Los puertos deben desempeñar un papel fundamental para facilitar la reducción de las emisiones del transporte marítimo. ABB ofrece una tecnología de conversión de frecuencias flexible y escalable que garantiza una transferencia de energía automatizada y sin fisuras de la carga de un buque desde su central eléctrica a bordo hasta una fuente en tierra y vuelta, satisfaciendo así las necesidades de los armadores y de los puertos. El resultado es una reducción significativa de consumo de combustible, contaminación, vibraciones y ruido.
Alana Tapp Product Marketing Napier, New Zealand, alana.tapp@nz.abb.com; Josh Egbers Sales Victoria, Australia, josh.egbers@au.abb.com
Según la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE), el 90 % de los productos comercializados se transportan por mar [1]. Además, con el aumento de la demanda mundial de mercancía global, se espera que los volúmenes del comercio marítimo se tripliquen para 2050. Pero si bien el transporte marítimo ofrece un modo rentable de transportar mercancías a grandes distancias y, por lo tanto, es una fuente de prosperidad, también constituye una fuente importante de contaminación, ya que representa aproximadamente el 30 % de las emisiones globales totales de NOx y alrededor del 2,6 % de las emisiones globales totales de gases de efecto invernadero.
Según un informe de 2018 del Foro Internacional del Transporte [2], una organización integrada administrativamente en la OCDE, los puertos desempeñan un papel crucial a la hora de facilitar la reducción de las emisiones de transporte →01. La razón es que en la mayoría de los puertos, los buques atracados utilizan sus generadores diésel para los servicios básicos, como la calefacción, la ventilación y la refrigeración, así como los equipos de cocina. Todo esto no solo tiene un impacto negativo en el medio ambiente, sino que también reduce la calidad de vida de las comunidades locales como resultado del ruido y las vibraciones que provocan los barcos.
El aumento de las presiones para reducir la contaminación generada por la flota mundial ha obligado a los armadores a adoptar un enfoque proactivo para medir y controlar la combustión, lo que se refleja en programas como la gestión de combustible marino (MFM). Sin embargo, para ser ecológicos y cumplir los exigentes requisitos de las autoridades reguladoras, como IMO/MARPOL y la UE, se requieren pasos decisivos. Aquí es donde interviene la tecnología avanzada.
Alimentación costera a barco
El mantenimiento predictivo puede añadir valor a los procesos de producción mejorando la eficiencia y reduciendo la necesidad de mantenimiento no planificado y la redundancia, y con ello reduciendo los costes [1]. En las industrias de procesos, el uso de este enfoque puede reducir el tiempo de inactividad entre un 30 % y un 50 % y prolongar la vida útil de los equipos entre un 20 % y un 40 % [1].
La nueva tecnología del convertidor de frecuencia estático (SFC) de ABB es la opción más razonable y rentable para lograr puertos y flotas más ecológicos. La solución permite a los buques apagar sus generadores diésel y conectarse a una fuente de alimentación en tierra mientras están atracados. Sin embargo, la mayoría de las unidades de generación de energía de los buques funcionan a una frecuencia de 60 Hz, mientras que la red local en la mayoría de las partes del mundo es de 50 Hz. Esto significa que suministrar electricidad a los buques requiere un sistema de suministro eléctrico en tierra →02 – 03 [3].
Teniendo esto en cuenta, ABB ofrece convertidores de frecuencia estáticos que convierten de forma fiable y eficiente la electricidad de la red a la frecuencia de carga adecuada. La vanguardista tecnología de conversión de frecuencia de la empresa garantiza una transferencia automatizada y sin fisuras de la carga del buque desde la central eléctrica a bordo hasta la fuente en tierra y vuelta. El resultado es una reducción significativa del consumo de combustible y aceite lubricante, lo que supone menos contaminación y más beneficios económicos. La energía costera a barco es especialmente aplicable a los buques que operan en rutas dedicadas y a los buques que consumen grandes cantidades de energía en puerto. Esto puede ofrecer beneficios concretos, por ejemplo, a los operadores de terminales cuyos transbordadores atracan cada día durante un número fijo de horas.
Modular y escalable
El sistema SFC de ABB es un convertidor de potencia modular y escalable. Consta de varios pares de rectificadores e inversores independientes gestionados por un controlador del sistema que permite proporcionar una fuente de tensión y frecuencia estable y fiable capaz de sincronizar y regular la energía cuando trabaja en paralelo con otras fuentes de energía, como un sistema de generación a bordo. Estas características permiten la máxima flexibilidad a la hora de ajustar el sistema a las necesidades del cliente. La cartera SFC de ABB incluye el PCS100 (Power Converter System) y el próximo PCS120 →04, que es ideal para las aplicaciones de baja potencia.
La modularidad y la escalabilidad de estos sistemas permiten que haya varias unidades funcionando en paralelo, lo que hace que la solución pueda adaptarse a las necesidades de potencia de diferentes buques y a una variedad de infraestructuras portuarias →05. Si una unidad debe colocarse en el exterior, puede facilitarse un cofre adecuado como parte del paquete en caso necesario. Esto proporciona al cliente flexibilidad a la hora de planificar e implementar la disposición física y espacial de los sistemas convertidores de potencia para que encajen armoniosamente en el entorno que los rodea.
05a El Pipavav Shipyard Limited es el astillero más grande de la India 
05b El Killybegs Fishery Harbour Centre en Donegal, en la costa noroeste de Irlanda. Foto ©wil tilroe-otte/stock.adobe.com 
05c El puerto de Bahrein. Foto ©thauwald-pictures/stock.adobe.com
Bajo impacto operativo
Otra ventaja de estos sistemas es su disponibilidad superior, que resulta de su alta fiabilidad, robustez y bajo mantenimiento (PCS100 MTTR < 30 min / PCS120 SFC < 10 min): factores que dan lugar a una reducción de los costes operativos. El coste de propiedad puede reducirse aún más si se elige como fuente principal de energía las fuentes de energía renovables, como la energía eólica o hidráulica, los paneles solares o las pilas de combustible.
Primer Astillero ecológico de la India
Pipavav Shipyard Limited (PSL) se encuentra en la costa oeste de la India, en el estado de Gujarat, y es el astillero más grande de la India. Además, es uno de los diques secos más grandes del mundo y tiene un complejo offshore para la reparación y construcción de barcos. El astillero ha instalado y puesto en servicio algunas de las instalaciones de construcción naval más modernas disponibles actualmente. Gracias a sus cuatro convertidores de frecuencia estáticos (SFC) de 250 kVA PCS100 de ABB, es el primero y único «astillero ecológico» en la India →05a. La solución de vanguardia de ABB ha ayudado al astillero a reducir las emisiones, la contaminación y los niveles de ruido, logrando al mismo tiempo un importante ahorro de costes al permitir que los buques utilicen energía de la red eléctrica en lugar de generadores diésel. PSL también se beneficia de una mayor disponibilidad y fiabilidad frente a instalaciones que utilizan convertidores de frecuencia rotativos.
Flota pesquera atlántica de Irlanda: recorte profundo de las emisiones
Las unidades costeras a barco de convertidores de frecuencia estáticos (SFC) PCS100 de ABB suponen un ahorro de 96 000 litros de combustible diésel y 2000 toneladas menos de emisiones de CO₂ al año para el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Asuntos Marítimos de Irlanda, ya que proporcionan energía desde la red a los barcos pesqueros del Killybegs Fishery Harbour Centre →05b en Donegal, en la costa noroeste de Irlanda [4]. Estos convertidores, los primeros que operan en Irlanda, están dinamizando la sostenibilidad en 12 atraques.
Killybegs es uno de los cerca de 100 puertos del norte de Europa donde puede desembarcarse pesca pelágica, como el arenque y la caballa. El puerto cuenta con una flota local de unos 25 grandes arrastreros. Hasta hace poco, los arrastreros dependían de generadores diésel en cubierta de 70 kVA mientras estaban en puerto para alimentar cargas como los equipos de iluminación, la calefacción y la navegación electrónica y el equipo de control del puente de mando, así como los precalentadores para arrancar los motores principales.
Sin embargo, gracias a los nuevos convertidores de frecuencia estáticos de este puerto, los buques pueden apagar sus generadores de cubierta, reduciendo las emisiones locales en lo que equivale a retirar de la circulación casi 500 coches al año. La instalación también ha mejorado la calidad de vida del puerto al reducir las emisiones de ruido y el riesgo de incendio y las necesidades de mantenimiento de los arrastreros.
Los convertidores protegerán el puerto en el futuro al ajustarse a la legislación que está introduciendo la Organización Marítima Internacional en un esfuerzo por lograr el objetivo de reducir las emisiones del transporte marítimo en al menos un 50 % para 2050 en comparación con 2008.
Los convertidores obtienen energía de la red eléctrica estándar de 400 V y están alojados en una sala técnica interior dedicada junto con aparamenta y sistemas de seguridad. Los arrastreros se conectan a través de las tomas industriales en el muelle, y el acceso a la energía es controlado desde la capitanía del puerto. Cada convertidor proporciona una supervisión en remoto de los medidores y puede aislarse y conmutarse individualmente entre 50 y 60 Hz para una mayor flexibilidad.
Bairéin: Recorte de costes y contaminación
Los barcos que hacen escala en el puerto de Baréin →05c pueden apagar sus motores diésel y aprovechar fuentes de energía más limpias en tierra gracias a la tecnología de conexión a la red de ABB [5]. Los tres SFC (convertidores de frecuencia estáticos) PCS100 instalados en el puerto pueden reducir el consumo de combustible de un buque grande hasta en 20 toneladas métricas y las emisiones de CO₂ en 60 toneladas métricas durante una estancia en puerto de 10 horas. La tecnología de conexión a la red de ABB permite suministrar energía desde el muelle (normalmente 50 Hz) a las unidades de generación de energía de los buques, que normalmente funcionan a una frecuencia de 60 Hz.
Arab ShipBuilding & Repair Yard (ASRY) es una empresa líder de construcción y reparación de buques de Oriente Medio. Durante muchos años se ha basado en convertidores de frecuencia rotativos. Sin embargo, los convertidores sufrían problemas de contaminación, fiabilidad y disponibilidad de los equipos; además, su eficiencia era generalmente del 75 %. Hoy en día, gracias a los SFC PCS100, que no tienen piezas giratorias y por lo tanto no necesitan mantenimiento mecánico, la eficiencia es de hasta el 95 %. Como resultado, los costes operativos y de mantenimiento de los equipos se han reducido drásticamente, la disponibilidad de los equipos ha aumentado y se ha eliminado la contaminación relacionada con el ruido y las vibraciones.
ASRY es uno de los primeros astilleros del mundo en recibir certificaciones ISO para sistemas de calidad, gestión, medio ambiente y salud y seguridad, además del código ISPS para la Seguridad Portuaria.
Referencias
[1] OECD, “Ocean Shipping and Ship Building.” Disponible en: https:// www.oecd.org/ocean/ topics/ocean-shipping/ [Accessed May 19, 2021].
[2] International Transport Forum, “Reducing Shipping Greenhouse Gas Emissions.” Disponible en: https:// www.itf-oecd.org/ sites/default/files/ docs/reducing-shipping-green-house-gas-emissions.pdf [Accessed May 19, 2021]
[3]. ABB, “ABB’s innovative power electronics solutions for the shipping industry.” Disponible en: https:// library.e.abb.com/ public/ 81fd11c3dbe14 d829003b7f8fc2107e2 /2UCD401148-P_b%20 Shipping%20Industry. pdf [Accessed May 19, 2021].
[4] ABB, Shore-toship power cuts emissions for Ireland’s Atlantic fishing fleet.” Disponible en: https:// new.abb.com/news/ detail/73144/shoreto-ship-power-cutsemissions-for-irelandsatlantic-fishing-fleet [Accessed May 19, 2021].
[5] ABB, “ABB innovation saves costs and reduces pollution at a shipyard in Bahrain.” Disponible en: https://library.e.abb. com/public/ b9389d30 685746109d7a456821 5e0c87/2UCD401158- P_b_PCS100_SFC_ ASRY_shipyard.pdf [Accessed May 19, 2021]
