Todo navegante está familiarizado con la tos húmeda del motor diésel y el olor acre de sus gases de escape. Para algunos es la señal de que comienza una aventura, para otros es la tranquilidad de que todo va bien a bordo del barco. El motor tradicional es quizás el elemento de seguridad más importante de su barco, pero puede tener los días contados.
La revolución de la navegación eléctrica está llegando – y aunque la adopción en el sector marino está siendo mucho más lenta que en el mundo del automóvil en tierra, se están haciendo progresos.
El mercado es todavía relativamente pequeño. El líder indiscutible del mercado, Torqeedo, facturó 25 millones de euros el año pasado, la mayor parte de ellos en transbordadores y fuerabordas compactos. También ofrece una gama de motores saildrive y pod drive para yates con un desplazamiento de 2 a 50 toneladas, o aproximadamente de 20 a 60 pies de eslora.
Pero los navegantes han tardado en adoptarlos, y por una buena razón: si se planea cruzar un océano o enfrentarse a condiciones difíciles en alta mar, se confía en que el motor ayude a dejar atrás el peligro o a atravesar el mar de fondo, a veces durante días.
La serie AXC de Oceanvolt es un sistema modular de propulsión por eje (de 10kW a 40kW) que sustituye a un motor diésel tradicional
Incluso con la actual cosecha de baterías avanzadas de iones de litio para barcos, la autonomía de un sistema eléctrico se mide en decenas de millas, no en cientos. Así, un monocasco de 35 pies con 10kWh de batería de litio (cuatro unidades que pesan 96kg en total) tendría una autonomía de sólo 24 millas náuticas a 3,8 nudos, o menos de 16 millas náuticas a pleno rendimiento.
Teniendo en cuenta el increíble despilfarro de los motores de combustión, que disipan más energía en forma de calor y ruido de la que proporcionan en la propulsión, el diésel sigue siendo diez veces más denso en energía que las baterías.
El dayailer de lujo de carbono Yamila utiliza un sistema de saildrive eléctrico Oceanvolt SD8 de 8kW. Foto: Tobias Stoerkle
«Cuando uno mira a los cruceros de aguas azules, por supuesto que tendrá un diésel», dice el fundador y CEO de Torqeedo, el Dr. Christoph Ballin. «Y es cierto que no son muchos los navegantes costeros que optan por el eléctrico puro»
Pero eso no significa que el eléctrico no tenga interés para los navegantes de crucero, ni mucho menos. El camino más común para los navegantes «normales» será combinar diésel y electricidad en un sistema de navegación híbrido.
En este modelo, el motor se sustituye por un motor eléctrico, conectado a un banco de baterías de litio. Éste puede cargarse a través de la hidrogeneración -cuando la velocidad bajo vela hace girar la hélice y devuelve la carga a las baterías- y la energía solar o eólica. Pero cuando se necesitan periodos prolongados bajo tensión, un generador de corriente continua independiente, que puede instalarse en cualquier lugar del barco, suministra la electricidad.
Esta es la configuración recomendada por la empresa finlandesa Oceanvolt, que se ha centrado en el mercado de la navegación de crucero con una gama de motores de transmisión por eje y vela de 3.7kW a 15kW (aproximadamente de 10hp a 45hp en términos de motores diésel).
«En el caso de la vuelta al mundo en crucero, recomendamos un sistema híbrido con un grupo electrógeno de respaldo para apoyar la conducción continua cuando/si es necesario», dice el CEO de Oceanvolt, Markus Mustelin. «Una hélice regeneradora, que gira mientras se navega y recarga las baterías (sacrificando entre 0,2 y 0,4 nudos, según la embarcación y las condiciones) permite ser casi independiente del grupo electrógeno y utilizarlo sólo como respaldo».
El constructor de clásicos modernos Spirit Yachts, con sede en Ipswich, ha iniciado la construcción de su mayor proyecto hasta la fecha, un balandro de 34 metros, el Spirit 111….
El pionero de la propulsión eléctrica Torqeedo ha ganado hoy (15 de noviembre) el mayor premio de equipamiento marino del año…
Este sistema tiene la ventaja de que el generador sólo es necesario en las travesías más largas, por lo que el barco sigue maniobrando silenciosamente al entrar y salir de los puertos y fondeaderos.
Y un generador bien diseñado y correctamente dimensionado es mucho más eficiente a la hora de convertir el gasóleo en electricidad que un motor no diseñado originalmente para esta tarea. Algunos navegantes optan por un sistema híbrido en línea, como los que ofrece Hybrid-Marine, que se atornilla al diésel existente.
Estos son más fáciles de adaptar, con muchas de las mismas características que el sistema híbrido completo, pero existe la desventaja de seguir teniendo un motor encajonado en algún lugar cerca del centro del barco.
El electromagnetismo
Hasta ahora, la mayor parte del negocio se ha realizado mediante la adaptación de yates existentes. Pero cada vez más constructores de yates quieren incluir la propulsión eléctrica como equipo original. El tercer mayor constructor de barcos del mundo, Hanse Yachts, es quizá el más avanzado: ofrece su modelo básico Hanse 315 con una opción de propulsión eléctrica del timón.
El sistema ocupa menos espacio que el diésel estándar, es mucho más silencioso y no produce vibraciones ni emisiones. Pero Hanse admite que la aceptación ha sido decepcionante.
La tecnología ha despertado más interés entre los navegantes de lagos. La joven e innovadora marca alemana Bente ha instalado motores Torqeedo en su exitoso modelo de 24 pies, diseñado originalmente para los «Lagos Verdes» de Alemania.
Más cerca de casa, el especialista en embarcaciones de vela ligera RS Sailing ha decidido instalar un motor eléctrico retráctil en su nuevo barco de quilla RS21. El sistema, ya bautizado como «gennaker invisible», se basa en el motor fueraborda Travel 1003 de Torqeedo.
Los barcos de regata más grandes también se han visto atraídos por el atractivo de la propulsión de bajo peso. No hay más que ver el Malizia, un IMOCA 60 que se está preparando para la Vendée Globe de 2020 con un sistema ligero de Torqeedo.
«Dar la vuelta al mundo sin emisiones y en condiciones de competición, produciendo al mismo tiempo tu propia energía, es un concepto totalmente inspirador», dijo el patrón del Malizia, Boris Herrmann.
Lo eléctrico también ha tenido éxito en el extremo de lujo del mercado, donde las baterías de iones de litio suponen una parte menor del coste total del barco. Un catamarán Privilege 5 de 50 pies y un Gunboat 60 de fibra de carbono han sido reequipados con el kit de Torqeedo, mientras que Oceanvolt aparece en un Swan 57 y en un Agile 42 totalmente de carbono.
Vista general del sistema de propulsión Deep Blue de Torqeedo instalado en el Gunboat Moonwave
El Gunboat Moonwave tiene dos saildrives Deep Blue de 25kW, ambos capaces de regenerarse a vela. Sigue habiendo un generador a bordo para ampliar la autonomía de las baterías en alta mar, pero «ya no se utiliza el generador, es sólo para emergencias», dice Ballin, de Torqeedo.
Spirit Yachts también está diseñando la propulsión eléctrica de su buque insignia Spirit 111, que se lanzará este verano. Con cuatro grandes baterías de litio de 40kW a bordo y un motor de 100kW, el yate podrá funcionar en silencio durante horas, aunque también cuenta con 100kW de capacidad de generador diésel.
«El verdadero objetivo no es la propulsión», explica el director de Spirit, Nigel Stuart, «sino que todo funcione en armonía, desde el equipo de la cocina y el agua caliente hasta la calefacción, el aire acondicionado, el sistema hidráulico, etc.». El astillero británico también está construyendo un 65 pies con tecnología híbrida Oceanvolt y un nuevo 44 pies puramente eléctrico.
Entre las regatas, por un lado, y los cruceros de alta gama, por el otro, hay una especie de vacío en el medio. Según admite Torqeedo, el navegante de crucero no ha sido un gran foco de atención en la revolución eléctrica, pero todo eso está a punto de cambiar. «Empezamos un poco tarde con la navegación», admite Ballin, «pero en los próximos cinco u ocho años se abordará a lo grande».
El sistema de propulsión eléctrica totalmente integrado impulsará el nuevo buque insignia de Spirit Yachts de 111 pies
¿Qué significa eso realmente? Bueno, en primer lugar, significa integración de sistemas. Si eso no le parece revolucionario, imagínese una instalación a bordo en la que los paneles solares, los hidrogeneradores, las baterías, los generadores y los motores funcionen a la perfección para que el yate reciba suficiente energía las 24 horas del día. «Eso es lo que la gente está dispuesta a pagar: mucha energía con calefacción o aire acondicionado durante la noche», dice Ballin.
En un futuro próximo, Torqeedo está planeando un nuevo generador de corriente continua de mayor autonomía, específico para veleros híbridos. Su unidad actual está construida por WhisperPower y proporciona 25kW, que es demasiada potencia para las embarcaciones que utilizan el sistema de propulsión por cápsulas.
El grupo electrógeno se diseñará para que funcione a las revoluciones óptimas, mientras que la conversión inteligente de CC a CC desacopla la tensión de la batería de la tensión de carga, para lograr una eficiencia mucho mayor.
En las embarcaciones, al igual que en los coches, el avance que marcará la diferencia será la capacidad de la batería. Hasta que la autonomía con energía eléctrica pueda igualar a la del diésel, habrá muchos escépticos. Y no es probable que eso ocurra hasta dentro de una década o más, según Ballin.
«En teoría, se han probado baterías en los laboratorios que son diez veces más eficientes que las de litio», explica. «Y si eso se consigue, entonces la gasolina está hecha. Pero intentamos combinar la visión a largo plazo con la mentalidad a corto plazo».
Mientras tanto, la tecnología predominante se basa en el litio-manganeso-cobalto, y un proceso de desarrollo constante hace que mejore un 5-8% cada año. Por ejemplo, BMW acaba de anunciar que la próxima generación de baterías del i3, utilizada por el sistema Deep Blue de Torqeedo, tendrá una capacidad de 40 kWh de potencia, lo que supone un aumento del 33% con el mismo tamaño y peso y casi el mismo coste.
El Cruise 2.0 FP Pod Drive de Torqeedo es apto para yates pequeños de hasta 4 toneladas; también se puede instalar una hélice plegable
El otro ámbito de desarrollo es el de la hélice. La mayoría de los sistemas de crucero utilizan una hélice plegable o de pluma diseñada para motores diésel. Pero las propias investigaciones de Torqeedo demuestran que el elevado par motor de un motor eléctrico se aprovecha mejor con hélices de paso variable.
Y, sin embargo, es Oceanvolt quien ha abordado esta cuestión específicamente para los motores eléctricos con su sistema de hélices Servo Prop, que, según afirma, es un 30% más eficiente en proa, un 100% mejor en popa y un 300% más eficiente en modo de regeneración.
Oceanvolt afirma que esta hélice puede bombear unos 500W a las baterías a sólo 5 nudos, el ritmo medio de un monocasco de 30 pies. A 6 nudos, la potencia se eleva a unos 800 W, y a 7 nudos, muy manejable para un crucero oceánico de mayor tamaño, se obtienen 1,2 kW.
«Una nueva tecnología rara vez puede competir en precio con una ya establecida en su fase inicial de crecimiento», dice Mustelin. «Sin embargo, lo hemos superado y hoy los sistemas eléctricos se ofrecen a un precio bastante competitivo. Si a esto le añadimos que el sistema eléctrico casi no necesita mantenimiento, el coste total de propiedad se inclina a favor de lo eléctrico».
Por tanto, puede que no los oiga acercarse, pero espere ver cada vez más barcos con motor eléctrico en el agua a medida que la revolución continúe.
Una cuestión de par
Una parte clave de la viabilidad de la propulsión eléctrica se basa en la noción de que un motor más pequeño puede lograr el mismo trabajo que un diésel más grande. Esto tiene dos elementos. En primer lugar, un motor diésel no es un convertidor eficiente de energía química en empuje, creando mucho calor y ruido en el proceso. En segundo lugar, las características de par de los motores eléctricos son mucho mejores que las de los diésel.
Mustelin afirma que el motor de 10 kW de Oceanvolt «supera fácilmente» a un diésel de 30 CV. «Normalmente, la velocidad máxima de la embarcación será algo menor (0,5kt-1,0kt) que con un motor diésel comparable, pero al mismo tiempo la embarcación mantendrá mejor la velocidad con mar gruesa y viento en contra debido al mayor par motor. La maniobrabilidad es mucho mejor en los espacios reducidos de los puertos deportivos»
Eso se debe a que los motores de combustión sólo alcanzan la potencia máxima (y el par máximo) en una pequeña gama de velocidades. El par es una medida de la potencia de giro, en la hélice en el caso de una embarcación.
Un motor diésel desarrolla un par óptimo entre las 1.800-2.000rpm, mientras que los motores eléctricos lo hacen de 0 a unas 2.000rpm. Esto permite que los motores eléctricos utilicen hélices más eficientes, más delgadas y con mayor inclinación.
Accionado por motor: El ‘alternador con esteroides’
Se han necesitado años de desarrollo y más de 10 millones de dólares de financiación, pero el renombrado experto en sistemas para embarcaciones Nigel Calder ha ayudado a diseñar un alternador tan potente que elimina la necesidad de un generador a bordo.
Montado en el motor, en la segunda posición del alternador, el Integrel puede producir de cinco a diez veces más potencia. Detrás del sistema hay al menos 10kWh de baterías de plomo (el litio también es una opción), y cargadores e inversores Victron.
«Si arrancas el motor, cargará las baterías; si vas con el motor en punto muerto, sabrá que está en modo generador autónomo y cambiará a ese algoritmo», explica Calder. «Probablemente será más barato que la instalación de un generador, y elimina el problema de los cascos pasantes, los circuitos de refrigeración, las largas horas de funcionamiento y el mantenimiento».
El sistema permite hacer funcionar a bordo todo tipo de comodidades que normalmente requerirían un generador: desde agua caliente a demanda hasta cafeteras y congeladores. «Creemos sinceramente que este sistema va a sustituir a los generadores en casi todos los barcos que actualmente tienen, o querrían tener, un generador», añade Calder.
Con el motor en marcha y a bajas revoluciones, las pruebas muestran cómo el Integrel puede producir unos 2kW de potencia sin aumentar el consumo de combustible ni reducir la velocidad, simplemente utilizando la capacidad desperdiciada del motor. Esto significa que funcionará con el motor existente del yate, sin necesidad de sobreespecificar, y ya se ha instalado con éxito en un nuevo Southerly 480, un Malo 46 y un Hallberg-Rassy de tamaño similar.
Estudio de caso: Dufour 382 Alcyone
Construido por Dufour en 2016, Alcyone fue inmediatamente reequipado profesionalmente con el motor saildrive SD15 de Oceanvolt, alimentado por un banco de baterías de litio de 14kWh. Sus propietarios, Michael Melling y Diana Kolpak, también han optado por un generador de corriente continua de 8 kWh para ampliar la autonomía. El equipamiento costó 30.600 euros para el motor y el sistema de baterías, más 13.744 euros adicionales para el generador, y los costes de instalación fueron de unos 8.000 euros.
Alquilan el barco cerca de Vancouver, para explorar Desolation Sound y sus alrededores, donde la propulsión silenciosa y limpia es un punto de venta. «Nada estropea más el placer de la navegación -o de un fondeadero aislado- que el ruido y el olor de los motores diésel», explican. «La instalación de un sistema Oceanvolt en nuestro nuevo barco nos ha liberado de ello. Es el camino del futuro».
El director de chárter, Merion Martin, dijo que la conversión también ha sido popular entre los clientes de chárter, añadiendo: «La principal ventaja del sistema es que utiliza sistemáticamente alrededor de un 40% menos de combustible que un motor diésel estándar en el transcurso de una semana de chárter. Pero hay que acostumbrarse a entender el sistema de gestión de la energía, y los numerosos componentes que intervienen en el sistema pueden hacer que la resolución de problemas sea un reto».
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