Vântul schimbării – noile tehnologii duc transportul maritim spre un viitor mai sustenabil15 min read

Navele de marfă și de croazieră ar putea în curând să folosească puterea vântului și a valurilor pentru a reduce emisiile de carbon, cu ajutorul cercetătorilor finanțați de UE.

În august 2023, o navă cargo cu o vechime de cinci ani, Pyxis Ocean, a făcut istorie când a ridicat ancora din Shanghai, China, cu destinația portul Paranaguá din sudul Braziliei. O călătorie de aproape 25.000 de kilometri. 

Ce a făcut această călătorie istorică a fost faptul că, în loc să funcționeze doar pe combustibil poluant, nava Pyxis Ocean a devenit prima de acest fel care a folosit și energia eoliană pentru propulsie. A testat inovația WindWings^®  –// „WindWings^®. Wind is the free fuel”, bartechnologies.uk // „vele” pliabile din oțel și fibră de sticlă, de 37,5 metri înălțime, care captează energia vântului pentru a ajuta la propulsarea navei.

Înapoi în viitor

Proiectate de compania britanică BAR Technologies, construite de Manta Marine Technologies din Norvegia și montate în China pe o navă închiriată de compania internațională Cargill, WindWings^® sunt rezultatul unei colaborări internaționale ambițioase – proiectul CHEK// „deCarbonising sHipping by Enabling Key technology symbiosis on real vessel concept designs”, cordis.europa.eu // – finanțat de UE pentru a ajuta transportul maritim comercial să își reducă amprenta de carbon.

„A fost o mare provocare la acea vreme”, a spus Suvi Karirinne, director al Vaasa Energy Business Innovation Centre (VEBIC) de la Universitatea din Vaasa (Finlanda), care a coordonat demersul.

Călătoria inaugurală a navei Pyxis Ocean a oferit primul test practic pentru WindWings^® și a permis evaluarea posibilității ca revenirea la această metodă tradițională de propulsie să fie o soluție viabilă pentru transportul maritim de mărfuri.

În mai 2024, DNV Maritime Advisory, o autoritate de certificare și testare recunoscută la nivel internațional, a confirmat că, în condiții de navigație prielnice, cele două WindWings^® instalate pe Pyxis Ocean au redus consumul de energie al motorului principal cu 32 % per milă nautică. 

Se așteaptă ca tehnologia WindWings^® să fie adoptată, cu timpul, la scară largă și urmează deja să fie integrată în 20 de nave noi. Instalarea e programată pentru 2025 și ulterior. 

Un transport maritim mai puțin poluant

Aproximativ 90% din mărfurile și materiile prime ale lumii sunt transportate pe mare, însă acest mod de transport nu este atât de ecologic cum s-ar putea crede. O navă portcontainer încărcat poate consuma până la 150 de tone de combustibil greu pe zi, ceea ce este nesustenabil din punct de vedere al mediului.

Potrivit Agenției Internaționale a Energiei,// „International Shipping”, iea.org // transportul maritim este o sursă majoră de emisii de carbon – circa 2 % din emisiile totale la nivel mondial. În aprilie 2018, Organizația Maritimă Internațională a convenit să reducă emisiile cu cel puțin 50% până în 2050, comparativ cu nivelurile din 2008. 

Pentru a atinge acest obiectiv, experții din proiectul CHEK colaborează pentru a dezvolta soluții de design inovatoare care pot fi integrate în navele comerciale existente. Scopul final este de a crea nave cu zero emisii, combinând sinergic diferite opțiuni tehnologice.

Integrarea noilor tehnologii și a celor deja folosite

Echipa de experți a urmărit să integreze diverse tehnologii și concepte în două tipuri de nave: un cargobot și o navă de croazieră. Unele dintre aceste designuri au fost testate în condiții reale pe nava Pyxis Ocean și pe o navă de croazieră a companiei globale MSC Cruises.

Prin valorificarea sinergiilor dintre diferite tehnologii de operare, alimentare și reducere a rezistenței la înaintare, au dezvoltat o serie de soluții care pot fi adaptate și pentru alte tipuri de nave, cum ar fi tancuri petroliere, nave port-container, cargouri generale și feriboturi.

Printre inovațiile propuse se numără, printre altele, motoare alimentate cu hidrogen, dispozitive ultrasonice anti-fouling// Anti-fouling se referă la prevenirea acumulării de organisme marine, cum ar fi algele, moluștele și crustaceele, pe suprafețele scufundate ale navelor, cum ar fi carenele. Aceste acumulări, cunoscute sub numele de fouling, pot reduce semnificativ eficiența unei nave prin creșterea rezistenței la înaintare și, implicit, a consumului de combustibil. Dispozitivele și tratamentele anti-fouling sunt folosite pentru a preveni acest fenomen, menținând suprafețele navelor curate și eficiente din punct de vedere energetic. // și sisteme avansate de planificare a rutei, care iau în considerare condițiile atmosferice și maritime pentru a oferi cea mai eficientă rută din punct de vedere energetic.

Experții CHEK consideră că, atunci când sunt aplicate împreună, progresele pe care le-au dezvoltat și testat ar putea reduce consumul de energie al navelor cu 50 % și emisiile de gaze cu efect de seră cu 99 %.

„Nu există o tehnologie miraculoasă pentru decarbonizarea maritimă”, a spus Karirinne, care consideră că progresele pot fi obținute cel mai bine prin integrarea tehnologiilor inovatoare și a celor deja existente. 

Îmbunătățirea eficienței energetice

„Transportul maritim trebuie să își reducă emisiile,” a declarat Anders Öster, manager de cercetare la Wärtsilä, o companie de inginerie din Finlanda. „De aceea, trebuie să găsim soluții pentru a face navele mai eficiente și pentru a elimina carbonul din sistemele lor de propulsie.”

Pe lângă participarea la CHEK, Öster a coordonat un alt proiect internațional de cercetare, denumit SeaTech,// „Next generation short-sea ship dual-fuel engine and propulsion retrofit technologies”, cordis.europa.eu // care a beneficiat, de asemenea, de finanțare din partea UE pentru îmbunătățirea eficienței transportului maritim comercial. 

Cercetarea SeaTech, desfășurată între 2020 și sfârșitul lui 2023, a inclus atât companii de transport maritim, cât și parteneri din mediul academic, cum ar fi Universitatea Southampton din Marea Britanie, Universitatea Națională Tehnică din Atena și Universitatea Tromsø din Norvegia. Cercetarea a dezvoltat două tehnologii esențiale care pot fi integrate pe navele existente și, prin urmare, pot avea un impact rapid asupra emisiilor din sectorul maritim.

Energia valurilor

Inspirați de mișcarea balenelor și a delfinilor care se deplasează prin apă, cercetătorii au atașat o aripă subacvatică dinamică, asemănătoare cu înotătoarele frontale ale unui rechin ciocan, la prova unui model de navă de 10 metri lungime. 

Aripa, care exploatează energia valurilor pentru a contribui la propulsarea navei, a fost testată atât în Aripa, care folosește puterea valurilor pentru a ajuta la propulsia navei, a fost testată atât în bazine cu valuri, cât și în Marea Egee. Cercetătorii au descoperit că aceasta generează tracțiune, în special în mări agitate, și permite, astfel, motoarelor să reducă puterea necesară.

„Aceste aripi preiau energia valurilor și propulsează nava”, spune Öster. „De asemenea, stabilizează mișcările navei.”

În plus, echipa SeaTech a utilizat senzori și software pentru a controla procesul de combustie într-un motor alimentat cu gaz al navei, îmbunătățindu-i eficiența. 

„Comparativ cu motoarele diesel, motorul nostru cu gaz a emis cu o treime mai puțin CO₂”, a spus Öster. Potrivit acestuia, cele două inovații funcționează deosebit de bine împreună, deoarece software-ul de control al motorului poate reacționa rapid la aceleași condiții care determină puterea produsă de aripi. Rezultatul este mai mult decât suma părților sale, spune Öster. 

„Unu plus unu este egal cu trei când combinăm aceste tehnologii. Prin unirea diferitelor tehnologii, le amplificăm performanța.”

Cercetătorii au constatat că cele două tehnologii cumulate pot reduce cu 46 % emisiile de CO₂ ale navelor propulsate de motoare diesel.

Avantaj economic

Următoarea provocare va fi ca industria navală să fie convinsă să adopte aceste inovații. Karirinne consideră că rezultatele vor fi suficient de convingătoare.

Deși industria de transport maritim poate fi destul de conservatoare, este și foarte competitivă, potrivit lui Karirinne. În plus, extinderea schemei UE de comercializare a certificatelor de emisii (EU ETS)// „EU Emissions Trading System (EU ETS)”, climate.ec.europa.eu // în ianuarie 2024 pentru a acoperi emisiile de CO₂ ale tuturor navelor mari a dat un nou impuls schimbării.

Aceasta se așteaptă ca tehnologiile CHEK să fie bine primite de operatorii de transport maritim, deoarece pot reduce semnificativ costurile prin reducerea consumului de combustibil și, astfel, a emisiilor de CO₂. 

„Aceste tehnologii nu sunt doar atractive deoarece reduc emisiile, ci sunt și o nevoie socială și economică pentru operatori”, spune Karirinne.

Gradul de adoptare va depinde atât de avantajul economic perceput, cât și de ușurința cu care pot fi puse în aplicare inovațiile respective. S-ar putea să dureze ceva timp până când toate navele cargo vor fi echipate cu vele uriașe, dar dezvoltările aduse motoarelor de SeaTech sunt integrate deja în nave.

„Transportul maritim este considerat un sector greu de decarbonizat”, spune Karirinne. „Dar am arătat exemple despre cum trebuie procedat. Este posibil și există opțiuni. Trebuie doar să le utilizăm.”

Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate prin programul Orizont al UE. Opiniile persoanelor intervievate nu reflectă neapărat opiniile Comisiei Europene. ​Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.