CAZADORES DE MITOS
Las turbinas de gas no son adecuadas para los barcos comerciales

Cazadores de Mitos: Turbinas de gas en barcos comerciales

 

Publicado en Turbomachinery International, Septiembre/Octubre 2020.Escrito por Klaus Brun, Director de I+D en el GrupoElliott , y Rainer Kurz,el Director de Análisis de Sistemas de Solar Turbines Inc.

Con el apoyo de Paul Bullara, Camfil Power Systems y Jim Bertsch de Solar Turbines.

El sector del transporte marítimo comercial ha dejado de lado las turbinas de gas para la propulsión primaria y las necesidades energéticas a bordo, y ha optado por los motores alternativos, que han funcionado siempre con combustibles líquidos de bajo coste. La tripulación de los barcos tienen experiencia trabajando con estos motores, y el personal y la infraestructura de operaciones y mantenimiento tienden a dedicarse a ellos.

Sin embargo, las rigurosas normas sobre emisiones aplicadas desde 2020 están cambiando el panorama marítimo. La Organización Marítima Internacional está trabajando para cumplir las normas de reducción de carbono establecidas en el Acuerdo de París de 2050. El sector se ve presionado a identificar combustibles limpios para cumplir estos objetivos. Los combustibles de baja calidad que queman los motores alternativos generan emisiones de NOx, así como de óxidos de azufre, partículas y metales pesados. Cumplir con las normas de emisiones más estrictas hoy en día sin dejar de utilizar los motores alternativos supondrá un aumento en los costes de explotación para los empresarios del transporte marítimo comercial. Para apoyar las bajas emisiones, el gas natural licuado (GNL) se está convirtiendo en un combustible marítimo de gran importancia debido a su creciente disponibilidad y a su combustión limpia. Además, los transportistas de GNL (es decir, los buques cisterna que transportan gas natural licuado) son cada vez más populares.

En estas condiciones, las turbinas de gas son una alternativa limpia y rentable a los motores alternativos. Los argumentos en contra de las turbinas de gas - a menudo centrados en la eficiencia, la disponibilidad de combustible, los costes y el ruido - se basan en percepciones anticuadas. Las turbinas actuales ya sirven para aplicaciones marítimas como las plataformas marinas y los barcos de almacenamiento y descarga de producción flotante (FPSO).

Las preocupaciones sobre el uso de las turbinas de gas suelen centrarse en los requisitos de eficiencia para un aire de combustión limpio, la idoneidad del combustible y el ruido. Dado que las turbinas de gas abundan en otros tipos de aplicaciones marinas, como las plataformas marinas y los FPSO, es ciertamente admisible la pregunta de por qué no se utilizan las turbinas de gas en la navegación comercial. Hoy en día, las turbinas de gas son significativamente más eficientes que los tipos disponibles utilizados hace 15 o 20 años, y proporcionan una durabilidad y fiabilidad superiores. Pueden instalarse como sistemas de ciclo combinado, o de calor y electricidad combinados. Los sistemas de ciclo combinado para turbinas de gas son más eficientes que los sistemas similares para motores alternativos, debido a las mayores temperaturas de escape de la turbina. Para optimizar la eficiencia, los sistemas deben ser dimensionados para adaptarse al perfil de funcionamiento del transporte.

Además, los sistemas actuales de admisión de aire utilizan tecnologías considerablemente mejoradas que han permitido reducir los costes operativos. A pesar del mayor caudal de aire de las turbinas de gas, en comparación con los motores alternativos, los modernos métodos de filtración de aire y la tecnología de construcción eliminan eficazmente las partículas, el agua y la sal del aire, reduciendo así el ensuciamiento del motor y el deterioro. 

Cumplir las normas más estrictas sobre emisiones marítimas sin dejar de utilizar motores alternativos aumentará considerablemente los costes de explotación de los explotadores de barcos comerciales. Para apoyar las bajas emisiones, el GNL se está convirtiendo en un combustible marítimo clave debido a su creciente disponibilidad y a su combustión limpia.

El uso de combustibles líquidos pesados, como el fuel-oil pesado (HFO), sigue favoreciendo a los motores alternativos, pero son precisamente estos combustibles los que se vuelven menos deseables debido al impacto medioambiental. Si un propietario utiliza HFO con alto contenido de azufre, tendrá que instalar depuradores en el sistema de extracción de aire. Estos depuradores son muy costosos, tanto en su instalación como en su funcionamiento. Esto reduce cualquier ventaja de utilizar el combustible más barato.

El GNL se ha convertido en un combustible marino alternativo viable. El GNL es más económico que el HFO. Genera muchas menos emisiones nocivas, como NOx, partículas, azufre, hidrocarburos no quemados o metales pesados. 

Los costes del ciclo de vida de las turbinas de gas son comparables a los de los motores alternativos, sobre todo si se tiene en cuenta una mayor densidad de potencia, un menor peso y una menor necesidad de espacio de las instalaciones de turbinas de gas que permiten una mayor carga útil. Además, los sistemas de admisión de aire de las turbinas de gas actuales contribuyen a reducir los costes operativos. A pesar de que el caudal de aire es mayor que el de los motores alternativos, las tecnologías de construcción y los medios de filtración de aire de las turbinas de gas recogen eficazmente las partículas, el agua y la sal, reduciendo así el ensuciamiento del motor. Además, las menores necesidades de mantenimiento de las turbinas de gas requieren menos personal.

Por tanto, es sorprendente que no veamos un mayor interés en las turbinas de gas haciendo uso de la energía eléctrica y la propulsión de gas natural licuado, los cruceros y otros barcos comerciales. Como interventores en la turbomaquinaria, estamos deseando ver más turbinas de gas en los servicios de transporte marítimo comercial. Tal vez veamos una situación similar a la que se produjo en 1894 cuando el primer barco (de vapor) propulsado por una turbina, el Turbinia, navegó en círculos alrededor de los barcos más convencionales de la Royal Navy.

Nos gustaría agradecer la ayuda de Paul Bullara, de Camfil Power Systems, y a Jim Bertsch de Solar Turbines.

Created martes, 18 de mayo de 2021