O sector marítimo está a passar por uma mudança notável com
os navios híbridos a surgirem como uma solução para atingir o nível zero de
emissões líquidas no transporte marítimo.
Num artigo, o especialista em tecnologia marítima Wärtsilä
examina as últimas tendências que moldam o curso da propulsão de navios
híbridos. Desde a introdução de novos produtos químicos para baterias e o
aumento da capacidade de energia das baterias até ao potencial promissor das
células de combustível e à evolução dos conceitos de integração elétrica, a
tecnologia híbrida está a transformar-se, impulsionada pela sustentabilidade e
pelo desempenho optimizado.
Tradicionalmente, as baterias marítimas dependem da
tecnologia de iões de lítio, muito semelhante às utilizadas nos setores
automóvel e energético. No entanto, Wärtsilä identifica uma mudança
significativa nesta área. Juntamente com as baterias predominantes de
níquel-manganês-cobalto (NMC), novos produtos químicos para baterias de
íon-lítio estão chegando ao mundo marinho. Introduções notáveis incluem
baterias de ferro-fosfato de lítio (LFP) e baterias de óxido de lítio-titânio
(LTO).
Esses tipos emergentes de baterias oferecem vantagens
distintas, adaptadas a aplicações específicas. Vida útil mais longa, peso
reduzido e custos mais baixos são alguns dos benefícios associados a esses
novos produtos químicos. Além disso, a transição de fontes de energia
convencionais para soluções híbridas foi catalisada por avanços na energia das
baterias. Esses sistemas robustos de armazenamento de energia facilitam a
flexibilidade em tarefas que consomem muita energia e abrem caminho para perfis
operacionais inovadores.
Wärtsilä continuou que, ao contrário dos equívocos, a
motivação por detrás da procura de baterias mais potentes não é motivada pelos
custos. Embora os preços das baterias tenham registado um declínio constante
antes de 2020, esta trajectória foi alterada devido à crescente procura global
de células de bateria e matérias-primas. Wärtsilä enfatizou que os tamanhos
substanciais de baterias oferecem versatilidade operacional, levando
potencialmente a economias significativas de combustível. O graneleiro híbrido
Misje Vita, por exemplo, demonstrou economia de combustível até 40% em
comparação com os seus equivalentes através da integração de tecnologia
avançada de bateria. Wärtsilä também destacou a importância das considerações
funcionais na determinação do tamanho ideal da bateria para uma embarcação. O
perfil operacional e as funções pretendidas de um navio devem ditar o projecto
da bateria, permitindo sistemas de propulsão eficientes. Esta mudança de
paradigma enfatiza a importância de redesenhar os sistemas de propulsão com
base em requisitos funcionais, em vez de simplesmente adicionar peso através da
integração de baterias. Wärtsilä instou os armadores a contratar especialistas
nos casos em que os projectos de propulsão existentes não estejam alinhados com
os benefícios potenciais dos sistemas híbridos, defendendo uma reavaliação
holística do projecto dos navios.
Entretanto, as células de combustível estão a emergir como
uma tecnologia fundamental no sector marítimo, funcionando de forma semelhante
às baterias autossustentáveis que geram eletricidade e calor através do
consumo contínuo de combustível e de agentes oxidantes. Embora as baterias
sejam excelentes no manuseio de cargas variáveis, as células de combustível
brilham em cenários de carga base estável. Actualmente, células a combustível
de membrana de troca de prótons (PEMFCs) estão disponíveis para aplicações
marítimas. Estes demonstram mais de 50% de eficiência quando o hidrogénio é
empregado directamente. O futuro também é promissor para as células a
combustível de óxido sólido (SOFC), que podem gerar electricidade directamente
a partir do metanol ou do amoníaco, embora esta tecnologia continue em
desenvolvimento. Wärtsilä destaca que os PEMFCs representam uma opção viável
para a propulsão movida a hidrogênio, embora com considerações sobre requisitos
de espaço e alcance reduzido da embarcação devido ao armazenamento de
hidrogénio.
A ascensão dos centros de corrente contínua na integração do
trem de força é outra tendência notável delineada por Wärtsilä. Os navios
híbridos tradicionalmente abrigam motores que produzem corrente alternada (CA)
juntamente com sistemas de bateria CC. O surgimento de hubs CC está remodelando
a distribuição de electricidade, eliminando potencialmente a necessidade de
transformações CA em CC. No entanto, Wärtsilä disse que, embora os hubs DC
sejam promissores para embarcações menores com motor de alta velocidade, eles
podem não ser ideais para embarcações híbridas maiores ou de alta potência. O
documento sublinha a importância de avaliar as especificações dos navios e os
requisitos operacionais antes de adotar a integração do hub DC. A energia
costeira, um componente essencial dos navios híbridos, passou pela sua própria
mudança de padronização. A norma IEC 80005 para sistemas de ligação à costa de
alta tensão (HVSC), estabelecida em 2011, tem sido fundamental nesta
transformação.
Os sistemas HVSC não apenas eliminam a necessidade de grupos
geradores auxiliares no porto, mas também servem como um meio de carregar
baterias de embarcações híbridas. Wärtsilä destacou que as principais
embarcações híbridas em produção, como ro-pax, ro-ro e transportadores puros de
automóveis e camiões, estão agora equipadas com ligações de energia em terra
IEC 80005.
O documento salienta que, à medida que a normalização
avança, a eficiência e a velocidade dos processos de carregamento continuarão a
melhorar, com benefícios potenciais que se estendem à redução do tempo de
inactividade e ao aumento da prontidão operacional. Colectivamente, estas
tendências reflectem os esforços concertados da indústria marítima para navegar
direcção a soluções sustentáveis, eficientes e inovadoras, à medida que os
navios híbridos tornam-se uma parte cada vez mais integrante do ecossistema
marítimo.
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