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 km.
Această călătorie a fost istorică deoarece, în loc să fie alimentată exclusiv cu păcură, foarte poluantă, nava Pyxis Ocean avea să fie prima de acest tip care a suplimentat alimentarea cu combustibil cu energie eoliană.
Nava testa inovatoarele WindWings® – „pânze” pliabile din oțel și fibră de sticlă, înalte de 37,5 metri, capabile să exploateze energia eoliană pentru a propulsa prin apă vrachierul imens.
Înapoi în viitor
Proiectate de compania britanică BAR Technologies, construite de Manta Marine Technologies din Norvegia și montate în China pe o navă navlosită de compania internațională Cargill, WindWings® sunt rezultatul unei colaborări internaționale ambițioase – proiectul CHEK – care a primit finanțare din partea UE pentru a ajuta navigația comercială să traseze cursul către un viitor cu emisii mai scăzute 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 de debut a navei Pyxis Ocean a fost primul test în condiții reale alWindWings® și o ocazie de a evalua dacă revenirea la această metodă tradițională de propulsie a navelor ar putea fi calea de urmat 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 fiind programată pentru 2025 și ulterior.
Un transport maritim mai puțin poluant
Nu mai puțin de 90% dintre mărfurile și materiile prime din lume sunt transportate pe cale maritimă, care nu este un mod de transport atât de curat pe cât s-ar crede. O navă portcontainer încărcată poate consuma nu mai puțin de 150 de tone de păcură pe zi, ceea ce este nesustenabil din perspectiva mediului.
Potrivit Agenției Internaționale a Energiei, 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 o valoare de referință din 2008.
Pentru a contribui la atingerea acestui obiectiv, experții CHEK au conlucrat pentru a găsi soluții inovatoare de proiectare, care să poată fi integrate în navele comerciale existente. Scopul lor final este crearea unor nave cu emisii zero, prin combinarea sinergică a unor opțiuni diverse.
Integrare sinergică
Echipa de experți și-a propus să integreze o serie de tehnologii și concepte diferite în două tipuri de nave: un vrachier și o navă de croazieră.
Unele dintre aceste design-uri au fost testate în condiții reale pe nava Pyxis Ocean și pe o navă de croazieră aparținând MSC Cruises, o companie internațională de croaziere.
Exploatând sinergiile între diferitele tehnologii operaționale, de alimentare cu energie și de reducere a rezistenței la înaintare, experții au venit cu o serie de soluții care pot fi adaptate utilizării în alte tipuri de nave, cum ar fi navele-cisternă, navele portcontainer, navele de transport general de mărfuri și feriboturile.
Printre inovațiile propuse se numără motoarele alimentate cu hidrogen, dispozitivele antivegetative ultrasonice și sistemele avansate de planificare a rutelor, care țin seama de condițiile atmosferice și maritime predominante pentru a furniza ruta cea mai eficientă 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 noi și a celor deja existente.
Îmbunătățirea eficienței
„Transportul maritim trebuie să își reducă emisiile”, spune Anders Öster, manager de cercetare la Wärtsilä, o companie finlandeză de inginerie. „Iată de ce trebuie să găsim soluții pentru a eficientiza navele și a decarboniza propulsia acestora”.
Pe lângă participarea la CHEK, Öster a coordonat un alt proiect internațional de cercetare, denumit SeaTech, 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 Regatul Unit, 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 acest sector.
Energia valurilor
Inspirați de mișcarea balenelor și a delfinilor prin apă, cercetătorii au atașat o aripă subacvatică dinamică, similară cu înotătoarele din față ale unui rechin-ciocan, în fața unui model de navă cu lungimea de 10 metri.
Aripa, care exploatează energia valurilor pentru a contribui la propulsarea navei, a fost testată atât în rezervoare cu valuri, cât și în Marea Egee. Cercetătorii au constatat că aceasta generează propulsie, în special în mările agitate, permițând motoarelor să își reducă puterea.
„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. Luând diferite tehnologii și combinându-le, le consolidăm 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 convingerea industriei de transport maritim să adopte aceste inovații. Karirinne crede că rezultatele vor vorbi de la sine.
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) 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.”
Articol scris de Tom Cassauwers
Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate prin programul Orizont al UE. Opiniile persoanelor intervievate nu reflectă neapărat opiniile Comisiei Europene.
Mai multe informații
Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.