El hidrógeno verde podría desempeñar un papel crucial en el camino de la industria marítima hacia la descarbonización. Producido mediante electrólisis, el H2 no produce emisiones de carbono y podría estar ampliamente disponible en todo el mundo en el futuro como combustible marítimo o como elemento clave para los combustibles sintéticos. Muchos navieros reconocen el potencial del hidrógeno, pero los obstáculos para la aplicación de la tecnología del H2 son considerables. Dirigido por DNV, un consorcio de 26 socios y observadores se ha reunido en el proyecto de desarrollo conjunto MarHySafe (JDP) para abordar los retos que rodean las operaciones con hidrógeno: la seguridad y la normativa. Una vez completada la fase 1, el consorcio ha publicado el ‘Manual para buques alimentados con hidrógeno’, que crea una hoja de ruta hacia las operaciones seguras con hidrógeno utilizando pilas de combustible. El manual se actualizará continuamente a medida que avance la segunda fase de MarHySafe. He aquí cinco lecciones aprendidas hasta ahora.
- Lagunas de conocimiento: Es necesario realizar más pruebas sobre los aspectos de seguridad de la manipulación, el almacenamiento y el abastecimiento de hidrógeno
Las pruebas y los modelos deben ajustarse a las propiedades únicas del hidrógeno y a las consideraciones de seguridad. Existen incertidumbres sobre el comportamiento del hidrógeno criogénico (LH2), así como sobre los umbrales cuando se producen detonaciones. «Los experimentos con hidrógeno criogénico (líquido), encargados por la Administración de Carreteras Públicas de Noruega y llevados a cabo en el Centro de Investigación y Pruebas de DNV Spadeadam, en el Reino Unido, arrojaron valiosos aprendizajes para el manual», afirma Asmund Huser, Especialista Principal Senior en Análisis Cuantitativo de DNV.
«Estos experimentos proporcionaron conocimientos importantes sobre el comportamiento del LH2 en escenarios de fuga en el diseño típico de buques con espacios cerrados y durante el abastecimiento de LH2, lo que da confianza en las medidas de mitigación en el diseño de los acuerdos marítimos de hidrógeno», dice Kolbjørn Berge, Jefe de Innovación de Transporte Marítimo Verde y Nuevas Tecnologías de la Autoridad Marítima de Noruega.
Una de las principales conclusiones es que los futuros modelos deben tener más en cuenta el riesgo de detonación en caso de fuga. «Una fuga de hidrógeno en forma de chorro a gran velocidad en una sala grande, por ejemplo, puede no dispersarse de manera uniforme. Una liberación tan poco homogénea puede dar lugar a bolsas concentradas de H2 con mayor riesgo de detonación. Necesitamos medidas de seguridad rigurosas para evitarlo», explica Asmund Huser. ¿Qué tamaño y disposición deben tener estos espacios? ¿Dónde hay que situar los ventiladores, los conductos de ventilación o los detectores? Estas son algunas de las consideraciones de diseño que pueden marcar una gran diferencia en caso de fuga. Se necesitarán pruebas específicas a gran escala cuando esta industria se amplíe.
- La seguridad: Las propiedades únicas del hidrógeno lo hacen muy diferente del gas natural
La experiencia de trabajar con gas natural puede ser muy útil para iniciar las operaciones con hidrógeno en el transporte marítimo. Pero hay diferencias considerables entre estos distintos tipos de combustible y las configuraciones de a bordo que funcionan para el gas natural pueden resultar peligrosas para el hidrógeno. Esto se debe a las propiedades únicas del hidrógeno: El H2 es el más ligero de todos los átomos, por lo que es más difícil de contener, y puede fragilizar materiales que serían seguros de usar con el gas natural. Por ejemplo, el hidrógeno requiere ciertos tipos de acero y conexiones soldadas en lugar de accesorios.
Además, el H2 se enciende más fácilmente que el gas natural y tiene un rango de inflamabilidad más amplio. «La mayor parte de la tecnología del hidrógeno que esperamos ver a bordo de los barcos ya se habrá utilizado en otras aplicaciones, como coches, camiones y otros modos de transporte y almacenamiento en tierra. Así que no tenemos que empezar de cero. Algunos de los retos son adaptar esta tecnología al entorno marino y hacerla segura en condiciones ambientales variables, en espacios más pequeños y cuando el personal no puede ser evacuado tan fácilmente como en tierra», afirma Gerd Petra Haugom, Consultor Principal de Asesoría Medioambiental de DNV y Director de la Fase I del Proyecto MarHySafe.
- Sistema de combustible: Utilizar hidrógeno en su forma pura cuando sea posible
La generación de energía con hidrógeno puede hacerse mediante motores de combustión, mezclando el hidrógeno con otros combustibles o almacenándolo en una solución orgánica líquida o en forma de amoníaco. La forma más común y ecológica de generar energía a partir del H2 es mediante pilas de combustible de hidrógeno. En esto también se ha centrado el proyecto MarHySafe. Cada paso de conversión de energía en una cadena de valor representa pérdidas de energía. Esto hace que el hidrógeno sea especialmente relevante como extensor de la autonomía y como complemento para los casos de uso dentro del transporte marítimo costero y de corta distancia, cuando las soluciones eléctricas con baterías no son posibles o viables, por ejemplo, debido a la falta de capacidad de la red local. El uso directo del hidrógeno, siempre que sea posible, puede reducir las pérdidas de energía que se producen durante el proceso de conversión del hidrógeno en otros combustibles, y ser una opción preferible para introducir cadenas de valor de cero emisiones.
- Marco: El proceso de diseño alternativo es actualmente el mejor enfoque
El proceso de diseño alternativo es un proceso de aprobación basado en el riesgo para los nuevos diseños de buques que no pueden aprobarse con las actuales normas prescriptivas y que necesitan una optimización de la seguridad. El proceso está en consonancia con el capítulo II-2 de Solas y se describe en las directrices de la OMI para la aprobación de alternativas y equivalentes (MSC.1/Circ. 1455).
La aprobación se evalúa de acuerdo con los objetivos y requisitos funcionales del Código Internacional de Seguridad para Buques que utilizan Gases u Otros Combustibles de Bajo Punto de Inflamación (Código IGF, Parte A). «El proceso de diseño alternativo requiere un esfuerzo importante por parte de los proyectos que lideran el desarrollo tecnológico. Los propietarios de los proyectos tienen que demostrar activamente cómo se gestionan los peligros y las consecuencias del diseño aplicando un diseño basado en el riesgo, en lugar de demostrar el cumplimiento pasivo de las normas prescriptivas. Esto puede parecer arduo, pero es la mejor herramienta que tenemos actualmente para ayudar a que los proyectos se materialicen», afirma Mónica Álvarez Cardozo, Ingeniera Senior de Sistemas de Tuberías y Combustibles Alternativos de DNV Maritime. «El hidrógeno es una nueva tecnología en un nuevo entorno, por lo que es necesario un proceso de diseño basado en el riesgo para mantener la seguridad del personal, los activos y el medio ambiente».
El manual MarHySafe examina el proceso de diseño alternativo en detalle, ofreciendo interpretaciones que cumplen con las diferentes expectativas de los Estados de abanderamiento y proporcionando orientación sobre cómo navegar por los requisitos de la manera más eficiente posible.
«Uno de nuestros principales objetivos en el PDC de MarHySafe es construir una base de conocimientos que pueda utilizarse para desarrollar normas sobre el hidrógeno en el futuro», afirma Gerd Petra Haugom. Actualmente hay demasiadas lagunas de conocimiento para elaborar normas, «pero cuanto más sepamos, más cerca estaremos de cambiar esto. En la fase II, empezaremos a proponer aportaciones a los primeros requisitos».
- La puesta en marcha: Ampliar las operaciones con hidrógeno será un reto
Trasladar el hidrógeno como combustible de las aplicaciones terrestres a las marítimas no es tarea fácil. Con el marco normativo de la OMI, las reglas de clase y las diferentes interpretaciones de los Estados de abanderamiento y los puertos que hay que tener en cuenta, navegar por el panorama normativo es, como mínimo, un reto. El manual MarHySafe ofrece una visión global del entorno normativo. «A falta de normas definitivas, es aún más importante que el sector se reúna y aprenda de los proyectos existentes. Tenemos que asegurarnos de que cualquier requisito futuro tenga en cuenta todos los aspectos operativos y de seguridad necesarios, garantizando que la tecnología pueda desarrollarse a gran escala», afirma Nathaniel Frithiof, Consultor Senior de Asesoría Medioambiental de DNV y Director del Proyecto de la Fase II de MarHySafe.
