El transporte marítimo avanza hacia la descarbonización gracias a los resultados del proyecto «Implementación de controles para redes eléctricas de corriente continua de barcos de propulsión eléctrica mediante tecnología CHIL (CEI-JD-12)», desarrollado por investigadores de la Universidad de Huelva. El proyecto demuestra que es posible reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO₂ hasta un 18,5% anual, aprovechando la energía disponible a bordo de los propios buques.
La investigación ha sido liderada por Juan Pérez Torreglosa, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Térmica y de Diseño y Proyectos de la Universidad de Huelva, y ha contado con financiación a través de las ayudas a Proyectos de Investigación Jóvenes Doctores/as del Campus de Excelencia Internacional del Mar (CEIMAR) y del Programa Operativo FEDER 2014/2020 de la Consejería de Economía, Conocimiento, Empresas y Universidad de la Junta de Andalucía.
El estudio se ha centrado en el desarrollo de redes eléctricas de corriente continua de media tensión (MVDC), consideradas una tecnología clave para los buques del futuro. Estas redes permiten una gestión más eficiente de la energía a bordo y facilitan la integración de sistemas avanzados, como la recuperación del calor residual procedente de los motores diésel.
Tras una revisión técnica exhaustiva, los investigadores identificaron como solución preferente la integración de un sistema de recuperación de calor residual (WHRS) basado en un ciclo Rankine orgánico (ORC) dentro de una arquitectura MVDC. Este sistema transforma el calor de los gases de escape de los generadores diésel en electricidad adicional, reduciendo la necesidad de quemar combustible. Para validar la propuesta, el equipo desarrolló modelos avanzados y realizó simulaciones en tiempo real, demostrando que la sustitución de rectificadores pasivos por rectificadores controlados mejora la estabilidad y la calidad de la tensión eléctrica del buque. El estudio concluye también que un controlador global inteligente es esencial para integrar la energía recuperada sin comprometer el reparto de potencia ni la seguridad del sistema.
Desde el punto de vista económico, los resultados son igualmente positivos. Con una tasa de descuento del 8%, el sistema presenta un beneficio acumulado del 44%, un periodo de retorno de 11,7 años y una tasa interna de retorno del 12,8%, parámetros que lo sitúan como una opción atractiva para armadores y operadores navieros.
De forma complementaria, durante la investigación se evaluó la viabilidad técnica y económica de un ORC marino de 1,6 MW. El sistema optimizado, que emplea acetona como fluido de trabajo, alcanzó una eficiencia eléctrica neta del 8,45% y una eficiencia termodinámica del 18,73% al 85% de carga. En rutas operativas representativas, esto se traduce en una reducción anual del 18,5% tanto en consumo de combustible como en emisiones de CO₂. Los datos de referencia proceden de un crucero que opera diariamente en el mar Báltico entre Estocolmo y Mariehamn, una ruta con dos escalas en puerto, una parada nocturna en el mar y dos tramos principales de navegación.
Validación experimental mediante tecnología C-HIL
La validación experimental se ha llevado a cabo mediante la técnica Controller Hardware-in-the-Loop (C-HIL), en la que el controlador físico intercambia señales con la plataforma Speedgoat, que le entrega medidas como si procedieran de un barco real, mientras el controlador devuelve consignas como si fueran dirigidas al propio buque. En palabras del investigador responsable, el método consiste en «engañar» a la tarjeta controladora, que recibe y envía señales creyendo que interactúa con un barco real, cuando en realidad lo hace con la plataforma Speedgoat, la cual emula internamente el comportamiento del buque mediante un modelo digital. El objetivo de este enfoque es validar el control en condiciones realistas —latencias, tiempos de muestreo, saturaciones lógicas— sin el coste ni el riesgo de probarlo directamente en un buque en operación.
En conjunto, el proyecto CEI-JD-12 concluye que la combinación de las tecnologías MVDC y ORC constituye una solución técnica y económicamente viable para mejorar la eficiencia energética del transporte marítimo, en línea con los objetivos internacionales de reducción de emisiones y ahorro de combustible.