La transición de la industria naviera a la energía atómica y entregas más rápidas

El transporte de mercancías con buques de carga y especialmente portacontenedores es la columna vertebral de las economías actuales, con cerca del 90% de la carga no granel transportada con ellos. Esto se suma a la gran cantidad de petroleros y buques metaneros. Desafortunadamente, debido a su uso de motores diesel, también son responsables de alrededor del 3,5% de las emisiones mundiales de CO2, además del 18-30% del óxido de nitrógeno y el 9% de los óxidos de azufre.

Aunque el cambio a diésel bajo en azufre (ULSD) y el uso de límites de velocidad han reducido algunos de estos contaminantes, la industria naviera se ve enfrentada a la necesidad de descarbonizarse para cumplir con las obligaciones del Acuerdo de París. Básicamente, esto significa encontrar una manera de cambiar de motores diésel a una alternativa que tenga costos de combustible comparables o mejores, que no produzca o casi ningún contaminante y que no afecte negativamente la logística.

Como una industria altamente competitiva y despiadada, esto parece dejar a las compañías navieras contra la pared. Sin embargo, resulta que ya existe una tecnología probada que se puede adaptar a los buques de carga existentes.

Dado que la mayor parte de la carga no es del tipo perecedero, el principal factor de motivación detrás de las inversiones de la industria naviera ha sido transportar más carga con un solo barco. Durante las últimas décadas de veleros cargueros (veleros con casco de hierro) que duraron hasta principios del siglo XX, lograron competir con los barcos de vapor de la época principalmente por ser más baratos de operar. El llamado windjammer más grande que ha sobrevivido hasta el día de hoy (Moshulu) se construyó en 1903 en Escocia.

Con los motores de vapor perdiendo terreno rápidamente en la década de 1960 frente a los motores diesel, tanto en la industria naviera como ferroviaria, los motores diesel se convirtieron en los caballos de batalla del mundo moderno, impulsando todo, desde camiones y trenes hasta los buques portacontenedores más grandes. Aproximadamente al mismo tiempo, los enormes avances en nuestra comprensión del mundo atómico llevaron a una serie de experimentos con el uso de un reactor de fisión nuclear como reemplazo directo de las calderas de vapor de antaño.

Uno de los primeros buques de carga de propulsión nuclear más famosos fue el NS Savannah, que se botó en 1959. Sin embargo, como buque de demostración con uso mixto de pasajeros y carga, no estaba destinado a ser rentable. Dado que las reglamentaciones mucho menos complicadas relativas a los motores diesel y los bajos precios del combustible diesel tienen prioridad sobre otras consideraciones, la industria naviera optaría colectivamente por este método de propulsión.

En este momento, el portacontenedores ruso Sevmorput (lanzado en 1986) es el único carguero de propulsión nuclear activo en el mundo. Actualmente se utiliza para suministros a las estaciones de investigación antárticas de Rusia, junto con la flota rusa de rompehielos de propulsión nuclear.

Los nuevos rompehielos del Proyecto 22220 cuentan con un RITM-200 SMR (pequeño reactor modular) con un ciclo de recarga de combustible de 7 años, similar al ciclo de combustible de varios años del Sevmorput. La eliminación de las consideraciones de reabastecimiento de combustible es útil en este entorno, lo que permite una mayor capacidad de carga y una logística simplificada.

Como se mencionó anteriormente, las compañías navieras no están interesadas en los riesgos cuando pueden evitarlos. Con una fecha límite de mediados de siglo para alcanzar emisiones cercanas a cero, existe la voluntad de invertir en el cambio, pero solo hasta cierto punto. Aquí es donde las propuestas radicales, como en este artículo de IEEE Spectrum de 2018 sobre el cambio a hidrógeno y celdas de combustible, enfrentan una venta muy difícil.

En este artículo, se señala que un buque de carga convertido, lleno de celdas de combustible, baterías y tanques de almacenamiento de hidrógeno, teóricamente podría tener suficiente energía eléctrica para durar un viaje al próximo puerto. Esto apunta a una serie de aspectos negativos, con la posibilidad de que una fuga de hidrógeno lleve a un buque de carga varado, la necesidad de repostar hidrógeno altamente comprimido en cada puerto y una gran cantidad de espacio ocupado por el hidrógeno comprimido (de paredes gruesas). tanques Tampoco es un sistema compatible con las transmisiones turboeléctricas y requeriría una amplia actualización en los buques de carga existentes.

Un último clavo en el ataúd es la falta de infraestructura de reabastecimiento de combustible en los puertos de todo el mundo y el hecho de que, en este momento, prácticamente todo el hidrógeno se produce a partir de metano fósil ("gas natural"), reformado con vapor y fuentes similares. Esencialmente, esta transición sería una de muchas incógnitas, altos riesgos, costosas inversiones en todo el mundo y ganancias inciertas en caso de que funcione como se espera.

Aunque la industria naviera ha optado principalmente por utilizar combustibles búnker baratos para sus buques de carga, desde la década de 1950 el uso de la propulsión nuclear se ha convertido en una parte integral de las fuerzas armadas más poderosas del mundo. Si bien un submarino diésel es útil, no puede permanecer sumergido durante días y necesita repostar semanalmente en lugar de una vez cada pocas décadas. Del mismo modo, los portaaviones de estilo CATOBAR requieren tanto la potencia como la eliminación del reabastecimiento de combustible que, de lo contrario, podría hacer que un conflicto sea bastante vergonzoso cuando el preciado portaaviones se queda sin combustible.

Si se adopta en el contexto de un buque de carga, y suponiendo reactores marinos como los que se utilizan en los SMR RITM de Rusia con un 20 % de uranio-235 de bajo enriquecimiento (en comparación con >90 % para algunos reactores navales de EE. UU.), la logística de reabastecimiento de combustible se limitaría a un única parada de reabastecimiento de combustible aproximadamente una vez cada siete años, durante la cual se cambiaría el combustible. Si se utilizara un reactor de lecho de guijarros o sal fundida, el reabastecimiento de combustible se podría realizar de manera más flexible, con menos tiempo dedicado al proceso.

Otras ventajas del uso de la propulsión nuclear es que, dado que el combustible tiene una densidad de potencia muy alta, no se necesitan tanques de combustible. En cambio, el reactor junto con una turbina de vapor podría reemplazar el motor diésel del tamaño de un edificio en los buques portacontenedores, como el Wärtsilä RT-flex96C con una altura de 13,5 metros y una longitud de 26,5 metros. La modernización nuclear combinaría el motor y el combustible en el mismo espacio que el bloque del motor originalmente, lo que permitiría una mayor capacidad de carga.

Debido a que los reactores navales han estado en uso por varias naciones en una variedad de escenarios desde la década de 1950, los riesgos y los beneficios son bien conocidos, lo que los convierte en una cantidad tan conocida como los motores diesel que reemplazarán.

En los últimos años, el uso de la propulsión nuclear ha encontrado nuevas voces dentro de la industria naviera. Como señalaron personas de la industria, un obstáculo importante es la falta de legislación de la Organización Marítima Internacional (OMI) en esta área, que en este momento considera principalmente la propulsión nuclear en el contexto de los buques militares. Sin embargo, esto podría cambiar rápidamente, como señaló Andreas Sohmen-Pao, presidente de la compañía naviera BW Group. Según él, los beneficios de la propulsión nuclear son evidentes, siendo los bajos costos de operación los más evidentes.

En lugar de tener que lidiar con los costos recurrentes del reabastecimiento de combustible, un buque de carga con propulsión nuclear sería efectivamente gratuito después de la inversión inicial. Sin emisiones contaminantes ni costos de combustible a considerar, esto permitiría que los buques de carga fueran más rápidos, permitiendo un aumento de velocidad del 50% en algunos casos. O dicho de manera más simple, suponiendo un tiempo de envío casual de tres semanas para un buque portacontenedores de China a EE. UU., un aumento de velocidad del 50 % reduciría ese tiempo en una semana completa.

Dejando de lado la economía, el hecho es que la industria naviera tiene que reducir su huella de emisiones rápidamente. Como una industria con aversión al riesgo, cualquier cambio tendría que ser gradual y bien planificado, y las soluciones espontáneas probablemente serían bien recibidas por encima de las sorpresas revolucionarias. Aquí, una tecnología sólida y probada como la propulsión nuclear podría proporcionar justo lo que se necesita. Estos hechos han sido reconocidos por la sociedad de clasificación marítima británica Lloyd's Register cuando reescribió sus reglas después de los comentarios de sus miembros. Lloyd's ha declarado que espera "ver barcos nucleares en rutas comerciales específicas antes de lo que muchas personas anticipan actualmente".

Dependiendo de cómo funcionen las cosas, es posible que veamos una industria naviera que no solo logre descarbonizarse en un tiempo récord, sino que también haga que las rutas de envío sean más rápidas y confiables que antes. Con los barcos de carga libres para viajar tan rápido como lo permitan el clima y el tráfico local, ordenar algún dispositivo desde el otro lado del mundo puede tomar mucho menos tiempo, todo sin la culpa del impacto ambiental que el envío tiene hoy.

Luego está el otro tipo de 'envío', en forma de cruceros, que tampoco están limpios, especialmente cuando están inactivos en los puertos. Ir en un crucero puede parecer un poco menos decadente si esos barcos ya no arrojan columnas de gases de escape diesel negros mientras navegan por islas idílicas.

Aquí está la Era del Átomo para concluir la Era del Diesel.