A busca da Maritime pelo Santo Graal da Energia Alternativa

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O setor marítimo trabalha com uma única fonte de combustível há mais de um século e, com a pressa em atender aos padrões de emissão nos mercados nacional e internacional, a adaptação à lista atual de combustíveis alternativos apresentará problemas significativos. Cada mercado tem seus problemas, seja de águas azuis, águas marrons, costeiro, estrangeiro ou doméstico.

Escolha qualquer um dos maiores estaleiros de construção naval do mundo e o projeto básico do navio de alto mar incluirá um grande motor de combustão de dois tempos.

Remover esse único sistema de propulsão da construção naval atual para atender aos padrões de emissão seria devastador para a lucratividade do estaleiro.
Primeiro, precisamos perceber que o prazo atual de emissão não será cumprido e que os pedidos de segundos navios continuarão a incluir esse tipo de propulsão no futuro próximo.

As discussões sobre mudanças climáticas e emissões de navios remontam a 2012, com uma análise da amônia como combustível militar. O Dr. William Ahlgren definiu a transição para o abandono dos combustíveis fósseis como uma "Estratégia de Combustível Duplo". A análise combinou fontes de energia de combustíveis fósseis com energia elétrica, e a pesquisa apresentou três estratégias para um futuro energético alternativo:

• uma economia de hidrogênio que combina energia elétrica e combustível de hidrogênio,
• uma economia elétrica completa e
• uma estratégia de combustível duplo permitindo a introdução de energias renováveis líquidas.

A "Estratégia de Combustível Duplo" baseava-se na capacidade da amônia líquida ou do metanol de serem compatíveis com a infraestrutura energética atual. A construção naval adotou o conceito e continuou o desenvolvimento da combustão de dois tempos, incorporando inicialmente o GNL de combustível duplo. Enquanto a discussão sobre emissões e metas regulatórias apontava para o ZERO, a estratégia era um conceito de "transição" gradual. O zero não poderia ser alcançado sem o componente "elétrico", e poucos, ou nenhum, construtores globais estavam preparados para assumir baterias e armazenamento de energia nos níveis de potência necessários para se manterem competitivos.

Existem literalmente centenas de relatos de entregas de "combustível duplo" até o momento. No entanto, o "combustível duplo" neste ponto da transição tem sido uma mistura de combustível alternativo e combustível fóssil, e há razões para isso.

O mantra simples do "Santo Graal" tem sido o hidrogênio. Não é tão difícil de entender, visto que todas as alternativas energéticas futuras possuem uma ligação de hidrogênio. Comece determinando a densidade real do combustível e a energia disponível nos BTUs produzidos pelos novos combustíveis alternativos. Seja amônia, metanol, GNL, biodiesel ou hidrogênio, nenhum deles atinge a densidade e a energia do óleo diesel marítimo simples. De fato, a maioria fornece 50% ou menos. Acrescente-se que nenhum deles atinge "zero" em seu estado atual e não atingirá esse valor até que seja entregue em uma forma "verde" proposta.

O problema da densidade por si só cria problemas na construção naval. Menos energia requer tanques de combustível maiores e a necessidade de transportar mais combustível. Mais combustível, menos carga – menos carga, lucro menor. E o problema continua com a colocação dos novos tanques de combustível e como a estabilidade, a estiva, o trim e o calado são afetados. O problema pode ser resolvido mantendo os níveis atuais de estoque de combustível e aumentando o número de operações de abastecimento. Um problema associado ao combustível alternativo selecionado e se o padrão de comércio dos navios fornece a infraestrutura para confirmar a disponibilidade do combustível nos portos de abastecimento. Você descobrirá que a maioria dos portos atuais não pode fazer essa afirmação para metanol, hidrogênio, amônia ou GNL. Adicione a necessidade de combustível piloto durante a ignição e o óleo diesel marítimo sendo o "duplo" real e precisamos de dois tipos de tanques de combustível.

Com muitos novos projetos de construção tentando atender às normas de emissões, o fato de continuarmos com um único motor de combustão de dois tempos de grande porte representa o maior obstáculo. A descrição de "combustível duplo" incluirá um combustível alternativo e um combustível fóssil durante um longo período de transição.

Tempo suficiente para que os estaleiros coreanos acreditem que a "captura de carbono" será o próximo passo para manter o projeto padrão vivo. A transição para o GNL nos motores de combustão durou mais de duas décadas e seu uso continua a crescer. Agora, considere que o primeiro grande motor de combustão de amônia de dois tempos só completou uma operação bem-sucedida de 25% a 100% de carga em um banco de testes em fevereiro de 2025, e a luz do "zero" no fim do túnel está se apagando. O fim do período de transição está distante e ainda estaremos abastecendo óleo diesel nos próximos anos.

Riscos à segurança também existem e exigem grandes revisões na ventilação, proteção de pessoal e treinamento. O vapor de amônia é tóxico e sua distribuição de e para a fonte de propulsão é uma grande preocupação. A amônia tem um ponto de fulgor mais alto, embora tenha uma faixa explosiva mais estreita quando misturada com o ar. Os cálculos atmosféricos para evitar ignições ou explosões são muito diferentes dos do diesel marítimo padrão ou do óleo preto.

No que diz respeito ao hidrogênio como combustível, a densidade do hidrogênio comprimido dificulta e onera o transporte do gás até a embarcação e o armazenamento quando abastecido. Liquefazer o hidrogênio e utilizá-lo criogenicamente (semelhante à amônia ou ao GNL) acrescenta outro custo significativo, tanto para a liquefação quanto para a regaseificação. Com todas essas novas decisões, precisamos apoiar a iniciativa "Well to Wake" – o uso de energia para criar a "nova energia" precisa ser incluído no cálculo final das emissões, assim como a grande interrupção dos custos na construção de navios.

Os mercados menores de barcos de trabalho, rebocadores e balsas estão muito mais à frente na busca pelo Santo Graal, a ponto de quase poderem dizer "você escolheu sabiamente". Muitos fabricantes de motores de quatro tempos estão produzindo novos produtos, desde motores com capacidade para metanol até motores totalmente agnósticos em termos de combustível.

A Cummins recebeu a Aprovação em Princípio para os motores QSK60 IMO II/III prontos para metanol, com faixas de potência de 2.000 a 2.700 cavalos. Outros projetos abordaram a produção de hidrogênio a bordo e a incorporação de células de combustível, veículos elétricos híbridos e baterias para atingir as metas de emissões. Este mercado de barcos de trabalho e balsas costeiras superou o combustível duplo e passou por revisões de propulsão elétrica, conforme previsto em 2012.

Além das questões de operação e propulsão do navio, precisamos também analisar cuidadosamente a tonelagem existente dos fornecedores de combustível e das empresas de abastecimento. Com a indústria de cruzeiros adotando o GNL de combustível duplo, temos visto pedidos e fornecimento contínuos de barcaças e navios de abastecimento de GNL para apoiar as entregas de GNL. O que está faltando nos mercados dos EUA é a tonelagem necessária de "barcaças de abastecimento" para entregar amônia, metanol ou biocombustíveis. O desenvolvimento dessa infraestrutura vai muito além da capacidade de armazenamento em terra nos portos de abastecimento. Revestimentos de tanques específicos aplicados às barcaças são necessários para certos biocombustíveis ou metanol, juntamente com as cargas de base química necessárias para misturar os biocomponentes. A amônia exigirá liquefação criogênica semelhante à exigida para o GNL. Revestimentos de polímeros avançados, como "Marine Line", serão necessários para metanol, etanol ou ésteres metílicos de ácidos graxos. As frotas estrangeiras podem entregar essas misturas e produtos químicos nos EUA. No entanto, a frota doméstica deve agora construir e responder às novas cargas para atender à demanda de distribuição.

O caminho mais rápido para um operador manter a classificação de "Indicador de Intensidade de Carbono" em embarcações existentes será migrar para Bio. Essa mudança apoiará novamente a estratégia de combustível duplo e permitirá que um proprietário ou operador reivindique uma redução de emissões. Cada pequeno esforço nos ajuda a atingir nossas metas climáticas. Além da análise de 2012, resta apenas a energia nuclear para atingir "Zero", e não se engane, a discussão sobre como essa mudança na propulsão afetará a construção de navios já está em andamento.