Por: Alexander Eslava
Consultor Portuario – Especialista en Logística Internacional
laeslavas@unal.edu.co
Los puertos marítimos del mundo desempeñan un papel importante en la transición energética hacia 2050. La ubicación geográfica del puerto y las actividades económicas in situ tienen implicaciones para oportunidades y desafíos en la transición a la sostenibilidad. Los buques como los puertos son fundamentales en la economía mundial y fundamentales en la Cadena Global de Suministro (CGS) y en la Cadena Global de Valor (CGV). Como centros de la CGV los puertos facilitan la mejora ambiental al proporcionar tierras e infraestructura básica; al fijar tarifas, estándares ambientales y planificación espacial; al operar equipos e infraestructura básica. El término “Centros Energéticos”, gira en torno a cómo transformar los grandes puertos que son fundamentales para el comercio, en puertos energéticamente sostenibles. Los puertos como futuros “Centros de Descarbonización”, esperan que su transformación implique la electrificación directa e indirecta de sus actividades, las industrias coubicadas, los buques marítimos y el transporte interior.
Dado que múltiples sectores industriales convergen en los puertos, estos se convertirán en pioneros de la transición energética, serán el corazón de la misma. Los escenarios energéticos predominantes han tenido un fuerte impacto en las políticas energéticas y de transporte, impulsando la reducción de los sectores de combustibles fósiles y la facilitación de alternativas de bajas y cero emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). Por tanto, los puertos marítimos desempeñarán un papel importante a la hora de impulsar el uso de tecnologías más limpias, vectores de energía verdes y conceptos logísticos en el transporte marítimo, en las operaciones portuarias, y en los modos de transporte interior (carretero, ferroviario, lacustre/fluvial). Esto, con el propósito de reducir las emisiones de GEI.
Gases Efecto Invernadero
La crisis del Cambio Climático Global (CCG), causada principalmente por las emisiones de GEI, se está intensificando y provocando incendios forestales masivos, huracanes, sequías, inundaciones, aumento del nivel del mar e impactando a millones de personas. Para frenar el CCG (reducción de emisiones de GEI), todas las industrias deben cumplir el objetivo establecido por el Acuerdo de París de limitar el aumento de la temperatura global muy por debajo de 1,5 °C. Las emisiones de GEI del transporte marítimo y portuario no son una excepción, porque contribuyen al CCG y, por tanto, todo el transporte marítimo debe descarbonizarse. Si bien el transporte marítimo se considera un modo eficiente en términos de emisiones por unidad de carga transportada, sus emisiones de GEI lo convierten en el tercer mayor emisor a nivel global. Sin embargo, las emisiones del transporte marítimo en los puertos representan el 5 % del total de las emisiones de GEI del transporte marítimo, lo que podría equivaler al 50 % de las emisiones portuarias en ciertos puertos.
La Organización Marítima Internacional (OMI) adoptó una resolución que instaba a los puertos del mundo a promover la cooperación voluntaria con la industria naviera para reducir las emisiones de GEI de los buques. Por tanto, la contribución de los puertos a la descarbonización del transporte marítimo puede justificarse por varias razones. En primer lugar, al hacerlo, los puertos reaccionan e implementan las regulaciones de descarbonización, en particular las regulaciones supranacionales de la OMI. En segundo lugar, los puertos contribuyen a los esfuerzos de sostenibilidad y a la implementación del concepto de puerto verde. En tercer lugar, los puertos mejoran la implementación de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas (ODS), en particular el objetivo 13 (mitigación del cambio climático) y el objetivo 7 (uso de energía renovable). En cuarto lugar, los puertos contribuyen a la responsabilidad social corporativa y responden a la presión de las partes interesadas marítimas, el público y la comunidad, y de las Organizaciones no Gubernamentales ambientalistas. En quinto lugar, debido al impacto del CCG, los puertos mitigan el precursor del cambio climático (GEI) porque pone en peligro la infraestructura y las operaciones de los puertos. Por último, los puertos mejoran la confianza en sus negocios y la “imagen” de reputación verde, mientras que al mismo tiempo gestionan la seguridad energética y la eficiencia (reducción de costos).
Por tanto, los puertos están sujetos a un riguroso escrutinio para abordar el CCG. En consecuencia, para mantener sus licencias de operación, los puertos han iniciado y desarrollado políticas portuarias verdes con el objeto reducir las emisiones totales. De este modo, fortalecen su responsabilidad social corporativa y mejoran su reputación (imagen) ecológica, enmendando así la confianza en los puertos. A través de medidas de eficiencia energética, que disminuyen su huella de carbono, los puertos mejoran la seguridad energética y disminuyen los costos de energía. La adopción de medidas de reducción de emisiones de GEI y de eficiencia (ahorro) de energía es reconocido como uno de los pilares para la planificación y consecución de los conceptos destacados de puertos verdes y sostenibles. Así, los puertos marítimos “Corazón de la Transición Energética” están reduciendo sus emisiones de GEI utilizando diversas medidas técnicas y operativas.
Centros Energéticos
Actualmente, el papel de los puertos marítimos se percibe como más amplio que el de simplemente centros de transbordo, ya que se reconoce cada vez más su importancia como los llamados Centros Energéticos (CE). Este nuevo papel se destaca en el nuevo enfoque de la Economía Circular hacia la “Economía Azul”: su futuro reside en desarrollar sistemas integrados de electricidad, hidrógeno verde y otros combustibles renovables, y bajos en carbono. De hecho, los puertos pueden gestionar y administrar el suministro de combustibles alternativos «Bunker Green» y proporcionar la infraestructura necesaria para su abastecimiento. Por tanto, la visión más progresista de los puertos marítimos del futuro es la de CE integrados para el transporte marítimo y terrestre, que faciliten el flujo logístico de energía (abastecimiento, producción, almacenamiento, conversión, transporte, distribución, reconversión), así como vectores de energía. Debido a que operan en la intersección entre el transporte terrestre y marítimo, y albergan actores industriales de uso intensivo de energía, los puertos tienen una posición ventajosa para convertirse en centros de generación, conversión y distribución de energía renovable. Evidentemente los puertos facilitan la transición energética adoptando medidas técnicas y operativas.
Medidas Técnicas y Operativas
Desde hace más de una década, se ha implementado cambios que afectan a los propios puertos e industrias asentadas dentro de la zona portuaria. Esto, con el objeto de contribuir a la transición energética; se relacionan con operaciones multidireccionales y con medidas técnicas operativas. A continuación, se detallan algunas de ellas:
Ahorro de Energía. Iluminación LED, uso de energía solar, fotovoltaica y eólica (rotores «Flettner»), tecnologías de eficiencia energética, accesorios para suministro de energía en tierra «Onshore Power Supply», (OPS), sistemas de recuperación de calor residual (ciclo Rankine de vapor, ciclo Rankine orgánico, ciclo Kalina), almacenamiento de energía (baterías y supercondensadores).
Interfaz BuquePuerto. La interfaz mejora de la eficiencia operativa y la reducción de emisiones para los buques que hacen escala en puerto a través del suministro de energía en tierra OPS: bunkering de «Bunker Green» (hidrógeno verde (H2), metanol, amoníaco, biocombustibles), electrificación de equipos, hibridación, electricidad verde (energía solar, eólica, oceánica y geotérmica). Los buques se conectarían a OPS proporcionados por una red portuaria local, mientras sus motores y calderas auxiliares están apagados; el suministro de OPS puede reducir el CO2 de los buques entre un 48 y un 70 %.
Tecnología Planchado en Frío «Cold Ironing». También conocida como conexión a tierra, o potencia marítima alternativa, y es el proceso de proporcionar en tierra energía eléctrica a un buque en el muelle, mientras que los motores principales y auxiliares se apagan. Por lo general, poco después de que un buque llega a un puerto y atraca, el generador principal se apaga mientras el generador auxiliar diésel se enciende para suministrar energía para comunicaciones, iluminación, ventilación, manejo de carga y otras actividades. El generador auxiliar utiliza combustible barato y de baja calidad, lo que resulta en una baja eficiencia del combustible, altas pérdidas y altas emisiones de GEI, creando un importante efecto de “Chimenea Flotante” en el mar. Estudios han demostrado que el uso de tecnología de «Cold Ironing» reduce las emisiones portuarias globales en un 10 %.
Medidas de Equipamiento. Implican el cambio físico o la sustitución de equipos antiguos por tecnologías limpias y nuevas desde el punto de vista energético (remolcadores, equipo de manipulación de carga («Cargo Handling Equipment», (CHE)). La sustitución de equipos terminales propulsados por diésel minimiza el consumo de energía y las emisiones de CO2 (electrógenos en grúas RTG).
Electrificación de Equipos Logísticos. Los puertos marítimos suministran amplios servicios logísticos a los buques atracados a través de una variedad de diferentes tipos de equipos logísticos, incluidas grúas de muelle, grúas de patio, cintas transportadoras y vehículos de transferencia (apiladores retráctiles, carretillas pórtico y carretillas elevadoras). Tradicionalmente, estos equipos logísticos se accionaban casi todos manualmente. La electrificación de los equipos logísticos en los grandes puertos del mundo es una tendencia irreversible; pronto se convertirán en una realidad, lo que ayudará a promover la transición energética, con bajas emisiones de CO2 en los puertos marítimos.
Medidas Energéticas. Implica el suministro de energía limpia mediante combustibles limpios, suministro de energía alternativa o la utilización de energía renovable. El hidrógeno verde (H2) se utiliza en dispositivos de pilas de combustible y el amoníaco se utiliza como combustible para embarcaciones domésticas, ferries, vehículos y generación eléctrica. El H2 se considera combustible renovable si se genera a partir de electricidad renovable. Los puertos marítimos pueden utilizar combustibles renovables y generación de biomasa.
Redes Inteligentes (RI). Sistema automatizado centralizado que gestiona el flujo de energía desde la red a los consumidores de electricidad y desde los consumidores a la red, utilizando sensores y monitores de tecnologías de la información y a la Industria 4.0 (Internet de las Cosas (IoT). La RI aprovecha el potencial de las energías renovables, reduce el CO2 e integra en la red sistemas de almacenamiento de energía en CHE y baterías de vehículos.
Central Eléctrica Virtual (CEV). Subdivisión de la RI, controla y proporciona decisiones racionales sobre cuándo utilizar instalaciones de generación de energía (generadores de energía renovable, generadores convencionales o plantas combinadas de calor y energía). Los puertos son un potencial para CEV ya que aumenta la seguridad energética y la utilización de energías renovables, disminuyendo así las emisiones totales de GEI.
Islas de Energía (Microrred). Constituye una entidad única que controla los recursos energéticos distribuidos; puede conectarse y desconectarse de la red principal para funcionar tanto en modo conectado a la red como en modo isla. La microrred aumenta la penetración de la energía renovable e integra el almacenamiento de esta, la cogeneración y otros generadores de respaldo con el potencial de controlar la oferta frente a la demanda. De este modo, la energía portuaria podría suministrarse de forma independiente en “Modo Isla”. Estudios revelan que el 75 % de la demanda de electricidad de un puerto puede agregarse a la red cuando una microrred controle la energía solar y eólica y el almacenamiento en baterías.
Digitalización. Soluciones digitales que identifican, monitorean y agregan valor a los datos (teledetección, Internet de las cosas (IoT), análisis Big Data), en busca de la eficiencia operativa (flujos logísticos inteligentes) y el cuidado del medio ambiente (reducción del consumo de combustible); reducción del tiempo de respuesta con el empleo de navegación electrónica, con el intercambio electrónico de datos con otros puertos, con la integración de sistemas de comunidades portuarias y ventanillas únicas; uso de Big Data, Blockchain, Internet de las Cosas (IoT), Gemelos Digitales (proporcionan información sobre la demanda de energía y permiten comprobar escenarios alternativos, la ubicación óptima de la infraestructura energética para reducir las pérdidas de transmisión y la aplicabilidad de transferencia de energía dentro del área portuaria durante los períodos de máxima demanda), Drones, Ciberseguridad y conectividad de banda ancha a Internet a través de comunicaciones móviles y satelitales.
Software de Optimización. Enrutamiento meteorológico, optimización de rutas, optimización de trimado, recopilación y análisis de datos sobre el consumo de combustible; análisis de datos avanzados (Big-Data) e Inteligencia Artificial (IA) para la optimización del consumo de energía (redes neuronales artificiales).
Sistema de Operación y Automatización de Terminales de Contenedores «Container Terminal Automation and Operation System», (TOS). La automatización de CHE aumenta la eficiencia del terminal portuario, reduce los costos y las emisiones GEI utilizando «Automated Guided Vehicles», (AGV) y grúas para contenedores «Ship-to-Shore», (STS) automatizadas, grúas apiladoras y carretillas pórtico. TOS es un software de optimización que planifica, gestiona y monitorea las operaciones «Cargo Handling Equipment», CHE. La optimización del equipo terminal reduce los cambios adicionales de contenedores, las distancias de viaje y los desequilibrios de peso, y minimiza los levantamientos innecesarios.
Cambio Modal. Implementar transporte intermodal, trasladar la carga por ferrocarril, barcazas y por transporte marítimo de corta distancia aumenta la eficiencia de los puertos y terminales. Reduce las emisiones de GEI, ya que el transporte de carga por ferrocarril reduce las emisiones de CO2 y se considera económico y ambientalmente superior al transporte de carga en camiones. El concepto de autopistas de los mares, enlaces ferroviarios y puertos secos agilizan las operaciones logísticas y mejorar la eficiencia operativa. Estos esfuerzos tienen alto impacto en la reducción de CO2.
Abastecimiento de Combustible Alternativo «Bunker Green». Los puertos marítimos promueven la transición energética al contar con infraestructura de abastecimiento de combustible alternativo «Bunker Green» y/o tanques móviles de abastecimiento de combustible.
Energía Renovable. La energía renovable incluye fuentes como la solar, eólica, mareomotriz, undimotriz y geotérmica, entre otras. A diferencia de los combustibles fósiles, la energía renovable tiene una tasa de regeneración rápida y no produce emisiones de GEI. Es una herramienta tecnológica importante para lograr puertos bajos en CO2; el uso de energías renovables en los puertos marítimos se ha generalizado cada vez más. En efecto, se considera el porcentaje de energía procedente de recursos renovables como un importante índice de rendimiento clave (KPI) para puertos inteligentes y sostenibles.
Hidrógeno Verde (H2). Los puertos marítimos son zonas que consumen mucha energía renovable y cuentan con abundante recurso hídrico. La energía renovable (solar, eólica, mareomotriz) se puede utilizar para electrolizar agua para producir y utilizar H2 libre de contaminación y cero emisiones GEI. La energía del H2 se puede aplicar a muchos escenarios en los puertos, como desplazamientos, vehículos de transporte, maquinaria de carga y descarga portuaria «Cargo Handling Equipment». De igual forma, el H2 en los puertos marítimos se pude suministrar como combustible «Bunker Green» a buques y/o exportarlo, y/o distribuirlo a interior del país con el objeto de cubrir la demanda energética. Como fuente de energía limpia sin emisiones contaminantes y sin emisiones de GEI, la energía del hidrógeno se ha convertido en el foco de la promoción de la energía limpia.
Reducción del Tiempo de Respuesta del Buque «Ship Turnaround Time», (TAT). La reducción del TAT en los puertos marítimos depende del horario de apertura de las terminales, las operaciones de estiba, la disponibilidad de atraques y la eficiencia del CHE. La eficiencia de CHE disminuye las emisiones de TAT y CO2. Reducir el TAT en un 30 %, consecuentemente lo harán las emisiones de CO2 en un 37 %. Por el contrario, cuando la TAT aumenta un 30 %, las emisiones de CO2 aumentaran anualmente un 31 %. Reducir el TAT de una a cuatro horas produce un ahorro de energía del 2 al 8 %. La reducción del TAT se puede lograr mediante el intercambio de información (tecnologías de la información y la comunicación (TIC)), intercambio electrónico de datos e-mail, Blockchain, ventanilla única, sistema comunitario portuario y gestión del tráfico marítimo, además de agilizar el despacho de buques y estandarizar documentos.
Asignación de Atracaderos y Patios. Los puertos marítimos promueven la transición energética al reducir el TAT de los buques portacontenedores optimizando sus operaciones empelando los siguientes Modelos de Simulación: Problema de Asignación de Atraques «Berth Allocation Problem», (BAP), que planifica el tiempo de atraque de estos y el espacio de los muelles con antelación; Problema de Asignación de Grúa de Muelle «Quay Crane Assignment Problem», (QCAP), que determina el número de grúas para un buque; Problema de Programación de Grúa de Muelle «Quay Crane Scheduling Problem», (QCSP) para el horario de trabajo de las grúas, para la asignación y programación patio CHE.
Sistemas Automatizado de Amarre «Automated Mooring Systems», (AMS). Estudios recientes indican que los buques ganan 1,5 horas con el proceso de amarre automatizado, lo que reduce tiempo de operación de atraque a sólo unos pocos segundos. En consecuencia, reduce el TAT. El sistema utiliza ventosas (sistemas magnéticos o de vacío) controladas remotamente y accionadas hidráulicamente. La instalación de amarre automatizado AMS promete altos retornos en el uso de mano de obra y el impacto ambiental; Se estima la reducción de CO2 en alrededor del 76 % en comparación con el método convencional. Normalmente, para el amarre tradicional, los buques utilizan la energía de los motores, lo que implica el uso de combustible, mientras que el amarre automatizado ahorra consumo.
Arribo «Virtual Virtual Arrival», (VA)-Atraque Justo A Tiempo, (JAT). Los puertos al aprovechar el potencial del VA y reunir a todas las partes interesadas facilitan el intercambio de información. Esta medida mejora el atraque JAT, la reducción de la velocidad de los buques y la navegación lenta, genera hasta 27 % de ahorro en el consumo de combustible.
Reducción Velocidad del Buque «Vessel Speed Reduction», (VSR). Los buques al reducir la velocidad al acercarse a los puertos, reducen el consumo de combustible y, por tanto, las emisiones GEI. La VSR disminuye las emisiones de CO2 entre un 8 % y un 20 %. Los buques pueden hacerlo voluntaria u obligatoriamente a 1012 nudos. Reducir la velocidad un 10 % disminuye el consumo de combustible en entre un 15 % y un 20 %, y una reducción del 20 % disminuye el consumo de combustible en un 40 % y el CO2 en un 7%. Investigaciones recientes revelan que reducir la velocidad en vías navegables de 24 a 8 nudos reduce el CO2 en un 48 %. Combinando VSR con OPS, las emisiones de los buques se pueden reducir entre un 71 % y un 91 % dentro del puerto.
Casco-Hélice. Dispositivos de ahorro de energía, estabilizadores, timón «becker», proa bulbosa, revestimiento de casco, robots de limpieza de casco «grooming», modificación de la hélice, electrificación de la propulsión mediante un sistema de propulsión «pod», técnicas de seguimiento del rendimiento del casco, lubricación por aire. Estudio revelan que el uso de energía por toneladamilla disminuirá entre un 35 % y un 40 % en promedio para 2050 en todas las rutas marítimas proyectadas, debido a la aplicación de medidas de eficiencia energética, mejoras en el casco-hélice, maquinaria y reducción de velocidad.
Servicios Misceláneos Los puertos pueden ofrecer otras medidas que contribuyan a la eficiencia operativa y energética de los buques: sistemas de transporte respetuosos con el medio ambiente, limpieza de casco y pulido de hélices, uso de compresores para limpiar el hielo de los muelles, bombas de electricidad en tierra para líquidos a granel.
Integración de la Ciudad Portuaria. El puerto puede cooperar con la ciudad para lograr diversas medidas de mitigación climática, a través de la economía circular, desarrollando interacciones entre la ciudad y la industria en la gestión de residuos, con los procesos de reciclaje y reutilización de calor, vapor y CO2.
Corredores Marítimos Verdes (CMV). Tienen como objetivo catalizar la transición energética mediante el desarrollo de corredores marítimos verdes. Los CMV utilizan una red de puertos y rutas marítimas dedicadas a combustibles alternativos «Bunker Green» con bajas o nulas emisiones de carbono, donde los participantes comparten los costos y beneficios del uso de este tipo de combustibles, incentivando así su uso. Además de reducir inmediatamente las emisiones GEI, fomentan el desarrollo regulatorio y la inversión en embarcaciones, infraestructura y producción de «Bunker Green» al generar una mayor certeza de la demanda; una vez que existe la infraestructura para el CMV, se puede utilizar en rutas adyacentes, acelerando la descarbonización fuera del corredor. La OMI ha marcado el camino para los corredores verdes apuntando a que la adopción de tecnologías, combustibles y/o fuentes de energía con emisiones nulas o casi nulas de GEI representen al menos el 5%, esforzándose por alcanzar el 10%, de la energía utilizada por el transporte marítimo internacional para 2030.
Transición Energética
La producción y distribución de energía renovable es el corazón de la descarbonización y de la transición energética. La descarbonización del transporte requiere que todas las partes interesadas se alineen, incluso colaboren y tomen medidas. La reducción de las emisiones de GEI requiere activar variedad de facilitadores de la descarbonización en la CGV. De hecho, los puertos marítimos desempeñan papel importante en la transición energética; en la sincronización a lo largo de la CGV del transporte al ayudar a la fluidez del flujo de mercancías al reducir los tiempos de espera/inactividad, los costos y las emisiones de GEI. La sincronización requiere el intercambio de datos, digitalización de extremo a extremo a gran escala, así como la adopción de todos los facilitadores disponibles y relevantes de la descarbonización. Los puertos deben ser proactivos si quieren contribuir a un ecosistema de transporte sostenible para aprovechar las oportunidades que presenta la transición. Necesitan medir y cuantificar la eficiencia energética para apoyar las decisiones sobre estrategias energéticas y reducir eficazmente el consumo de energía. Los puertos pueden generar nuevas ganancias por arrendamiento o ingresos mediante la venta de energía. En la transición energética, los puertos marítimos suministrarán y facilitarán energía sostenible para los transportistas (marítimos y terrestres) que operan a través de sus puertos. Para ello, necesitarán desarrollar capacidades apropiadas. La administración portuaria (autoridad portuaria, gobernanza) facilitará el abastecimiento de combustibles alternativos (H2, amoníaco verde, metanol verde) y ofrecer electricidad verde en tierra a los buques mientras están atracados. De igual manera, proporcionar estaciones de carga y estaciones de combustible alternativo (biogás licuado, hidrógeno verde) para vehículos pesados de carga que transportan mercancías hacia y desde los puertos, y electrificación del ferrocarril con electricidad sin emisiones de carbono o con bajas emisiones de carbono.
Conclusiones
La transición energética en los puertos marítimos del mundo es un importante impulsor de la mitigación del Cambio Climático Global; es el proceso de cambiar el estatus de los puertos marítimos, de ser grandes consumidores de energía, dependientes de combustibles fósiles, a ser consumidores eficientes que dependan de combustibles verdes y energías renovables. Al mismo tiempo, deberán desarrollarse para convertirse en centros energéticos (producción, almacenamiento, abastecimiento y distribución de combustibles alternativos) para alimentar equipos portuarios y/o para el abastecimiento de combustible «Bunker Green» a los buques. Esto, con el objeto d facilitar la transición energética a la Cadena Logística Global de Transporte, a la Cadena Global de Suministro y, en consecuencia, a la Cadena Global de Valor.
Un puerto marítimo moderno no es sólo un nodo digital de transporte intermodal, es un nodo central para el acoplamiento sectorial y la integración de sistemas energéticos, es un elemento de la economía global, que tiene gran impacto significativo en las condiciones ambientales y el entorno social de la zona que se ubica. Un puerto marítimo que cumple con los actuales requisitos ambientales: “Puerto Cero Emisiones” indiscutiblemente es el “Corazón de la Transición Energética”. El concepto conlleva la implementar un sistema de suministro de energía inteligente para el puerto marítimo, que abastece, distribuye y consume energía de fuentes de renovables, amigables con el medio ambiente, carentes de emisiones de Gases Efecto Invernadero.
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