Preparando-se para a IMO 2020: Soluções de Emissões Marítimas

Imagem: Danfoss

Parte I: Melhorando Motores e Combustíveis

"Wood Mackenzie prevê um aumento de 25 por cento no preço do combustível com menor teor de enxofre com base em uma taxa de adoção de lavagem de SOX de cerca de dois por cento, mas alguns cenários podem fazer com que os preços do LSFO aumentem em até 60 por cento".

Cerca de 80% do comércio global é transportado por via marítima. Com mais de 125.000 embarcações comerciais e navais operando em todo o mundo, prevê-se que as emissões de motores de navios aumentem em 250% até 2050, a menos que os controles sejam impostos. A poluição proveniente de motores de navios é tão significativa que em 2016 a Organização Marítima Internacional (IMO) emitiu a "Regra IMO 2020" para reduzir o teor de enxofre do combustível em 86% até 2020. Um componente da chuva ácida, óxido de enxofre (SOx) contribui para o oceano acidificação que prejudica habitats e ecossistemas marinhos. Para cumprir com a IMO 2020, os operadores e proprietários de embarcações comerciais têm duas rotas a seguir:

1) Aprimoramento de motores e combustíveis: Os operadores de embarcações comerciais podem comprar óleo combustível de baixo teor de enxofre (LSFO) ou óleo naval marinho (MGO) - ou por um alto custo inicial de capital, eles podem adaptar seus sistemas de motor com depuradores para remover SOx das emissões combustíveis convencionais.

2) Utilizar sistemas de propulsão alternativos: os operadores podem converter-se em sistemas de propulsão alternativos, como o gás natural liquefeito (GNL) ou sistemas elétricos modernos que adotam tecnologias híbridas que integram o armazenamento de energia.

Para compreender o melhor caminho a ser seguido, os operadores e proprietários de navios são aconselhados a considerar como as regulamentações afetarão o custo e a disponibilidade do LSFO, o valor do uso de motores e combustíveis aprimorados e o valor de empregar tecnologias de acionamento híbrido / elétrico como uma alternativa para um navio 100% movido a combustível fóssil.

Regulamentos, custos de combustível e disponibilidade
A regra IMO 2020 exige que os navios usem o combustível MGO com teor de enxofre não superior a 0,5%, em comparação com o limite atual de 3,5%. Nos navios que operam nas Áreas de Controle de Emissões (ECAs), que na América do Norte se estendem a 200 milhas náuticas das costas dos EUA, o limite de teor de enxofre permanece no padrão de 2015 de 0,1%.

Compostos de enxofre e enxofre ocorrem naturalmente no petróleo, e processamento especial ou matéria-prima com baixo teor de enxofre é necessário para produzir combustível com baixo teor de enxofre. Devido à escassez de oferta e à forte demanda à medida que o ano de 2020 se aproxima, não há garantia de que os suprimentos de LSFO serão suficientes. Para ter confiança em alcançar a redução de 3,5% para 0,5%, as operadoras precisarão fazer um planejamento significativo para garantir que o combustível esteja disponível para sua embarcação ou frota para evitar penalidades.

Possíveis carências podem levar a oscilações de preços significativas, tornando complexos os cenários de orçamento e investimento. O analista da indústria Wood Mackenzie prevê um aumento de 25 por cento no preço do combustível com menor teor de enxofre com base em uma taxa de adoção de lavagem de SOX de cerca de dois por cento, mas alguns cenários podem fazer com que os preços do LSFO aumentem em até 60 por cento.

As faixas de preço possíveis são ilustradas na Figura 1. O prêmio de preço por tonelada métrica de combustível teve uma média de US $ 225 entre 2012 e 2017. Em 1 de outubro de 2018, o preço do bunker de Houston era US $ 465 para óleo combustível intermediário (IFO380 = 3,5% de enxofre) e US $ 745 para o gasóleo marinho (MGO = 0,5% de enxofre), uma diferença de preço de US $ 280.

Em outro cenário, uma análise da Stillwater Associates indica que os spreads de LSFO de Rotterdam para óleo combustível alto (HSFO) aumentarão de US $ 2 em meados de 2018 para US $ 19 por barril no final de 2019, representando um aumento percentual de spread de 3% para 35 por cento acima de 18 meses, em antecipação a um aumento acentuado na demanda por combustível compatível.

Prevendo mais complexidade, analistas citados por Wood Mackenzie postulam que a taxa de adoção muito baixa de depuradores usados para remover o SOx poderia levar os fornecedores de combustível a abandonar a oferta de HSFO em geral, desincentivando a adoção adicional de purificadores.

No geral, esses cenários indicam a incerteza em torno dos preços e disponibilidade do LSFO. Se as cadeias de suprimento para as quantidades necessárias e os tipos de combustível não estiverem prontas, as operações marítimas globais poderão ser interrompidas.

De uma perspectiva global, os padrões e mercados nórdicos são os mais progressivos na mudança para o MGO com baixo teor de enxofre, como evidenciado pela rápida adoção de tecnologias de emissão zero em vários cursos d'água. Esses desenvolvimentos servem como um exemplo de como o resto do mundo pode responder.
Liderando o caminho na América do Norte, o Porto de Long Beach (PLB) tem como meta emissões zero até 2035. A partir de agora, mudanças substanciais já estão em andamento que afetarão as compras de equipamentos para atender aos padrões de emissões. Outros portos da costa oeste também possuem estratégias ousadas, seguindo a liderança do PLB.

Melhorias de combustível e motor
Ao considerar a conformidade com a IMO 2020, a maioria das operadoras pensa naturalmente em adaptar seus navios e motores para usar quaisquer combustíveis que possam estar disponíveis. Tomando este caminho, os armadores têm três opções:

1. Use as opções de tecnologia que podem utilizar combustível de alto teor de enxofre (HFO) de baixo custo com lavadores SOx ou sistemas de limpeza de gases de exaustão (consulte a discussão abaixo)

2. Use LSFO e MGO disponíveis a um custo variável mais alto, mas que evite investimento de capex para purificadores ou soluções de gases de escape

3. Use gás natural liquefeito (GNL), um combustível praticamente isento de enxofre. Os preços do GNL são geralmente equivalentes ou inferiores ao HFO, mas as instalações de distribuição não são generalizadas devido à demanda limitada hoje e aos altos custos de desenvolvimento de infraestrutura. Como tal, a extensão da disponibilidade futura de GNL é questionável. Alguns portos estão dispostos a investir, mas o GNL não estará disponível em todos os lugares. Além disso, a mudança para o GNL requer a conversão para um sistema de gerenciamento de combustível diferente, que emprega grandes unidades de refrigeração para manter o gás no estado líquido.

Como alternativa à exposição aos custos variáveis da LSFO, os proprietários e operadores podem atender aos padrões de emissões de 2020, investindo em várias opções tecnológicas que podem utilizar a HFO. Por exemplo, estão disponíveis designs avançados de motores marítimos que estão em conformidade com os padrões de motores Tier 4 da Agência de Proteção Ambiental dos EUA. Os motores de nível 4 incorporam várias tecnologias avançadas, incluindo redução catalítica seletiva (SCR) e recirculação de gases de escape (EGR) (Figura 2). Essas duas tecnologias reduzem significativamente as emissões de óxido de nitrogênio (NOx) para conformidade em áreas de controle de emissões de NOx, como o Mar do Norte.

Para conseguir reduções de emissões de motores marítimos, os fabricantes de motores estão empregando várias abordagens diferentes, como:
1.Usando o sistema de pós-tratamento de exaustão modular (EAT) para atender o Tier 4 para barcos de trabalho, permitindo a colocação de componentes flexíveis para projetistas de navios. Um sistema SCR revestido com vanádio é usado para maior resistência ao enxofre, permitindo o uso de combustível diesel com alto teor de enxofre.

2.Utilizando a tecnologia SCR Tier 4 para menor consumo de combustível e uréia em comparação com os tipos de motor Tier 3, ao mesmo tempo em que obtém alta eficiência do motor e desempenho de emissões. Além disso, o peso é 50% menor, a aceleração total da potência é mais rápida e o desempenho do motor não é reduzido se o sistema SCR falhar.

3. Utilizar motores prontos para GNL, além de sistemas de propulsão elétricos e híbridos que incorporam sistemas de análise, automação e controle de emissões. (O uso de GNL e combustíveis "híbridos" ou com baixo teor de enxofre também pode ser feito com motores de Nível 3 para atender aos requisitos da Área de Controle de Emissões.)

4.Usando uma combinação de todas as tecnologias disponíveis enquanto promove o EGR como uma maneira de usar o SCR menor.

Sensores de emissão são componentes críticos usados nos sistemas de exaustão do motor para rastrear e comprovar a conformidade das emissões. Um exemplo de tecnologia de sensor de emissão in situ é o sensor de emissão marinha MES 1001 oferecido pela Danfoss IXA. O MES 1001 garante que a troca de combustível e os sistemas estejam funcionando, combinando monitoramento contínuo de emissões e coleta de dados para autoridades. Os sensores também podem fornecer dados para controlar a dosagem de uréia SCR, melhorando a utilização de recursos e o desempenho do sistema.

Para os proprietários de navios interessados em reduzir o consumo de combustíveis fósseis, as tecnologias de hibridização e eletrificação complementam ou oferecem uma alternativa eficaz com muitos benefícios. Procure a Parte II deste artigo em uma edição de “Green Marine” de maio de 2019 para saber mais sobre o valor do uso de sistemas de propulsão alternativa para atender a IMO 2020.

Os autores

Jim Lerner é vice-presidente de vendas, leste dos EUA, da Danfoss Drives em Houston, Texas. Sua formação inclui 33 anos na indústria eletromecânica e quatro anos em engenharia técnica elétrica / telecomunicações. Ele possui diplomas em finanças empresariais e marketing. Jon Holloway é o chefe de estratégia da Danfoss Power Solutions, com sede em Hamburgo, na Alemanha. Anteriormente, ele era diretor de marketing estratégico da Danfoss na América do Norte e tem experiência em finanças, estratégia e marketing.