Esta iniciativa europea, en la que participan la Universidad de Vigo y Zabala Innovation, está desarrollando un nuevo sistema de conversión de energía capaz de funcionar con combustibles sostenibles, con el objetivo de reducir las emisiones de los buques y apoyar la transición del sector marítimo.
En su primer año, el proyecto ha logrado importantes avances en el diseño de componentes, turbomaquinaria, recuperación de calor, desarrollo de gemelos digitales y evaluación de sostenibilidad.
El proyecto MARPOWER (acrónimo en inglés de Efficient zero-emissions gas turbine POWER system for MARitime transport, o Sistema eficiente de energía con turbina de gas de cero emisiones para el transporte marítimo), financiado por la Unión Europea, aborda uno de los mayores retos en la lucha contra el cambio climático: la descarbonización del transporte marítimo. Este sector es responsable de casi el 3% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, una cifra que se espera que aumente en los próximos años, lo que hace esencial desplegar soluciones más limpias, escalables y económicamente viables que cumplan con las crecientes exigencias de la normativa internacional sobre el clima.
Para responder a esta necesidad, el proyecto MARPOWER está desarrollando un sistema de conversión energética de nueva generación basado en turbinas de gas, destinado tanto a la generación eléctrica como a la cogeneración a bordo de los buques. El sistema está diseñado para funcionar con hidrógeno y otros combustibles alternativos de emisiones netas cero, como el amoníaco, el metano o el metanol verdes, combinando tecnologías avanzadas de turbomaquinaria y recuperación de energía. Con este enfoque, el proyecto pretende reducir significativamente las emisiones, garantizando al mismo tiempo que el sector marítimo siga siendo competitivo y fiable durante su transición hacia una energía más limpia.
Avances destacados para un transporte marítimo más limpio
Gracias a la estrecha colaboración entre los once socios del consorcio, MARPOWER ha alcanzado un importante progreso en su primer año. El trabajo se ha centrado en avanzar desde el diseño conceptual hasta la definición técnica detallada del sistema, preparando los componentes clave para su futura fabricación y validación.
- Diseño del sistema principal y de la turbomaquinaria
El consorcio ha avanzado en el diseño detallado del generador eléctrico del sistema, incluyendo la geometría, el comportamiento térmico y la estimación de pérdidas, para garantizar un rendimiento fiable en condiciones marítimas exigentes. A partir de ello, se ha completado el diseño del primer eje de alta presión (HP), que incorpora rodamientos magnéticos activos (AMB) que permiten que los rotores de alta velocidad funcionen con un desgaste mínimo y menores pérdidas energéticas.
En paralelo, se han completado los diseños conceptuales y tridimensionales (3D) de los compresores y las turbinas. Se ha diseñado un innovador sistema interno de refrigeración para las palas de la turbina de alta presión, capaz de resistir temperaturas de entrada de hasta 1.200 °C. Actualmente se preparan los prototipos de las cámaras de combustión, apoyados por simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) y la mejora de las instalaciones experimentales para ensayos con hidrógeno. Estos resultados sientan una base sólida para las futuras fases de ensamblaje y validación experimental.
- Innovación en recuperación de calor
Se ha diseñado un novedoso sistema de recuperador, que incorpora una nueva geometría de superficie de intercambio térmico y métodos automatizados de fabricación. Los análisis de elementos finitos (FEA) y las simulaciones CFD confirman su robustez frente a gradientes extremos y movimientos del buque. Asimismo, se ha iniciado el trabajo en una caldera complementaria de recuperación de calor residual (WHR) para maximizar la eficiencia integral del sistema.
- Desarrollo del gemelo digital
Se ha lanzado una completa plataforma de gemelo digital para modelar y validar todo el sistema de conversión energética. Al combinar modelos de componentes, datos reales y entornos virtuales de operación, el gemelo permite realizar análisis predictivos del rendimiento y reducir riesgos y costes antes de la fase de prototipado.
- Combustibles sostenibles y seguridad
Se han realizado evaluaciones comparativas de combustibles alternativos, incluidos el hidrógeno, el metanol y el amoníaco, analizando su potencial tecnoeconómico, así como los aspectos de salud, seguridad y medio ambiente (HSE). Los estudios abordan cuestiones de inflamabilidad, toxicidad, riesgos de manipulación y aspectos normativos, garantizando que el sistema MARPOWER pueda operar de forma flexible con diferentes combustibles bajo condiciones seguras y conformes con la normativa.
- Preparación normativa y evaluación de sostenibilidad
Desde el inicio del proyecto, el consorcio ha estudiado requisitos técnicos, directrices de seguridad y realizado un mapeo regulatorio para asegurar la alineación con los procesos de certificación marítima. También se han establecido marcos preliminares de Análisis de Ciclo de Vida (LCA) y Coste del Ciclo de Vida (LCC) para evaluar el rendimiento ambiental y económico del sistema MARPOWER.
- Planificación de la explotación
Se han identificado los Resultados Clave Explotables (KERs, por sus siglas en inglés) y se están desarrollando estrategias de explotación para facilitar la futura adopción en el mercado de las tecnologías MARPOWER en los próximos años.
- Sentando las bases para un sector marítimo climáticamente neutro
“El progreso alcanzado durante este primer año demuestra que la turbomaquinaria avanzada, las nuevas tecnologías de recuperación de energía y el uso de combustibles sostenibles pueden combinarse para apoyar el desarrollo de sistemas de energía limpia de nueva generación para el transporte marítimo”, señaló el profesor Jussi Sopanen, coordinador del proyecto MARPOWER en la Universidad LUT. “Esto refuerza nuestra confianza en que el proyecto avanza en la dirección correcta para ofrecer soluciones prácticas que ayuden al sector marítimo a reducir sus emisiones manteniendo la eficiencia y la fiabilidad”.
El transporte marítimo es uno de los sectores más difíciles de descarbonizar debido a su dependencia de los combustibles pesados, la larga vida útil de sus activos y su alta demanda energética. Con la entrada en vigor de normativas más estrictas sobre emisiones de la Organización Marítima Internacional (OMI – IMO) y de la UE, los armadores necesitan con urgencia soluciones que equilibren el rendimiento técnico, el cumplimiento normativo y la viabilidad económica. El proyecto MARPOWER aborda este desafío mediante el desarrollo de un sistema energético flexible y preparado para diferentes combustibles, que puede integrarse en las operaciones de los buques y apoyar la transición del sector hacia tecnologías neutras en carbono y de cero emisiones.
Próximos pasos
Aunque el primer año ha ofrecido un progreso significativo, las próximas fases del proyecto MARPOWER se centrarán en tareas técnicas exigentes, especialmente en la integración de los distintos diseños de componentes en un sistema de turbina de gas coherente, garantizando al mismo tiempo la alineación con los requisitos normativos, de seguridad y operativos. Entre las prioridades clave figuran la validación de la dinámica del rotor y los rodamientos magnéticos activos en condiciones reales de movimiento del buque, la durabilidad de los sistemas de refrigeración de las turbinas y de los recuperadores a altas temperaturas, y la finalización de los estudios experimentales sobre la combustión segura y eficiente con combustibles alternativos.
A nivel de sistema, será esencial consolidar las aportaciones de los socios en un gemelo digital unificado y armonizar los requisitos de seguridad y regulación entre los distintos tipos de combustible, lo que exigirá una estrecha coordinación.
Con estas bases establecidas, el proyecto MARPOWER se prepara para entrar en una fase decisiva centrada en la fabricación de prototipos, la validación experimental y el perfeccionamiento de sus diseños. Los resultados obtenidos en el primer año confirman la viabilidad de combinar turbomaquinaria avanzada, el uso de combustibles sostenibles, herramientas digitales y alineación normativa para avanzar hacia sistemas energéticos marinos eficientes, fiables y de bajas emisiones.
El proyecto MARPOWER reúne a once socios que combinan investigación avanzada, experiencia industrial y conocimientos en construcción naval. El consorcio está formado por la Universidad LUT, Aurelia Technologies, Alfa Laval, Politecnico di Milano, Rina Consulting, Rina Services, la Universidad de Vigo, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), Chantiers de l’Atlantique y Zabala Innovation. En conjunto, abarcan una amplia gama de ámbitos, incluyendo turbomaquinaria, combustibles y combustión alternativos, sistemas de conversión energética, turbinas de gas, sistemas de rodamientos, recuperación de calor, modelización digital, diseño de buques, evaluación normativa y de sostenibilidad, así como comunicación y explotación.
