Análisis de implementación de amoníaco como combustible para la propulsión de buques mercantes

Abstract

[Resumen] En la actualidad, las restricciones impuestas por la Organización Marítima Internacional (OMI) sobre las emisiones producidas por los buques mercantes, especialmente en determinadas zonas como las ECA (Emission Control Areas), son cada vez más estrictas. El amoníaco o NH3 se perfila como una alternativa viable a los combustibles fósiles en un futuro próximo, permitiendo proyectar una descarbonización del transporte marítimo gracias a la posibilidad de ser producido de forma renovable, no contener azufre en su composición y permitir una combustión más limpia, si se controla adecuadamente. Muchas grandes empresas del sector naval, sean navieras, astilleros o compañías dedicadas a la propulsión marina, ya se encuentran actualmente trabajando en este tipo de tecnología para adelantarse a las mencionadas normativas sobre emisiones de la OMI, planteando distintas estrategias para abordar las necesidades del uso de esta sustancia como combustible. Además, existen ya numerosas publicaciones científicas que resaltan la importancia de esta sustancia como combustible de transición y proporcionan las claves para entender su proceso de combustión, las diferentes aproximaciones a su uso en motores de combustión interna y el camino que está siguiendo esta tecnología. En el presente documento se busca analizar las características de esta sustancia como combustible, sus ventajas e inconvenientes y sus antecedentes históricos, además de las iniciativas en desarrollo hoy en día o las alternativas al motor de combustión interna tradicional, como la pila de combustible. Por último, se plantea la adaptación de un equipo propulsor diésel existente al consumo de amoníaco junto con la instalación de un sistema de almacenamiento y suministro de combustible, pensado como un estudio de caso que evidencie la viabilidad de la propulsión mediante motores de NH3.

[Abstract] Nowadays, the restrictions imposed by the International Maritime Organization (IMO) over the emissions produced by merchant ships, especially in certain areas such as the ECAs (Emission Control Areas), are increasingly strict. Ammonia or NH3 is emerging as a viable alternative to fossil fuels in the near future, making possible to project a decarbonization of maritime transport thanks to the possibility of it being produced in a renewable way, not containing sulfur in its composition and allowing cleaner combustion, if it is properly controlled. Many large companies in the naval sector, whether shipping ones, shipyards or corporations dedicated to marine propulsion, are currently working on this type of technology to anticipate the aforementioned IMO regulations on emissions, proposing different strategies to address the needs of the use of this substance as fuel. In addition, there are already numerous scientific publications that highlight the importance of this substance as a transition fuel and provide the keys to understand its combustion process, the different approaches to its use in internal combustion engines and the path that this technology is following. This document seeks to analyze the characteristics of this substance as a fuel, its advantages and disadvantages and its historical background, as well as the initiatives under development today or the alternatives to the traditional internal combustion engine, such as the fuel cell. Finally, the adaptation of existing diesel propulsion equipment to ammonia consumption is proposed together with the installation of a fuel storage and supply system, conceived as a case study that demonstrates the viability of propulsion using NH3 engines.

[Resumo] Na actualidade, as restriccións impostas pola Organización Marítima Internacional (OMI) sobre as emisións producidas polos buques mercantes, especialmente en determinadas zonas coma as ECA (Emission Control Areas), son cada vez máis estritas. O amoníaco ou NH3 perfílase coma unha alternativa viable aos combustibles fósiles nun futuro próximo, permitindo proxectar unha descarbonización do transporte marítimo grazas á posibilidade de ser producido de forma renovable, non conter xofre na súa composición e permitir unha combustión máis limpa, de controlarse da forma axeitada. Moitas grandes empresas do sector naval, sexan navieiras, estaleiros ou compañías dedicadas á propulsión mariña, xa se encontran actualmente traballando neste tipo de tecnoloxía para adiantarse ás mencionadas normativas sobre emisións da OMI, planteando distintas estratexias para abordar as necesidades do uso desta substancia como combustible. Ademais, existen xa numerosas publicacións científicas que resaltan a importancia desta substancia como combustible de transición e proporcionan as claves para entender o seu proceso de combustión, as diferentes aproximacións ao seu uso en motores de combustión interna e o camiño que está a seguir esta tecnoloxía. No presente documento procúrase analizar as características desta sustancia como combustible, as súas vantaxes e inconvenientes e os seus antecedentes históricos, ademais das iniciativas en desenvolvemento hoxe en día ou as alternativas ao motor de combustión interna tradicional, coma a pila de combustible. Por último, plantéase a adaptación dun equipo propulsor diésel existente ao consumo de amoníaco xunto ca instalación dun sistema de almacenamento e subministración de combustible, pensado como un estudo de caso que evidencie a viabilidade da propulsión mediante motores de NH3.