06 Oct Innovaciones en los veleros de carga
El pasado mes de marzo, vimos cómo el mundo se paralizaba con el buque portacontenedores Ever-Given en el Canal de Suez. Este bloqueo puede haber revelado importantes cuestiones económicas. Con miles de buques portacontenedores navegando por los océanos del mundo, los riesgos no son sólo económicos, sino también medioambientales. Hoy en día, el 90% del comercio internacional se realiza a través de la marina mercante. El transporte marítimo es el segundo sector que más dióxido de carbono emite en el mundo, después de la generación de electricidad. El transporte de mercancías, que representa más del 25% de las emisiones de CO2, aumenta constantemente. Están surgiendo nuevas tecnologías para reducir las emisiones de CO2, sobre todo mediante el uso de la propulsión velica.
Objetivo: reducir el impacto del carbono de la marina mercante
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Estos barcos utilizan mucho combustible, como el fuel-oil pesado, que además de emitir CO2, emite azufre. La reducción del consumo de combustibles fósiles resulta muy atractiva. De hecho, se están poniendo en marcha soluciones para reducir y/o sustituir el uso de este combustible. Hoy en día, cada vez más buques de carga navegan con GNL (gas natural licuado) y pronto con hidrógeno.
Se están desarrollando otras innovaciones, como la utilización de velas para limitar el impacto del carbono tras los problemas climáticos. Por ello, LCJ Capteurs quiere destacar a varios actores en el diseño de velas para veleros de carga y así compartir información relacionada con la energía de los buques.
¿Cuáles son las diferentes tecnologías de propulsión de velicas?
Para hacer frente a los retos climáticos, la navegación eólica es una de las soluciones verdes para reducir el impacto ecológico. Diferentes tecnologías han mejorados la propulsión eólica. Para apoyar estos planteamientos, nació la Asociación Internacional de Veleros, conocida con el nombre inglés» International Windship Association«. Reúne a varios actores que innovan en el viento.
La International Windship Association distingue las tecnologías de propulsión eólica en 7 categorías diferentes:
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- Vela suave – entre las velas tradicionales y los nuevos diseños de dynarig (forma de aparejo cuadrado), etc.
- Vela rígida – como las velas gruesas en forma de ala de avión, las velas finas pretensadas en 3D, etc.
- Rotor Flettner (Rotor Rotor) – Cilindros giratorios accionados por motores de baja potencia que utilizan el efecto Magnus para generar empuje.
- Alas de succión (Ventifoil, Turbosail) – Alas no giratorias con rejillas de ventilación y ventilador interno (u otro dispositivo) que utilizan la succión en la capa límite para conseguir el máximo efecto.
- Alas de succión con rejillas de ventilación.
- Cometas y/o velas de cometa – dinámicas o pasivas en la parte delantera de la embarcación para ayudar a la propulsión o generar una mezcla de empuje y energía eléctrica.
- Turbinas – utilizando turbinas eólicas marinas adaptadas para generar energía eléctrica o una combinación de energía eléctrica y empuje.
- Forma del casco – el rediseño de la parte superior de los cascos de los barcos para captar la energía del viento y generar empuje.
Proyecto Oceanbird, ¿el futuro velero de carga de lujo?
El proyecto Oceanbird, desarrollado en la universidad sueca KTH y en colaboración con la compañía naviera Wallenius Marine, está a punto de ver la luz.
El prototipo ha sido desarrollado por diez estudiantes de doctorado de todo el mundo. Sin embargo, el proyecto de velero de carga se ha retrasado debido a las restricciones sanitarias.
A finales de 2020, se realizaron pruebas del modelo del futuro carguero sueco en el archipiélago de Estocolmo. El objetivo de estas pruebas es analizar el flujo de viento alrededor de las velas telecóspicas rígidas. Y cómo ajustar de forma óptima el rumbo según las condiciones de viento imperantes.
El prototipo Oceanbird utiliza sensores de viento ultrasónicos CV7-E-OEM
El prototipo consta de cuatro velas retráctiles, con sensores de viento ultrasónicos CV7-E-OEM de LCJ Capteurs.
La naviera Wallenius Marine quiere devolver la energía eólica al negocio del transporte de mercancías. Para ello, promete una travesía del Atlántico de 12 días en lugar de 8 y una reducción del 90% de las emisiones.
A modo de comparación, los mayores velero de carga del mundo transportan más de 47.510 coches, mientras que el Oceanbird sólo podrá transportar 7.000 vehículos. Su longitud es de 200 metros, pero la de los mayores cargueros alcanza los 400 metros. Diseñado para una carga de 32.000 toneladas, mientras que el MSC Gülsün, el mayor buque de carga del mundo, puede transportar más de 20.000 contenedores.
Es posible que el Oceanbird funcione también como crucero.
El plan final de Oceanbird sería tener cuatro grandes velas de cien metros de altura. Estas velas absorberán el viento e impulsarán el barco hacia adelante. Las velas serán mástiles abatibles, para poder pasar por debajo de las cubiertas y adaptar las velas a los vientos. Estas velas de mástil podrán bajarse hasta una altura de 50 metros, lo que representa una verdadera proeza tecnológica. También conocidos como telescopios, facilitarán las maniobras en puertos estrechos.
Del prototipo a la realización: todo un reto
La transición del prototipo a la construcción final es un paso crucial. Mientras que algunos elementos son fáciles de ampliar como la masa, la estabilidad y la longitud, otros elementos como los efectos aerodinámicos e hidrodinámicos son pasos más difíciles de dimensionar correctamente.
Esto se debe a que en tamaño real, el velero de carga absorberá la formación de olas, la velocidad del viento y las olas del mar entrantes de manera diferente. Las piezas mecánicas, como las alas y los timones, que se adentrarán más en el agua, pueden sufrir un gran cambio en cuanto al relieve.
Los ingenieros de OceanBird todavía tienen muchos retos por delante, pero esperan tener el primer velero de cargo a escala real navegando en cuatro o cinco años.
Airseas : la vela cometa que ahorra combustible.
La empresa derivada de Airbus (antes de Toulouse) con sede en Nantes, Airseas, ha presentado su innovación, que consiste en ahorrar entre un 20 y un 40% de combustible en los buques portacontenedores y, por tanto, reducir considerablemente las emisiones de gases de efecto invernadero. Se trata de una vela cometa gigante que remolca barcos comerciales. Esta tecnología de propulsión de cometas, repleta de sensores y radares, no sólo está pensada para el transporte marítimo, sino que también se explotará en la aeronáutica de Airbus. La innovadora ala se llama Seawing y se espera que se comercialice en 2021.
Algunas cifras para entender la magnitud del proyecto
Antes de la crisis sanitaria, más de 150 ingenieros trabajaban en este proyecto y se presentaron 7 patentes para el sistema de plegado y desplegado de la vela. Esta vela de 1.000 m² se iza en la parte superior de un mástil de 30 a 35 metros. Está sujeta por cables de 150 metros de altura y podrá arrastrar con una fuerza de hasta 100 toneladas buques de 200.000 toneladas y 300 metros de longitud.
¿Cómo funciona la tecnología de Airseas Seawing?
La tecnología dinámica del Seawing está pilotada por un sistema de navegación de inspiración aeronáutica. El Seawing replegado ocupa el lugar de un simple contenedor de 5 por 5 metros. Su despliegue automático de 15 minutos se produce cuando el software de apoyo a la decisión indica las mejores condiciones meteorológicas. Para este tipo de tecnología, se utilizaron muchos sensores, entre ellos varios anemómetros ultrasónicos de viento LCJ Sensores :
La combinación de sensores y software permitirá al sistema predecir la tormenta y plegar automáticamente la vela. La vela Seawing podrá navegar con vientos de hasta 40 nudos (unos 75 km/h) y se activa a 8 nudos (o 15 km/h).
¿Tecnología Seawing ya probada en el mar?
Se han realizado varias pruebas, incluida una en 2018 en el buque «Ciudad de Cádiz». Este buque ro-ro francés se encarga de la logística marítima de Airbus. El «Ville de Bordeaux» también está equipado con una vela de 500m² de la escisión de Airbus. Se espera que cruce el Atlántico entre Francia y Estados Unidos el próximo mes de noviembre.
Zephyr y Boreas: ¡el primer carguero moderno!
La empresa NantesZéphyr & Borée, miembro de la red Atlanpole, ya ha demostrado su valía con Jifmar en el proyecto Canopée propuesto por Ariane Groupe, para el transporte del cohete Ariane 6.En 2020, siempre en busca de la innovación, Zephyr & Boreas quiere desarrollar el primer portacontenedores de vela rígida del mundo. El proyecto, bautizado como Meltem, sería un portacontenedores de 185 metros de eslora y 31 de manga, equipado con 8 alas rígidas. Su ambición es reducir la huella de carbono en un 80% en un viaje transatlántico.
El proyecto Meltem: ¿un proyecto irreal?
bargo, este proyecto se enfrenta a muchas complejidades técnicas. En efecto, la adición de velas representa un problema en términos de logística, para las operaciones de carga, pero también de visibilidad en el frente. Sin embargo, Zéphyr & Borée responde a una necesidad del mercado: apoyar a las empresas comprometidas con la descarbonización de su cadena de suministro transportando sus productos en contenedores.
La instalación de velas en los buques de carga se ha considerado a menudo poco realista. Pero tras la creación de su buque ro-ro, Zephyr & Boreas está haciendo cada vez más creíble el uso de la energía de las velas en los buques de carga.
Towt : la empresa bretona y su carguero
TOWT es la abreviatura de «Transoceanic Wind Transport». Esta empresa, creada en Bretaña por el bretón Guillaume Le Grand y la bogotana Diana Mesa en 2009, es una empresa de transporte a vela basada en un enfoque eco-responsable y de carbono cero.
Desde 2009, TOWT transporta mercancías a distancia entre Francia y Gran Bretaña, los Países Bajos y Escandinavia. Los problemas medioambientales son una preocupación real en estos países, al igual que en la Francia continental.
La empresa trabaja en colaboración con varios veleros para su entrega.
«Phoenix», el carguero más prometedor en su enfoque eco-responsable.
El proyecto de la empresa es crear su propio «velero de carga», una alternativa logística a los portacontenedores convencionales. Siempre con un enfoque eco-responsable, el proyecto «Phoenix» podría ahorrar más de 10.000 toneladas de CO2 al año. Phoenix podrá transportar 1.000 toneladas de mercancías con sus 67 metros de longitud. Tan rápido como un portacontenedores actual (11 nudos), este proyecto está optimizado en términos de fiabilidad, costes, transparencia medioambiental e impacto comercial y de marketing.
De este modo, TOWT quiere competir con los buques de carga con altas emisiones de CO2 y proponer una oferta vinculada a los valores del desarrollo sostenible con buques ecológicos.
Neoline : ¿un futuro brillante en la propulsion velica?
El Neoliner es un buque de carga rodada con propulsión auxiliar diésel-eléctrica. Con 136 metros de longitud, podrá transportar el equivalente a 280 contenedores.
El primer barco de Neoline verá pronto la luz, ya que han firmado un acuerdo de diseño y construcción con el grupo de empresas del Loira Neopolia.
Neoline, una ayuda a la decision para los financiadores
Este nuevo estilo de buque de carga se está negociando con los financieros y el astillero. El anuncio de nuevos clientes es una ayuda a la toma de decisiones para los financieros. De hecho, son empresas de renombre las que se beneficiarán de los servicios de Neoliner, como:
- Clarins,
- el grupo Bénéteau,
- el grupo Renault,
- Manitou Group,
- Jas Hennessy & Co.
Norsepower, velas de rotor para todos!
Credito : Norsepower
A diferencia de sus colegas, Norsepower no propone el diseño de un buque entero dedicado a la propulsión velica. Su solución es ofrecer velas de rotor en los buques existentes. Los rotores, una tecnología desarrollada por Anton Flettner en 1924,son cilindros giratorios con pequeños motores para generar empuje (según la definición de‘Energie de la Mer). Para ello se utiliza el efecto Magnus, que es la diferencia de presión del aire en los distintos lados de un objeto que gira.
La vela de rotor de Norsepower es una mejora de la tecnología de Anton Flettner. Fabricado con materiales compuestos ligeros, su funcionamiento está totalmente automatizado como el equipo de control que detecta el efecto del viento en el ahorro de combustible. La tripulación puede controlar totalmente el rotor, que se pone en marcha por sí solo.
Esta solución es recomendada para buques de alto uso, cubiertas abiertas y rutas comerciales en zonas de viento favorable.
Tradewinds 2500: potentes mástiles de ala
Según el medio de comunicación Jeune Marine, el Trade Wings 2500 es un innovador portacontenedores de 197 m de eslora y 32 m de manga. El buque podrá transportar hasta 32.500 toneladas, con una capacidad de 2.500Evp (Equivalente a veinte pies).
Este proyecto de buque portacontenedores ha sido diseñado en colaboración por VPLP Design (Francia), Alwena Shipping (Francia), SDARI (China) y AYRO (Francia).
Combina dos tecnologías diferentes para su propulsión, una es de hibridación con Oceanwings y la otra con un motor eléctrico de GNL-diesel con vainas. Los mástiles de las alas tienen un mecanismo de retracción. Un concepto creado por VPLP Design que demostró su valía en 2009, cuando Oracle ganó la Copa América con esta innovación.
Para el Tradewinds 2500, la tecnología está adaptada para que estos mástiles puedan retirarse parcialmente en puerto, para facilitar las operaciones comerciales. En la actualidad, el CNIM está industrializando esta solución para buques de transporte marítimo como el Tradewinds 2500.
Estos motores permiten una reducción del 35% de las emisiones de CO2 en comparación con un barco convencional, el 57% de las cuales se debe a Oceanwings.
Credito : AYRO
Skysails, la cometa que funciona como un aerogenerador.
El grupo alemán Skysails no es nuevo en el desarrollo de tecnología para la energía eólica. La empresa se fundó en 2001 y creó una cometa gigante para el portacontenedores MS Beluga SkySails. Sin embargo, el armador quebró en 2008.
Pero Skysails no se detuvo ahí y siguió trabajando en la propulsión de cometas. Así que fue 10 años después cuando se dedicó al diseño de una cometa de arrastre. El objetivo de esta tecnología es explotar los potentes vientos a más de 400 metros de altura y producir más energía que con las turbinas convencionales.
¿Cómo funciona el aerogenerador volador Skysails?
Esta turbina eólica voladora funciona según el principio de una cometa como un «yoyo» invertido. Atada por un cable a un cabrestante, la cometa vuela a una altura de entre 200 y 800 metros.
Durante este vuelo, la cometa establecerá un circuito en forma de ocho en el cielo. Esta resistencia crea un tirón en el cabrestante situado en la parte superior del mástil de despegue. Esta fuerza ejercida por el ala generará electricidad a través de un alternador en la punta. Cuando el ala alcanza su altura máxima, el cabrestante la tira hacia el suelo.
Cuando el ala desciende y se posiciona para que la carga de viento sea mínima, el generador actúa como un motor y extrae energía. Pero sólo se utiliza una pequeña parte de la energía producida en la primera fase. La duración de cada ciclo es variable entre dos y tres minutos. Todo el proceso está automatizado, por lo que no es necesaria la intervención del personal.
La tecnología de Skysails utiliza sensores de viento ultrasónicos CV7-E-OEM de LCJ Capteurs. Este anemómetro ultrasónico de alta velocidad es perfecto para los integradores. Los datos se procesan en un PC o en uno de los kits de desarrollo como Arduino, Raspberry, etc. El sensor es fácilmente programable y configurable para la alineación, la constante de tiempo de suavizado, las unidades de medida y el formato de la interfaz.
Anemoi : ¿Rotores Velas sobre raíles?
La empresa británica Anemoi es un competidor directo de la mencionada Norsepower. Su tecnología de propulsión también se basa en la del Flettner alemán de los años 20. Las velas de rotor de Anemoi verán la luz a mediados de 2022 en el granelero TR Lady, en China. El buque tiene 229 m de largo y 32 m de ancho. El TR Lady fue construido en China en 2017.
A diferencia de Norsepower, donde las velas de los rotores estarán parcialmente borradas, Anemoi pondrá los rotores sobre raíles para facilitar la carga en puerto.
El buque Afros de Blue Planet Shipping está equipado con velas de rotor de Anemoi
No es el primer intento de Anemoi con el TR Lady, ya que en 2018 equiparon la nave Afros. El buque de Blue Planet Shipping es un granelero de 199 metros en el que las velas del rotor son inclinables. Los rendimientos de esta tecnología permiten al Afros reducir su consumo y sus emisiones entre un 5 y un 30%.
En 2018, Blue Planet Shipping se adelantó a su tiempo al ofrecer el primer granelero con parte del buque en propulsión de velocidad. Este sistema permitió que el buque fuera eficiente en términos de velocidad, coste y consumo de combustible. La lista de Lloyd’s votó al Afros como «Barco del Año» en 2018.
Grain de Sail : ¿el primer carguero bretón de café y chocolate?
Nacida en Morlaix en 2010, la empresa Grain de Sail nació con una idea audaz: importar café y chocolate al otro lado del mundo limitando al máximo las emisiones de CO2.
Empezando por la comercialización de estos productos, abriendo un primer taller de tostado de café en 2013 y una fábrica de chocolate en 2016, Grain de Sail toca su objetivo final: la construcción de su primer velero de carga.
Tras 2 años de construcción, será en 2020 cuando Grain de Sail vea salir su barco del astillero. En noviembre de 2020, es su primera aventura transatlántica para desarrollar su negocio de venta de chocolates y café ecológicos y elaborados en Bretaña.
Para evitar cruces vacíos, en 2016 empezaron a exportar un excepcional vino ecológico francés a Estados Unidos, especialmente a Nueva York. Para continuar hacia América Latina, el velero de carga de 24 metros se carga con materias primas de cacao y semillas de café para una capacidad máxima climatizada de 50 toneladas. El velero termina su viaje de 3 a 4 meses en Bretaña, pasando por las Azores.
Una gran empresa en plena expansión en la que los valores del gusto, la aventura y el desarrollo sostenible están bien presentes.
Aquarius Marine Renewable Energy :¿mezcla de energía solar y eólica?
Aquarius Marine Renewable Energy (Aquarius MRE), con sede en Fukuoka (Japón), está reinventando las velas con un sistema que integra paneles fotovoltaicos en velas rígidas. La empresa japonesa combina la energía solar y la propulsión velica con módulos de almacenamiento de energía y un sistema de carga.
Su tecnología, denominada Energy Sail, ofrece un sistema de propulsión eólica con una vela automatizada. Este se posicionará según las condiciones del viento y tendrá una función para bajar y guardar en caso de mal tiempo.
Aquarius MRE asegura que este sistema de propulsión velica asistida será adaptable a «una amplia variedad de buques» :
- Graneleros,
- Rodillos,
- Barcos,
- Ferries,
- Petroleros,
- o incluso edificios militares.
El objetivo de la empresa, sin dar cifras, es reducir las emisiones de dióxido de carbono.
Silenseas: concepto entre yate y crucero del Chantier de l’Atlantique
El astillero Saint-Nazaire Atlantic también presenta en el salón internacional su proyecto de barco con propulsión velica para 2018: Silenseas.
Este concepto es una mezcla entre un yate y un crucero. Con unas dimensiones respetadas, el Silenseas navegará en las zonas más exclusivas del mundo. Las velas proporcionarán comodidad a los pasajeros:
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- Sin ruido de motor,
- Sin vibraciones,
- La satisfacción de viajar en un crucero cercano a las «cero emisiones».
Silenseas: ¡no hay quien pare la innovación de la propulsión velica!
El Silenseas tendrá 190 metros de longitud con velas fuertes y duraderas de material compuesto. Gracias a su innovación Solid Sail, la embarcación funcionará con la mayoría de las condiciones de viento. La vela permanecerá desplegada incluso cuando los motores estén en marcha para mantener la velocidad deseada.
El astillero atlántico ofrece una actividad de I+D con su innovación Solid Sail, pero también su tecnología Aeol Drive que incluye un balestrón orientable a 360º. En conjunto, estas innovaciones reducen considerablemente las emisiones y los costes de funcionamiento.
Además de las velas, el barco está equipado con motores de doble combustible para cumplir su programa de cruceros. Sus motores, combinados con las velas, cumplirán los próximos requisitos de la normativa sobre emisiones de gases de efecto invernadero European Green Deal.
En 2021, se están realizando numerosas pruebas, incluida una maqueta a escala 1/5. Estas pruebas confirmarán o no la madurez del proyecto y la posibilidad de implantación en otras aplicaciones.
Michelin Group presenta su proyecto WISAMO: velas hinchables.
Especialista internacional en neumáticos y preocupado por la movilidad sostenible, el grupo Michelin desvela su interés por el transporte de mercancías en junio de 2021. De hecho, Michelin está innovando con su proyecto Wisamo en la relacion con la propulsión velica, una contracción de «wings sails» y «mobility».
Wisamo es una vela hinchable que permitiría ahorrar entre un 10 y un 20% de combustible en los buques de carga. Estas velas podrían instalarse tanto en los barcos nuevos como en los que ya están en funcionamiento. La reducion de las emisiones de CO2 del transporte marítimo es el objetivo de Wisamo.
¿El inicio de un cambio masivo en el transporte marítimo?
El sector del transporte marítimo está sometido a múltiples presiones de un mercado creciente y muy competitivo. Por otro lado, los actores del mercado se ven impulsados a cumplir con los requisitos medioambientales crecientes.
Estos actores ofrecen soluciones que se integran o pueden integrarse en los buques más antiguos. El objetivo es poder reducir el gasto en combustibles fósiles para mantener la competitividad y tener un transporte marítimo más ecológico.
A largo plazo, podemos esperar ver más barcos que funcionen únicamente con energía verde gracias a la propulsión velica. Por el momento, la propulsión 100% celeste en el transporte marítimo no es factible porque la navegación es demasiado aproximada para la organización logística de los grandes puertos comerciales.
El planteamiento de reducir el impacto medioambiental sigue siendo el objetivo de cada uno de los actores que han creado soluciones.
Los diversos cargueros a vela representan una tecnología de rápido desarrollo para la propulsión a vela. Están surgiendo otras innovaciones en relación con el viento, como SeawitLab, que propone alas textiles en 3D. Esta nueva tecnología aún no está integrada en los buques de carga a vela. Pero esperamos ver cómo se desarrollan nuevas tecnologías en los próximos años. Descubra otros proyectos en Wind Ship.
Fuentes
Silenseas
Anemoi
Tradewings
Información general
