Adaptações em embarcação reduziram emissões de GEE em 11%, destaca estudo

Fontes complementares de energia podem mitigar emissão de gás carbônico pelo transporte marítimo. Estudo da USP contou com funcionalidades do software que analisou performance em uma embarcação de abastecimento de plataforma offshore

Um PSV (transporte de suprimentos) serviu como base para um recente estudo com fontes complementares de energia, visando à redução das emissões de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera. E o resultado foi bem animador: houve uma mitigação significativa de 10,69% tanto de gás carbônico lançado no ar quanto do consumo de combustível.

Voltado para o transporte marítimo, o estudo foi conduzido pelo Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI) – o Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) composto por pesquisadores da Fundação de Amparo à Pesquisa da Universidade de São Paulo (Fapesp/USP) e da Shell na Escola Politécnica da mesma instituição de ensino (Poli-USP).

Uma das opções de testagem envolveu o dimensionamento dos sistemas de armazenamento de baterias e hidrogênio do PSV – um tipo de embarcação utilizado como apoio às plataformas offshore, que costuma transportar mercadorias e equipamentos para alto-mar.

Esses sistemas de armazenamento foram instalados em contêineres de 20 pés. Já as simulações dos cálculos de CO2 foram feitas pelo software 'Homer Pro' (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources), que contabilizou suas emissões e os ciclos de baterias em várias configurações e três níveis diferentes de demanda.

Considerando que as baterias, células a combustível e tanques de hidrogênio em contêineres são muito usados para retrofit de navios (termo usado pela engenharia ligado ao processo de modernização de algum equipamento ultrapassado ou fora de norma), por meio dessa solução, houve uma queda bem significativa das emissões de CO2 e uma economia do consumo de combustível (ambos em torno de 11%).

Eficiência energética

Segundo a USP, o trabalho foi motivado pelo fato de que, atualmente, os navios são a oitava maior fonte de emissão de dióxido de carbono ou gás carbônico no mundo e a meta para 2050, proposta pela Organização Marítima Internacional, é reduzir essas emissões em, pelo menos, 50% na comparação com 2008.

Os profissionais envolvidos nesse estudo buscam alternativas para melhorar a eficiência energética de embarcações da indústria de petróleo e gás. Ao Jornal USP, o engenheiro eletricista Giovani Giulio Tristão Thibes Vieira, que participa das pesquisas, explicou que o principal objetivo foi analisar qual é a configuração ideal do sistema de energia de um navio, levando em conta o uso de três tipos de baterias e células a combustível, com tanques de hidrogênio de diferentes tamanhos.

“Em busca dessas respostas, avaliamos todas as possibilidades de combinação entre elas. O esquema proposto considera a adaptação do navio. Os geradores principais, originais da embarcação, são mantidos, mas além disso, lançamos mão de fontes complementares de energia: geradores auxiliares, baterias e célula a combustível”, descreveu Vieira.

Combinação de geradores

Conforme o estudo, o melhor resultado decorreu da combinação de geradores principais e auxiliares, de uma bateria de lítio, óxido, níquel, manganês e cobalto, com capacidade de 3.119 quilowatts-hora (kWh), além de uma unidade de célula a combustível, do tipo membrana de troca de prótons (PEMFC), e um tanque com capacidade para o armazenamento de 581 quilos de hidrogênio.

Na célula a combustível, o hidrogênio reagiu com o oxigênio que veio do ambiente. O processo resultou em uma corrente elétrica, que alimentou a embarcação, deixando como resíduos apenas o calor e a água pura.

“Essa combinação proporcionou o resultado mais significativo que obtivemos na pesquisa: reduziu as emissões de CO2 em 10,69%. Além disso, a diminuição das emissões também representa uma redução, da mesma ordem, no consumo de combustível”, reforçou Vieira.

Solução mais rápida

O engenheiro eletricista aposta, agora, em uma solução sustentável de curto prazo, para que os navios se adequem ao cenário de baixo carbono: lançar mão do retrofit. Para isso, ele informou que já existem empresas no mundo fabricando um tipo de contêiner, que abriga packs de bateria com sistemas de gerenciamento, proteção e conversores. “Além disso, esse contêiner tem sua temperatura interna controlada. É uma solução pronta para ser instalada nos navios”, arrematou.

Na opinião de Vieira, soluções sustentáveis para o transporte marítimo são urgentes, levando em conta o que apontam as pesquisas: 50% dos navios em atividade hoje, ao redor do mundo, vão continuar operando até 2030. “Nós, pesquisadores, precisamos pensar em soluções de curto prazo para que essas embarcações se adaptem a uma nova realidade e reduzam as emissões de CO2. Esse estudo ilumina algumas possibilidades”.

Importância das baterias

O pesquisador salientou que, a curto prazo, o uso de baterias pode ser uma dessas soluções, considerando que a célula a combustível, por ser relativamente nova, é uma tecnologia pouco acessível do ponto de vista econômico. Por isso, além da questão da redução de emissões de gás carbônico, o estudo também se deteve na duração da bateria.

“As baterias ajudam a reduzir as emissões em dois momentos. Elas descarregam quando a demanda é baixa e substituem os geradores principais na hora que eles iriam operar, em um ponto de menor eficiência. Depois, essas baterias são carregadas e elevam o fator de carga do gerador, o que geralmente leva a um melhor ponto de eficiência”, explicou Vieira.

O processo de carregar e descarregar, no entanto, provoca desgaste na bateria. “Uma bateria com mais ciclos de carga e descarga tem uma vida útil menor, e isso apresenta um impacto financeiro que precisa ser avaliado”, ressaltou o engenheiro eletricista.

Para ter acesso ao estudo completo “Configuração otimizada de sistemas de energia híbrida (motor diesel-célula-combustível-bateria), em um navio de abastecimento de plataforma, para reduzir as emissões de CO2”,

Site: Portos e Navios – 29/06/2022