Implementación de sistemas basados en hidrógeno en la industria de la movilidad marítima. Caso de estudio para uno de los remolcadores del Puerto de Valencia

Abstract

[ES] Dadas las graves consecuencias que están ocurriendo en nuestro planeta debidas al cambio climático, cada vez más organizaciones y países se unen a la carrera por desplazar a los combustibles fósiles. El sector marítimo contribuye activamente en el efecto invernadero: solo el Puerto de Valencia emite anualmente más de 2,7 millones de toneladas de CO2, y se estima que para el año 2050 ese valor se cuadruplique. Ante esta situación, organizaciones como la IMO ya adoptan regulaciones para reducir dichas emisiones, entre las que plantean cambios en los combustibles de los buques. Aquí, el hidrógeno se postula como una de las soluciones por su gran potencial y por sus bajas emisiones de gases de efecto invernadero.

En este trabajo fin de máster se han analizado las distintas posibilidades para instalar un sistema basado en hidrógeno en el buque remolcador VB Xerea del Puerto de Valencia, llegando a la conclusión de que un sistema híbrido de pila de combustible y baterías eléctricas resulta la opción más lógica teniendo en cuenta la operativa de este tipo de barcos. Tras la modelización del sistema y su respectiva simulación, se han obtenido los valores necesarios de dimensionamiento de pila de combustible, batería y tanques de hidrógeno. Esto ha permitido llevar a cabo una comparativa entre el sistema a implementar y el sistema de funcionamiento actual del remolcador en términos de costes de operación y de emisiones de CO2, mostrando ser en ocasiones el nuevo sistema más rentable económicamente y más eficiente medioambientalmente.

[CAT] Donades les greus conseqüències que estan ocorrent en el nostre planeta degudes al canvi climàtic, cada vegada més organitzacions i països s'uneixen a la carrera per desplaçar als combustibles fòssils. El sector marítim contribueix activament en l'efecte d'hivernacle: només el Port de València emet anualment més de 2,7 milions de tones de CO₂, i s'estima que per a l'any 2050 aqueix valor es quadruplique. Davant aquesta situació, organitzacions com la IMO ja adopten regulacions per a reduir aquestes emissions, entre les quals plantegen canvis en els combustibles dels vaixells. Ací, l'hidrogen es postula com una de les solucions pel seu gran potencial i per les seues baixes emissions de gasos d'efecte d'hivernacle. En aquest treball fi de màster s'han analitzat les diferents possibilitats per a instal·lar un sistema basat en hidrogen en el vaixell remolcador VB Xerea del Port de València, arribant a la conclusió que un sistema híbrid de pila de combustible i bateries elèctriques resulta l'opció més lògica tenint en compte l'operativa d'aquest tipus de vaixells. Després de la modelització del sistema i la seua respectiva simulació, s'han obtingut els valors necessaris de dimensionament de pila de combustible, bateria i tancs d'hidrogen. Això ha permés dur a terme una comparativa entre el sistema a implementar i el sistema de funcionament actual del remolcador en termes de costos d'operació i d'emissions de CO₂, mostrant ser a vegades el nou sistema més rendible econòmicament i més eficient mediambientalment.

[EN] Given the serious consequences that are occurring on our planet due to climate change, more and more organisations and countries are joining the race to displace fossil fuels. The maritime sector is an active contributor to the greenhouse effect: the Port of Valencia alone emits more than 2.7 million tonnes of CO2 annually, and it is estimated that by 2050 this value will quadruple. Faced with this situation, organisations such as the IMO are already adopting regulations to reduce these emissions, including changes in ship fuels. Here, hydrogen is postulated as one of the solutions due to its great potential and its low greenhouse gas emissions. In this master's thesis, the different possibilities for installing a hydrogen-based system on the VB Xerea tugboat of the Port of Valencia have been analysed, reaching the conclusion that a hybrid fuel cell and electric battery system is the most logical option, considering the operation of this type of vessel. After modelling the system and its respective simulation, the necessary sizing values for the fuel cell, battery and hydrogen tanks were obtained. This has allowed a comparison to be made between the system to be implemented and the tug's current operating system in terms of operating costs and CO2 emissions, showing that the new system is sometimes more economically profitable and more environmentally efficient.