Embarcaciones híbridas y eléctricas: Guía 2020
A medida que los coches híbridos de gas/eléctricos, como el Tesla y el Prius, han crecido en popularidad y se han convertido en opciones más prácticas para los consumidores habituales, los fabricantes de embarcaciones han empezado a seguir su ejemplo. Los navegantes experimentados tienden a apreciar el entorno acuático natural y el ecosistema que les rodea. Desde el seguimiento de las mareas hasta la coexistencia con la vida silvestre, la conciencia ecológica está profundamente arraigada en el estilo de vida de la navegación. Los nuevos modelos de embarcaciones tecnológicamente avanzados están haciendo que la propulsión híbrida de gas/eléctrica no solo sea factible, sino también agradable.
En esta guía echaremos un vistazo a algunas de las marcas de embarcaciones, modelos, motores, fabricantes y sistemas de propulsión que están empezando a calentar el mercado de la energía solar, eléctrica/gas y alternativa en 2019, llevando la sostenibilidad a la vanguardia de la industria náutica.
¿Cómo funciona un barco eléctrico híbrido?
Un sistema de propulsión marino híbrido es cualquier combinación de un motor de combustión y un motor eléctrico. La electricidad puede ser producida por uno o una combinación de los siguientes: un generador de motor de combustión, un generador eólico, un generador de agua remolcado o paneles solares. Una solución puramente eléctrica con paneles solares es envidiable por su nula huella de carbono y sus bajos costes de funcionamiento, y varias versiones de estos sistemas han ido ganando adeptos en los buques de energía alternativa. Los avances en la tecnología de almacenamiento de energía y de paneles solares han reducido los costes y la huella física, lo que hace que los sistemas de propulsión con energía solar sean más viables para su uso en embarcaciones.
¿Cuáles son las ventajas asociadas a las embarcaciones híbridas y eléctricas?
La propulsión con motor eléctrico tiene numerosas ventajas, como que es más silenciosa, más eficiente a bajas velocidades y menos olorosa. También se espera que reduzca los costes generales de propiedad al reducir o eliminar la necesidad de cambiar el aceite y el fluido de la transmisión, las sustituciones de filtros e impulsores y los problemas de arranque. También hay menos que preparar para el invierno. Además, a diferencia de los motores diésel o de gasolina, los motores eléctricos proporcionan todo el par al instante, por lo que las embarcaciones se ponen en marcha más rápidamente. Las conversiones del mercado de accesorios (que actualmente constituyen la mayor parte del mercado) pueden utilizar los ejes de transmisión y los componentes existentes, por lo que hay un ahorro de costes al repotenciar.
Las embarcaciones híbridas y eléctricas y el mercado marino actual
Como se ha mencionado, ahora que los sistemas de propulsión híbridos y puramente eléctricos han proliferado dentro de la industria del automóvil, las embarcaciones híbridas o eléctricas están empezando a ganar fuerza. Aun así, el mundo marino es un nicho de mercado relativamente pequeño que tiende a seguir más que a liderar otras industrias en términos de innovación. En la actualidad, sólo menos del 2% de las embarcaciones integran propulsión eléctrica o híbrida. Esta lenta adaptación se debe, en parte, a las particularidades de la navegación. Las embarcaciones tienen una frecuencia y una variedad de uso diferentes a las de los coches y el mercado tiene muchos segmentos (transbordadores, veleros, pequeñas embarcaciones de alta velocidad, yates de crucero de gran distancia, etc.) en los que las embarcaciones se utilizan de forma diferente, lo que hace difícil construir una solución que se adapte a todas las aplicaciones. Sin embargo, algunas empresas están intentando cambiar todo eso.
Los veleros de motor y auxiliares suelen ser propulsados por motores intraborda o fueraborda que utilizan combustible diésel o gasolina. Cada vez es mayor el interés por los motores eléctricos para estos fines, es decir, motores eléctricos puros alimentados por grandes bancos de baterías.
Como ocurre con cualquier tecnología nueva, hay una curva de adopción. Los primeros en adoptarla son los tecnólogos, los visionarios y los manitas, y sólo representan un 15% del mercado. En el ámbito marítimo, se trata de navegantes de distancia que necesitan una sostenibilidad y autonomía eficientes, pero también de transbordadores y taxis acuáticos que operan en masas de agua donde no se permiten los motores de combustión. Luego vienen los remolcadores, las embarcaciones auxiliares y los barcos de pesca, así como las embarcaciones de alquiler que llenan el mercado de potencia media de 25 a 75 pies.
¿Cuáles son los problemas de la navegación marina híbrida y eléctrica?
Debido a que la propulsión eléctrica está en sus inicios en el mercado marino, las soluciones disponibles son pocas y son caras. Hasta ahora, la mayoría de las embarcaciones eléctricas eran lentas y pequeñas y tenían una autonomía muy limitada, pero eso está cambiando. También está el problema de la infraestructura, que es el mismo de la automoción: ¿Cuál es la autonomía de estas nuevas embarcaciones y dónde se recargan? Al igual que un Tesla que probablemente no se llevaría a un viaje por carretera a través del país, un barco puede necesitar estaciones de carga cercanas para «repostar» rápidamente.
La tecnología detrás de la navegación eléctrica e híbrida
El uso de motores eléctricos de imanes permanentes sin escobillas y los avances en la tecnología de baterías de iones de litio han permitido dar saltos en la carrera hacia la electricidad marina. Las baterías de iones de litio pesan la mitad que las de plomo y duran tres veces más, y los avances en su eficacia y estabilidad han sido significativos.
El fabricante alemán de motores eléctricos, Torqeedo, se asoció con BMW y «marinizó» las baterías de las series i3 e i8 del fabricante de automóviles para su uso en diversas embarcaciones. Han añadido un robusto marco de amortiguación para minimizar los golpes, un sistema de ventilación para canalizar los gases de forma segura y una impermeabilización según la norma IP67. Las nuevas baterías aumentan en un 31% su capacidad (densidad de energía) con respecto al modelo anterior de tamaño similar y su tamaño (aproximadamente 5′ x 3′ x 6″) puede adaptarse incluso a los espacios de motor más compactos.
Barcos híbridos en serie y en paralelo
Actualmente, hay dos enfoques que luchan en el agua: los híbridos en serie y en paralelo. El sistema híbrido en serie integra un generador que amplía la autonomía. El motor acciona el generador, que alimenta un motor eléctrico conectado al eje de transmisión; no hay conexión mecánica entre el motor y el eje de transmisión. Un sistema paralelo tiene una conexión mecánica directa entre el motor y el eje de transmisión, pero también acciona un motor eléctrico adicional que funciona como generador, en el mismo eje.
La regeneración de la potencia de ampliación de la autonomía puede lograrse mediante una hélice de giro libre, lo que es fácil de hacer en un velero en movimiento y puede lograrse utilizando sólo un motor a la vez en una lancha motora. El fabricante británico de motores, Hybrid Marine, ofrece una tercera opción: un sistema multimodal que combina lo mejor de los enfoques en serie y en paralelo con una disposición de embragues y engranajes.
Sistemas de propulsión marina totalmente eléctricos
El motor Deep Blue 100i de Torqeedo es el primer sistema de propulsión eléctrica intraborda totalmente integrado, que está disponible en dos versiones: 2.400 rpm para embarcaciones de planeo más rápidas y 900 rpm para embarcaciones de desplazamiento más pesado de hasta 120 pies. Todo el sistema, desde el timón hasta la hélice, se centra en la seguridad y ha ampliado el mercado objetivo en términos de tamaño, velocidad y uso típico de la embarcación.
Un sistema de propulsión integral es una compleja combinación de tensiones y eso complica las cosas en el agua. Por ejemplo, una instalación de motor intraborda puede incluir todo lo siguiente:
400 VDC para la propulsión utilizando tecnología de baterías de automóvil
110/240 VAC para las cargas del hotel en AC
24 VDC para la electricidad de a bordo
12 VDC para «despertar» las baterías más grandes y el generador/extensor de rango
cambio bidireccional entre las redes de 24 y 400V
Eso es mucha tecnología para empacar en cascos sensibles al espacio. También añade complejidad y coste.
Fabricantes de motores marinos eléctricos e híbridos
Los fabricantes que se han centrado en este mercado son Torqeedo, con sede en Alemania, que subvenciona la investigación de motores eléctricos. Otro competidor es Elco, de Athens, Nueva York, que, al igual que Torqueedo, ofrece motores eléctricos intraborda y fueraborda. Tampoco hay que olvidar los clásicos motores de curricán Minn Kota, que han mantenido a los pescadores sin emisiones durante décadas.
Otros actores del mercado de motores son la finlandesa OceanVolt, la italiana Diesel Center, la estadounidense Electric Yacht y la británica Hybrid Marine. Electroprop, con sede en California, vende sistemas preconfeccionados de 6 y 21 kW que los constructores de barcos pueden instalar en sus salas de máquinas. El gigante sueco de los motores diésel, Volvo Penta, promete introducir en 2021 motores eléctricos instalados en línea entre sus motores diésel y los módulos IPS, y está trabajando con el constructor francés de catamaranes, Fountaine Pajot, en un velero Lucia 40 con energía híbrida.
Hay muchos actores que buscan la aplicación asesina en la propulsión marina de energía alternativa. Es probable que unos pocos sobrevivan mientras otros son comprados o desaparecen en un mercado cada vez más competitivo.
Diseños conceptuales de vanguardia en la navegación solar
Las embarcaciones totalmente eléctricas están haciendo grandes progresos, pero siguen siendo una pequeña parte del mercado de la navegación. Sin embargo, unos diseños conceptuales muy promocionados están ayudando a concienciar sobre las soluciones energéticas alternativas y uno de esos defensores es el Touranor SolarPlanet, un catamarán de 102 pies de eslora con cascos que perforan las olas. El futurista SolarPlanet suizo costó 15 millones de euros cuando fue botado en 2010 y circunnavegó el globo en 585 días estrictamente con energía eléctrica generada por los 500 paneles solares de su cubierta superior. Aunque la velocidad máxima del diseño era de 14 nudos, la velocidad media alrededor del globo fue de 5 nudos.
Después de esa impresionante hazaña, el barco fue donado para la investigación. Puede que embarcaciones como ésta sean únicas, pero están ayudando a poner de relieve lo que se puede conseguir con la propulsión de energías alternativas y la dirección que está tomando la navegación.
Ejemplos de embarcaciones eléctricas e híbridas
Debido a los avances en el diseño de los motores y la tecnología de las baterías, la propulsión eléctrica está llegando a diversos segmentos del mercado de la navegación, desde pequeñas embarcaciones de planeo hasta grandes yates de crucero, tanto a motor como a vela. Algunos conocidos constructores de barcos ya se han sumergido en estas aguas de energía alternativa.
Barco eléctrico Hinckley Dasher
El Hinckley Dasher es un yate de lujo totalmente eléctrico. Diseñado por Michael Peters, el Hinckely Dasher, de 28 pies de eslora, fue construido desde cero para la propulsión eléctrica. La construcción con infusión de resina mezcla epoxi y fibra de carbono con un núcleo sintético, por lo que el diseño sólo pesa 2.500 kilos. Y el peso es fundamental en la movilidad eléctrica.
El Dasher está propulsado por dos baterías de iones de litio BMW i3 de 40 kWh que impulsan dos motores intraborda de eje recto de 80 CV. Son las mismas baterías que se utilizan en el BMW i3 y deberían durar 9 años o 9.000 ciclos. Se espera que alcance 23 nudos de velocidad máxima o que se mantenga en crucero a 8,5 nudos. La autonomía máxima a 20 nudos será de 40 millas. Cuatro horas es todo lo que se necesita para cargar de cero a plena capacidad, que es un poco más rápido que un Tesla.
Greenline Hybrid Yachts
Greenline ha sido un líder en el espacio de yates híbridos diesel-eléctricos y de energía solar durante años. Greenline, un referente ecológico entre los constructores de yates, combina tecnología tradicional e innovadora en sus sistemas de propulsión híbridos. La línea de yates híbridos de Greenline está disponible en la actualidad en ocho modelos diferentes, entre los que se incluyen la elegante embarcación deportiva NEO, los cruceros familiares con cabina 33, 39 y 40, y los modelos 45 Fly, 48 Fly, 48 Coupe y 65 OC. Todos estos modelos consiguen una eficiencia de combustible líder en el sector.
SILENT-YACHTS
SILENT-YACHTS está construyendo lo que la empresa denomina los primeros y únicos yates de producción oceánica totalmente sostenibles con energía solar del mundo. Estas innovadoras embarcaciones están diseñadas para funcionar completamente con energía solar, ofreciendo una revolucionaria solución de energía limpia alternativa. La empresa afirma que su especial configuración de componentes garantiza que los paneles solares generen más energía en un día medio que el consumo total para la propulsión a velocidad de crucero. El constructor de barcos también afirma que todos los electrodomésticos pueden ser alimentados por los paneles solares, sin necesidad de diésel o generadores adicionales para su funcionamiento.
Barcos con energía solar de Soel Yachts
Soel Yachts, una empresa holandesa, construye embarcaciones solares e híbridas, incluyendo lanzaderas marinas. El Soel Cat 12, procedente de Nueva Zelanda, tiene el aspecto de un barco pontón con un panel solar en el techo duro que puede transportar hasta 16 pasajeros. Impulsado por dos motores eléctricos de 30 kW, el modelo puede navegar a ocho nudos durante seis horas únicamente con la energía almacenada. Bajo la luz del sol, la autonomía se amplía a 7,5 horas a ocho nudos. A seis nudos, la autonomía se eleva a 24 horas (y a unas 150 millas náuticas), por lo que el barco puede funcionar de noche cuando no se produce ni se almacena energía. La velocidad máxima es de 14 nudos.
Frascher Mirage 740
El Frauscher Mirage 740 Air austriaco estaba disponible anteriormente con un Mercury de 350 CV con propulsión por popa, pero hoy puede venir con el sistema Deep Blue de Torqeedo, que combina un motor intraborda sin escobillas de 100 kW de altas revoluciones con dos baterías BMW Serie i3 de 40 kW. Las baterías de litio de alta capacidad se apilan una encima de otra en la popa del compartimento del motor. El Frauscher es ideal para zonas en las que se puede recargar (con la corriente ordinaria) y su sistema puede cargar hasta el 75% de su capacidad en menos de 1,5 horas. La velocidad máxima es de 24 mph a 2200 rpm. La autonomía es de aproximadamente 20 millas. (Actualmente, el paquete de energía eléctrica añade 120.000 dólares al precio base del Frauscher.)
Otras embarcaciones eléctricas y solares
Otras embarcaciones eléctricas (algunas con paneles solares) son el Q Yachts Q30 tender y el taxi acuático Secret 33. Duffy Boats lleva 50 años construyendo una línea de embarcaciones de recreo eléctricas. Verá muchos de ellos en servicio de alquiler en zonas turísticas en cruceros de cóctel junto con su principal competidor, Lear.
ElectraCraft produce una línea de embarcaciones eléctricas para pontones, y Greenline Yachts, de Eslovenia, tiene una gran selección de modelos híbridos o de propulsión eléctrica de 30 a 65 pies. El Greenline Hybrid 33 navega hasta 6 nudos con energía eléctrica con seis paneles de 1,3 kW en el techo rígido y un banco de baterías de iones de litio, o hasta 15 nudos con un motor diésel de 150 CV.
Eficiencia del combustible en los motores de barcos híbridos
Motores de combustión de bajo consumo para barcos que admiten soluciones de energía híbrida
En una solución híbrida, sigue siendo necesario algún tipo de motor de combustión (para la propulsión primaria o como generador). Cada vez más, los fabricantes de motores diésel tradicionales se han centrado en mejorar la eficiencia del combustible de sus motores, tanto en aplicaciones intraborda como fueraborda, y se han convertido en un socio ideal en los enfoques híbridos.
Volvo Penta acaba de presentar sus motores diésel D4 y D6 que han sido reconfigurados para un tamaño más pequeño (para ahorrar peso), menores emisiones (para el medio ambiente) y una mejor economía (para la eficiencia en el consumo de combustible). Mientras tanto, los fabricantes de fuerabordas como Evinrude y Yamaha han estado construyendo motores más grandes con más par pero con mejor kilometraje. Parece que todo el mundo intenta reducir su huella de carbono, aunque no la elimine por completo.
Soluciones híbridas para veleros
Los grandes veleros utilizan a menudo energía auxiliar, especialmente cuando atracan, fondean o se dirigen a largas travesías sin viento. Los veleros de crucero a distancia han sido pioneros en soluciones de energía solar para las necesidades energéticas de a bordo para cargas de hotel como la refrigeración, el aire acondicionado y la iluminación. Sin embargo, la propulsión ha sido un reto. En 2010, el constructor de catamaranes de producción Lagoon experimentó con un diseño diésel-eléctrico, pero hubo problemas, principalmente debido a la insuficiente capacidad de almacenamiento de energía (batería) en ese momento. Lagoon construye la mayor parte de los catamaranes de vela que se alquilan en lugares exóticos, donde el combustible es muy caro, y una solución híbrida cambiaría las reglas del juego en el sector del alquiler.
El fabricante de motores intraborda OceanVolt impulsa todo tipo de veleros, incluidos los de competición JBoats, los dayailers de lujo Alerion y barcos que se alquilan a menudo, como el Dufour 382 y el multicasco Voyage 480. Por su parte, la serie de fuerabordas Cruise de Torqeedo incluye modelos con control de aceleración y un sistema de gestión de la batería basado en GPS que informa continuamente de la autonomía restante a velocidades variables y que sólo requiere dos baterías de iones de litio de 24 voltios. Estos fuerabordas son muy adecuados para los veleros más pequeños y ligeros para maniobrar de cerca y recorrer distancias cortas, pero los barcos de motor también se han beneficiado de ellos.
En la vanguardia, el constructor de catamaranes de vela de alta gama Gunboat lanzó Moonwave, que está probando una planta de energía eléctrica híbrida con un generador diesel de respaldo. Con baterías BMW i8, Moonwave utiliza la electricidad para la propulsión, así como para sus grandes necesidades hoteleras, lo que hace difícil permanecer completamente eléctrico durante largos períodos de tiempo.
El futuro de la navegación híbrida y eléctrica
La tecnología puede ser complicada y la tasa de adopción puede estar todavía por debajo del 2%, pero el cambio se está produciendo a un ritmo acelerado a medida que se introducen avances en la experiencia de las baterías, el diseño de los motores y los materiales de construcción de cascos ligeros. Las embarcaciones eléctricas, híbridas y solares, rápidas, limpias, silenciosas y económicas, pronto estarán al alcance de los navegantes de todo el mundo.
Escrito por: Zuzana Prochazka
Zuzana Prochazka es una escritora y fotógrafa que trabaja como freelance para una docena de revistas y sitios web de náutica. Zuzana, que cuenta con el título de USCG 100 Ton Master, ha navegado, alquilado y capitaneado flotillas en muchas partes del mundo y actúa como presentadora de destinos y temas de alquiler. Es la presidenta del comité de Premios a Nuevos Productos, que juzga embarcaciones y equipos innovadores en las ferias de la NMMA y la NMEA, y actualmente es la ex presidenta inmediata de Boating Writers International. Colabora con Boats.com y YachtWorld.com, y también escribe regularmente en su sitio de reseñas de barcos, TalkoftheDock.com.
Más información de: Zuzana Prochazka
Relación
Los propietarios de embarcaciones están compensando el coste de la propiedad mediante la publicación de sus embarcaciones en la sencilla página web de Boatsetter
