Último viaje marino de un barco equipado con energía solar, eólica, baterías e hidrógeno

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El Energy Observer, un catamarán propulsado por energía solar y eólica, se acerca al final de su extensa travesía mundial, tras haber navegado más de 64.000 millas náuticas circunnavegando el globo. El buque ha demostrado la viabilidad de los viajes marítimos propulsados por energías renovables, incluso en las condiciones oceánicas más difíciles.

La semana pasada, pv magazine Estados Unidos se reunió con Luc Bourserie, ingeniero de sistemas del Energy Observer, en el puerto de Boston. Este barco de 30 metros de eslora funciona con un sofisticado sistema energético que utiliza energía solar y eólica, almacena energía a largo plazo en hidrógeno y a corto plazo en baterías.

El Energy Observer cuenta con 202 metros cuadrados de módulos Solbian flex y módulos bifaciales más recientes. Con una potencia nominal de algo más de 33 kW, la potencia máxima real de los paneles es de unos 26 kW debido a su colocación en ángulo fijo por toda la nave, que optimiza la potencia máxima acumulada en lugar de la eficiencia máxima.

En un momento dado, fue necesario actualizar los paneles solares. Al principio, la embarcación estaba equipada con módulos bifaciales de vidrio de estructura dura. Las salpicaduras de agua del océano rompieron con fuerza algunos de los paneles instalados delante de las aletas solares, por lo que se sustituyeron por paneles flexibles monofaciales hechos a medida. Los paneles bifaciales que permanecieron intactos se mantuvieron en la parte trasera, donde la reflexión tiene un mayor impacto.

El equipo de diseño eligió los módulos flexibles Solbian por su adaptabilidad y durabilidad y descubrió que eran una opción ideal para superficies curvas, y su disponibilidad en varias formas y tamaños garantizaba la cobertura de casi cualquier zona. Además, los módulos son lo bastante robustos como para poder caminar sobre ellos, una característica crucial para los espacios reducidos del barco.

El barco utiliza 13 convertidores de CC a CC, de 3 kW cada uno, fabricados por BRUSA Electronik AG, especialista en movilidad electrónica con sede en Suiza. Estos convertidores aumentan el voltaje de la salida solar de 20 a 30 voltios hasta los 400 Vcc que necesitan las baterías principales de óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (LiNMC) de 100 kWh utilizadas para la propulsión y la batería de 24 Vcc y 20 kWh utilizada para los sistemas de control. Los convertidores están equipados con controladores de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) que optimizan la eficiencia de conversión de los módulos solares en diversas condiciones de iluminación.

Con vientos fuertes, el Energy Observer puede aprovechar energía adicional accionando sus hélices (en sentido inverso), convirtiéndolas en turbinas que generan energía. Las innovadoras velas del barco, conocidas como Oceanwings, se probaron por primera vez en este buque y desde entonces han sido adoptadas por el Canopée, un portacontenedores francés que transporta cohetes a través del Atlántico. Estas velas reducen el consumo de combustible hasta un 30% en comparación con los buques diésel tradicionales.

Según Bourserie, las Oceanwings se ajustan automáticamente para maximizar la captación de energía. Estas velas prototipo han requerido un desarrollo continuo y algunos componentes de sustitución para soportar los rigores de las condiciones marítimas.

El buque está equipado con un innovador sistema de almacenamiento y compresión de hidrógeno que almacena hidrógeno a 350 bares en ocho tanques compuestos, utilizando un proceso de compresión en dos etapas desarrollado con Nova Swiss para gestionar la transición de 30 bares (la presión de salida del electrolizador) a 350 bares. Los depósitos ofrecen una relación energía-peso superior a la de las baterías, ya que almacenan diez veces la energía con la mitad de peso, y los compresores multietapa son mucho más ligeros que los modelos tradicionales diseñados para estaciones fijas. Esto permite comprimir y almacenar eficazmente hasta 62 kg de hidrógeno.

Los 62 kg de hidrógeno almacenado a bordo pueden alimentar las pilas de combustible del buque durante unos seis días, proporcionando 1 MWh de electricidad y 1 MWh de energía térmica. Suministradas por Toyota, las pilas son una versión modificada de las utilizadas en el vehículo Mirai de la empresa.

Mientras recorría más de 64.000 millas náuticas, el Energy Observer navegaba generalmente cerca de las costas. Sin embargo, también emprendió varias travesías importantes en mar abierto por los océanos Atlántico, Pacífico e Índico. Estos segmentos enseñaron a la tripulación a gestionar estratégicamente sus recursos energéticos.

Por ejemplo, explicó Bourserie a pv magazine Estados Unidos, en los días con buenas condiciones -sol fuerte y viento que les permite evitar el uso de motores- “no hacemos electrólisis en la navegación, [ya que se trata de] proteger los compresores, y además el exceso de energía no sería tanto. Para seguir cosechando energía del sol, cocinamos por la tarde para la noche o usamos la lavadora, produciendo en ese momento agua dulce a partir del agua del mar”.

En CNET, la científica naval Katia Nicolet subrayó la importancia diaria de la gestión energética a bordo. A menudo, la tripulación tenía que consultar a Bourserie sobre el uso de la energía, con preguntas como: “¿Podemos poner el lavavajillas? ¿Podemos comer caliente esta noche o las pilas están demasiado bajas?”.

La tripulación se enfrentó también a retos únicos derivados de la pandemia de COVID, incluido un largo periodo de más de 45 días sin atracar, lo que puso de manifiesto la resistencia y autosuficiencia tanto de la tripulación como de los sistemas de energía renovable del buque.

Ahora que el Energy Observer se prepara para su último viaje atlántico desde San Pedro y Miquelón, constituye un testimonio del potencial de las energías renovables para impulsar nuestro futuro en los mares.

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