Compartición de soluciones técnicas para la carga de buques y el intercambio de baterías en terminales

Fecha de lanzamiento:

2025-03-05

A medida que la atención mundial por la protección ambiental y el desarrollo sostenible sigue creciendo, las tecnologías de energía verde se están adoptando cada vez más en una amplia gama de sectores. Como eslabón clave en la cadena de suministro energético, la eficiencia operativa y el desempeño ambiental de los terminales de carbón en las centrales eléctricas influyen directamente en la sostenibilidad de todo el sistema energético. En los últimos años, las tecnologías de carga desde buque a costa y de intercambio de baterías, como soluciones emergentes de energía verde, han sido gradualmente implementadas y promovidas en los terminales de carbón. Este artículo presenta una solución técnica para la carga desde buque a costa y el intercambio de baterías en los terminales de carbón de las centrales eléctricas, analizando sus ventajas, los posibles escenarios de aplicación y las tendencias futuras de desarrollo.

I. Esquema de tecnología de carga de buques y de intercambio de baterías

Principio técnico

Las tecnologías marítimas de carga y de intercambio de baterías abarcan principalmente dos modalidades: la carga y el intercambio de baterías. La modalidad de carga consiste en utilizar estaciones de carga en tierra para reabastecer las baterías de un buque, de manera similar a como se cargan los vehículos eléctricos. Por su parte, la modalidad de intercambio de baterías permite una reposición rápida de energía mediante la sustitución del paquete de baterías del buque.

Modo de carga

Instalación de estaciones de carga : Se instalan estaciones de carga de alta potencia en la terminal, compatibles con los modos de carga rápida y lenta.
Gestión de la carga : Mediante un sistema de gestión inteligente, se monitorea en tiempo real el estado de carga, se optimiza la eficiencia de la carga y se garantiza la seguridad durante el proceso de carga.
Puerto de carga : Adopta una interfaz de carga estandarizada, garantizando la compatibilidad con embarcaciones eléctricas de diversos modelos.

Modelo de intercambio de baterías

Estación de intercambio de baterías Establecer estaciones de intercambio de baterías en las terminales, dotadas de sistemas automatizados que permitan el reemplazo rápido de los paquetes de baterías.
Gestión de baterías Establecer un sistema de gestión de baterías para administrar de manera centralizada el paquete de baterías, garantizando tanto el rendimiento como la seguridad.
Estandarización de baterías : Promover la estandarización de las baterías para mejorar su versatilidad y su intercambiabilidad.

Diagrama de flujo

II. Análisis del caso

El proyecto propone poner en marcha una iniciativa de demostración para la industria de la carga de buques y el intercambio de baterías en un puerto designado. La planta eléctrica contará con una terminal de carga equipada con estaciones de recarga para suministrar energía a los buques de demostración. Se desplegarán entre 4 y 6 baterías de almacenamiento de energía en contenedores, que serán alquiladas a los buques de demostración. Estos buques podrán funcionar tanto como plataformas de prueba para el intercambio de baterías como como transportadores de mercancías. Las baterías en contenedores proporcionarán la propulsión, y un sistema automatizado de intercambio de baterías garantizará una mayor autonomía operativa. Cada batería en contenedor tiene una capacidad de 1.935 kWh.

Dentro de la central eléctrica, el cuadro de aparamenta de media tensión cuenta con una capacidad total de transformadores de 5.309 kVA, de los cuales 5.161 kVA ya están en servicio, lo que deja 148 kVA disponibles. Se dispone de un cuadro de aparamenta de salida de reserva de media tensión, equipado con interruptores automáticos de 630 A. El cuadro de aparamenta también incluye un cuadro de distribución de salida de reserva dedicado. En caso de que la terminal instale equipos de carga de energía en tierra desde el buque, será necesario actualizar los transformadores del cuadro de aparamenta para aumentar la capacidad total, ampliando así la capacidad instalada de la planta hasta alcanzar los 1.000 kVA a 2.000 kVA requeridos por el sistema de carga.

Construya un nuevo sistema de alimentación en tierra para buques, tipo contenedor, de 1000 kVA, con dos grupos de salida, cada uno de los cuales… 500 kVA, para la carga de baterías de energía de tipo contenedor a bordo de los buques. Este sistema está equipado con dos conjuntos de dispositivos de elevación por cable. Cada unidad de izado por cable está equipada con dos juegos de acoplamientos de conexión rápida de 500 A para la conexión a la red eléctrica en tierra y al sistema de baterías del buque. El punto de acceso se alimenta mediante el sistema de suministro eléctrico del terminal, con una tensión de 6 kV/50 Hz. La fuente de alimentación de salida consta de dos canales de 800 V CC, 500A

Diagrama del sistema de suministro de energía en tierra para buques

Sistema de carga marino

Este sistema de alimentación en tierra consta de tres unidades de suministro eléctrico desde tierra, capaces de cargar simultáneamente hasta tres buques. Las estaciones de carga son de fácil operación, lo que permite a los barcos atracados completar el proceso de carga de manera autónoma. Cada unidad muestra información en tiempo real, como las tarifas eléctricas, la corriente y la potencia entregada. La facturación se estructura como una combinación de cargos por energía eléctrica y una tarifa de servicio por kilovatio‑hora; la tarifa eléctrica sigue el esquema tarifario para grandes consumidores industriales. En consecuencia, los costos de operación de los buques se reducen de manera significativa.

Sistema de almacenamiento de energía a bordo y en tierra

Los sistemas de almacenamiento de energía suelen comprender un paquete de baterías, un sistema de gestión de baterías (BMS), un sistema de conversión de potencia bidireccional (PCS), un sistema de gestión energética (EMS), un armario de conmutación, un sistema de seguridad, un sistema de control de temperatura y un sistema de distribución. Durante la descarga, la batería utiliza el convertidor de almacenamiento de energía para transformar la energía eléctrica de corriente continua en energía eléctrica de corriente alterna, con la misma frecuencia y fase que la tensión de la red, la cual se inyecta posteriormente al sistema de carga correspondiente tras ser aislada por un transformador. Durante la carga, la red suministra energía de corriente alterna, que es convertida a corriente continua por el convertidor de almacenamiento de energía y almacenada en la batería.

Intercambio de baterías móviles marítimas

Configuración estándar para el intercambio de baterías en movilidad:

El estante de almacenamiento ocupa una superficie de 1.275 m² (75 m × 17 m).

1. Estantes tridimensionales para el almacenamiento de contenedores, con cada conjunto compuesto por 10 filas y 5 niveles, lo que suma un total de 50 TEU; cuatro conjuntos de estantes equivalen en conjunto a 200 TEU.

2. Una grúa pórtico;

3. Brazo robótico de carga lineal;

4. Una consola de control de comunicación para carga y cambio de baterías

5. Tres remolques portacontenedores de 20 pies.

Dispositivos periféricos: Fuente de alimentación de doble circuito, con instalaciones de carga.

Lista de equipos de alimentación en tierra para buques

Como una solución emergente de energía verde, la tecnología de carga desde buque a costa y de intercambio de baterías en los terminales de carbón de las centrales eléctricas ofrece importantes beneficios ambientales y económicos. A pesar de ciertos desafíos técnicos y relacionados con los costos, los avances tecnológicos y las políticas de apoyo auguran una amplia adopción. De cara al futuro, esta tecnología está llamada a desempeñar un papel cada vez más crucial en los terminales de carbón, la navegación fluvial interior, la logística portuaria y otros sectores, impulsando la transformación ecológica y el desarrollo sostenible de la industria marítima.