del sistema de propulsión necesita ser verificada, la tecnología de almacenamiento de hidrógeno no satisface la demanda, el método de hidrogenación es difícil de elegir y el escenario de aplicación es difícil de ampliar. ¿Cómo superar este estancamiento?

El debate en el sector se centra en la necesidad de especializarse en pilas de combustible marinas. Algunos creen que utilizar directamente el sistema de pilas de combustible para automóviles permitirá ahorrar costes y será más eficiente. Solo sería necesario adaptarlo al tipo de buque para su uso específico.

Otro aspecto a considerar es que los buques y los vehículos operan en entornos acuáticos y terrestres, respectivamente, y sus entornos son muy diferentes. Las pilas de combustible de hidrógeno marinas no pueden adaptarse directamente a las pilas de combustible de hidrógeno para automóviles. Es necesario diseñarlas y actualizarlas específicamente según el complejo entorno acuático del buque, el elevado consumo de hidrógeno, la gran autonomía y los requisitos de seguridad, con el fin de impulsar el desarrollo de buques de hidrógeno con sistemas de propulsión adaptados a entornos marinos.

El sistema de almacenamiento de hidrógeno marino requiere seleccionar una fuente de hidrógeno específica según la zona marítima, el tipo de buque, los requisitos de emisiones, etc. Actualmente, la tecnología de almacenamiento de hidrógeno mediante cilindros de gas a alta presión de 35 MPa está relativamente desarrollada. Algunos sugieren que esta tecnología debería utilizarse como primera opción para garantizar una operación más fiable.

Sin embargo, esta sugerencia ha encontrado oposición. El sistema de almacenamiento de hidrógeno marino tiene requisitos muy elevados en cuanto a densidad energética. La densidad energética y la autonomía del almacenamiento de hidrógeno gaseoso no satisfacen las necesidades de los buques propulsados ​​por hidrógeno. La alta dirección de una empresa declaró claramente que prefiere la forma líquida con alta densidad energética: «La densidad energética volumétrica del gas siempre es limitada, por lo que en el futuro soy optimista respecto al almacenamiento de hidrógeno líquido, amoníaco líquido, metanol e incluso hidrógeno líquido orgánico».

Actualmente, los métodos de repostaje de hidrógeno para buques propulsados ​​por hidrógeno incluyen la producción y el uso a bordo, el repostaje en muelles y el izado y reemplazo de botellas de hidrógeno. El método de repostaje móvil mediante camiones cisterna, utilizado en el extranjero, es bastante arbitrario, y en China se están realizando esfuerzos para construir estaciones fijas de reabastecimiento de energía. Por ejemplo, el "Three Gorges Hydrogen Boat 1" repostó en una estación integrada de producción y repostaje de hidrógeno tipo muelle, construida por ellos mismos. La estación utiliza la electricidad de la central eléctrica de las Tres Gargantas para electrolizar el agua y producir hidrógeno. El buque utiliza un brazo mecánico plegable para tirar de una manguera de alta presión para el repostaje de hidrógeno.

Cabe señalar que, debido a las condiciones únicas de cada zona acuática, no es necesario optar por el método de construcción de estaciones mencionado anteriormente. Un experto del sector sugiere elegir según las propias condiciones: por un lado, la construcción de una estación de repostaje de hidrógeno es costosa y las estaciones pueden carecer de recursos energéticos como la zona de las Tres Gargantas; por otro lado, el método de conexión para el repostaje debe prevenir estrictamente las fugas de hidrógeno. Una explosión tendría consecuencias desastrosas. Si la botella de almacenamiento de hidrógeno se transporta directamente a bordo para su reemplazo mediante izado, no solo será más seguro, sino también más rápido y económico. Esto podría ser un punto de partida para la apertura del mercado de buques propulsados ​​por hidrógeno.

Actualmente, la presencia de buques propulsados ​​por hidrógeno se concentra en pequeñas demostraciones oficiales, visitas turísticas y transporte de contenedores, entre otros. Sin embargo, el mercado real aún no se ha consolidado. Según ha podido saber Gaogong Hydrogen and Electricity, los armadores se muestran reacios a utilizar buques de hidrógeno, principalmente debido a su elevado coste.

A diferencia de los automóviles, cada componente de un barco debe estar certificado y aprobado por la sociedad de clasificación, y el costo inicial es muy elevado. Además, existen costos de investigación y desarrollo técnico, costos de iteración, costos de inversión y operación, y costos de mantenimiento.

Actualmente, los buques propulsados ​​por hidrógeno son principalmente de tipo demostración, no comerciales. El coste es demasiado elevado y a los armadores les resulta difícil asumirlo. Si existieran subvenciones, podrían utilizarse, pero actualmente no las hay, y no es posible calcular la rentabilidad. Un alto funcionario del sector declaró a Gaogong Hydrogen and Electricity que, para reducir costes, aún es necesario mejorar la fiabilidad de la tecnología y los productos, pero esto es una paradoja. Los productos se desarrollan de forma iterativa. ¿Cómo podemos mejorarlos con tan pocas demostraciones? A menos que se trate de una promoción complementaria en lugar de una promoción principal.

En condiciones de limitaciones técnicas, los buques que utilizan una combinación de electricidad e hidrógeno pueden ofrecer grandes ventajas en algunos puertos que han impuesto restricciones al petróleo. Al funcionar como un sistema de propulsión auxiliar para buques eléctricos, pueden compensar las desventajas de la autonomía de estos últimos y, al mismo tiempo, acumular experiencia práctica y contribuir a la investigación y el desarrollo tecnológico.

En general, la promoción comercial de los buques propulsados ​​por hidrógeno aún tiene un largo camino por recorrer. Sin embargo, no hay motivo para ser demasiado pesimistas. Actualmente, los países de todo el mundo tienen requisitos cada vez más estrictos en cuanto a las emisiones de carbono de los buques. Por ejemplo, el transporte marítimo en el Ártico prohibirá el uso de fuelóleo pesado a partir del 1 de julio de 2024. En este caso, los buques propulsados ​​por hidrógeno tendrán un futuro prometedor.

La transformación del sistema energético no se logra de la noche a la mañana. La industria debe afrontar los cuatro grandes problemas actuales y seguir trabajando arduamente para resolverlos desde las perspectivas de la exploración técnica, la ecología industrial, la reducción de costos y el establecimiento de estándares. Siempre habrá un futuro mejor.