Inovações marítimas: armazenamento de energia e logística de baterias

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O transporte marítimo eletrificado está ganhando força globalmente. Até 2030, espera-se que balsas eletrificadas, rebocadores e navios de carga sejam avaliados em US$ 14,2 bilhões. Com o aumento da popularidade da propulsão elétrica, a importância do armazenamento de energia e da logística da bateria é uma prioridade para as empresas de produção de energia.

De acordo com um estudo de 2022 focado no armazenamento de energia, vários produtos químicos de baterias de íons de lítio estão disponíveis, com fontes apontando para o óxido de cobalto de manganês e lítio como a solução mais viável para embarcações. À medida que a demanda por embarcações eletrificadas continua a crescer, também aumenta a necessidade de um suprimento sustentável e confiável de lítio.

O primeiro cargueiro autônomo totalmente elétrico do mundo foi lançado na Noruega em 2021. O navio de 80 metros (262,4 pés) e 3.200 toneladas é alimentado por oito baterias de íon-lítio com capacidade de 6,8 MWh, extraídas quase exclusivamente por geração hidrelétrica.

Uma questão fundamental com a propulsão elétrica é a falta de infraestrutura de carregamento. Embora empresas de armazenamento de energia comotécnica de Stemmann estão abordando o problema, as instalações de carregamento nas docas ainda são raras nos portos. Mas esse obstáculo abre caminho para um novo método de carregamento: bóias de energia.

As bóias de energia planejadas para carregamento em locais eólicos offshore também podem ser adaptadas para aplicações de ancoragem. A opção poderia fornecer energia em terra enquanto os navios aguardam um ancoradouro disponível ou as instruções da próxima viagem.

Supercapacitores e supercondutores são tecnologias de armazenamento de energia que estão em vários graus de desenvolvimento e implantação comercial no setor marítimo.

Embora essas tecnologias ainda não estejam em uso em embarcações, elas estão sendo buscadas como uma fonte alternativa de armazenamento de energia para uso especializado com base nas características que as diferenciam das baterias. O armazenamento de energia do supercapacitor não é adequado para armazenamento de energia primária em uma embarcação, embora possa ser útil como suplemento de demanda de pico, partida de motor ou suplemento de posicionamento dinâmico.

HÍBRIDO

Os sistemas híbridos podem ser separados em duas configurações: híbrido em série ou híbrido em paralelo. Transmissões em série e paralelas permitem que o motor e o motor elétrico forneçam energia independentemente ou em conjunto um com o outro.

Os sistemas híbridos em série se assemelham à propulsão diesel-híbrida, mas são combinados com armazenamento de energia. As hélices são acionadas inteiramente por motores elétricos, enquanto os geradores a diesel fornecem propulsão e energia auxiliar. O banco de baterias pode ser carregado por um gerador a diesel, energia em terra ou outras fontes de energia natural, como eólica, solar e hidrelétrica. Essas baterias são carregadas durante os períodos de baixa demanda de energia e descarregadas durante o pico de demanda de energia.

Os sistemas híbridos paralelos são um cruzamento entre a propulsão convencional e um sistema diesel-elétrico. Os sistemas híbridos paralelos são mais adequados para embarcações que utilizam uma variedade de demandas de potência de propulsão. Os candidatos ideais são rebocadores de assistência portuária e de escolta que normalmente requerem motores a diesel de alta potência acionando hélices de grande diâmetro. Ao auxiliar no movimento ou quebra de embarcações oceânicas, a potência de pico é necessária apenas durante uma pequena porcentagem do tempo de operação da embarcação, enquanto as operações restantes são gastas em marcha lenta ou com baixa potência.

Sistemas híbridos mecânico-elétricos estão crescendo em popularidade em todo o mundo. Em 2018, a Noruega entregou um catamarã híbrido diesel-elétrico, Vision of the Fjords, que pode operar com 100% de energia da bateria.

A Washington State Ferries (WSF), o maior sistema de balsas dos Estados Unidos, está atualmente convertendo 16 balsas em sistemas mecânico-elétricos híbridos. O programa recebeu US$ 1,33 bilhão de doações e financiamento estadual e federal até o momento, embora ainda precise de US$ 2,37 bilhões adicionais para ser totalmente financiado.

A Maersk está pilotando um sistema de bateria marítima de 600 kW a bordo do Maersk Cape Town, um navio porta-contêineres de 250 metros (820 pés) com capacidade de carga de 4.500 TEU, para melhorar o desempenho e a confiabilidade da embarcação. Esta embarcação também inclui um sistema de recuperação de calor residual, permitindo o carregamento da bateria a partir do calor residual.