Estudio y dimensionamiento de una instalación de ...

ESTUDIO Y DIMENSIONAMIENTO DE

UNA INSTALACIÓN DE SUMINISTRO DE

ENERGÍA ELÉCTRICA A BUQUES DESDE

TIERRA BASADA EN LA TECNOLOGÍA

ONSHORE POWER SUPPLY MÁSTER EN INGENIERÍA NAVAL Y OCEÁNICA

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CARTAGENA

ALUMNO: NATALIA GARCÍA ESQUIVA

TUTOR: DR. JERÓNIMO ESTEVE PÉREZ

DR. JOSÉ ENRIQUE GUTIÉRREZ ROMERO

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ESTUDIO Y DIMENSIONAMIENTO DE UNA INSTALACIÓN DE SUMINISTRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA A BUQUES

DESDE TIERRA BASADA EN LA TECNOLOGÍA ONSHORE POWER SUPPLY


ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................. 3

LISTA DE TABLAS ................................................................................................................... 7

LISTA DE ABREVIATURAS ................................................................................................... 9

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 10

BLOQUE I: ANÁLISIS DEL SUMINISTRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA A BUQUES

DESDE TIERRA (ONSHORE POWER SUPPLY) ............................................................... 11

1. EL ESTADO DEL ARTE ................................................................................................ 12

1.1. EL CONCEPTO DE ONSHORE POWER SUPPLY (OPS) .................................................. 13

1.2. CONSIDERACIONES TÉCNICAS ................................................................................... 14

1.3. PROCESO DE IMPLEMENTACIÓN ................................................................................ 20

1.4. VENTAJAS E INCONVENIENTES .................................................................................. 21

2. ANÁLISIS DE LAS INSTALACIONES EN FUNCIONAMIENTO EN LA

ACTUALIDAD .......................................................................................................................... 23

2.1. PUERTO DE BRUJAS (BÉLGICA) ................................................................................. 25

2.2. PUERTO DE AMBERES (BÉLGICA) .............................................................................. 26

2.3. PUERTO DE KEMI (FINLANDIA) ................................................................................. 27

2.4. PUERTO DE HAMINAKOTKA (FINLANDIA) ................................................................ 28

2.5. PUERTO DE OULU (FINLANDIA) ................................................................................ 28

2.6. PUERTO DE LÜBECK (ALEMANIA) ............................................................................. 29

2.7. PUERTO DE HAMBURGO (ALEMANIA) ....................................................................... 29

2.8. PUERTO DE RÓTERDAM (PAÍSES BAJOS) ................................................................... 30

2.9. PUERTO DE OSLO (NORUEGA) ................................................................................... 31

2.10. PUERTO DE GOTEMBURGO (SUECIA) ........................................................................ 32

2.11. PUERTO DE KARLSKRONA – VERKÖ (SUECIA) .......................................................... 32

2.12. PUERTO DE YSTAD (SUECIA) ..................................................................................... 33

2.13. PUERTO DE TRELLEBORG (SUECIA) .......................................................................... 33

2.14. PUERTO DE PITEÅ (SUECIA) ...................................................................................... 33

2.15. PUERTO DE ESTOCOLMO (SUECIA) ............................................................................ 33

2.16. PUERTO DE HELSINGBORG (SUECIA) ........................................................................ 34

2.17. PUERTO DE PITTSBURGH (ESTADOS UNIDOS) ........................................................... 34

2.18. PUERTO DE JUNEAU (ESTADOS UNIDOS) .................................................................. 34

2.19. PUERTO DE LOS ANGELES (ESTADOS UNIDOS) ......................................................... 35

2.20. PUERTO DE SEATTLE (ESTADOS UNIDOS) ................................................................. 36

2.21. PUERTO DE SAN DIEGO (ESTADOS UNIDOS) ............................................................. 36

2.22. PUERTO DE SAN FRANCISCO (ESTADOS UNIDOS) ..................................................... 36

2.23. PUERTO DE LONG BEACH (ESTADOS UNIDOS) .......................................................... 37

2.24. PUERTO DE VANCOUVER (CANADÁ) ......................................................................... 37

2.25. PUERTO DE PRINCE RUPERT (CANADÁ) .................................................................... 37

3. CARACTERIZACIÓN DE LAS EMISIONES EN EL ENTORNO PORTUARIO .. 38

3.1. CALIDAD DEL AIRE EN CARTAGENA ......................................................................... 38

3.2. EMISIONES DE LOS BUQUES ATRACADOS EN EL PUERTO DE CARTAGENA ................ 41

4. PROPUESTA DE REDUCCIÓN DE EMISIONES ...................................................... 43

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BLOQUE II: INVESTIGACIÓN Y APLICACIÓN AL ENTORNO DE LAS DÁRSENAS

DEL PUERTO DE CARTAGENA Y VALLE DE ESCOMBRERAS ................................. 44

1. ESTUDIO DE LA LOCALIZACIÓN Y EL ENTORNO OROGRÁFICO DEL

PUERTO DE CARTAGENA Y VALLE DE ESCOMBRERAS .......................................... 45

1.1. RECURSO EÓLICO ...................................................................................................... 48

1.2. RADIACIÓN SOLAR .................................................................................................... 50

1.3. TERRENO DISPONIBLE ............................................................................................... 51

2. ANÁLISIS, CARACTERIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL TRÁFICO

PORTUARIO ............................................................................................................................ 55

2.1. TRÁFICO DE BUQUES DE CARGA GENERAL ................................................................ 59

2.2. TRÁFICO DE CRUCEROS ............................................................................................. 62

2.3. TRÁFICO DE BUQUES FRIGORÍFICOS .......................................................................... 65

2.4. TRÁFICO DE BUQUES GASEROS .................................................................................. 68

2.5. TRÁFICO DE BUQUES CEMENTEROS ........................................................................... 72

2.6. TRÁFICO DE BUQUES GRANELEROS DE CEREALES .................................................... 75

2.7. TRÁFICO DE BUQUES GRANELEROS ........................................................................... 78

2.8. TRÁFICO DE BUQUES PETROLEROS ............................................................................ 81

2.9. TRÁFICO DE BUQUES PORTACONTENEDORES ............................................................ 84

2.10. TRÁFICO DE BUQUES QUIMIQUEROS .......................................................................... 87

3. INVESTIGACIÓN DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE LOS BUQUES

EN PUERTO .............................................................................................................................. 90

3.1. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES DE CARGA GENERAL ................................ 94

3.2. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE CRUCEROS .............................................................. 96

3.3. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES FRIGORÍFICOS ......................................... 100

3.4. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES GASEROS ................................................ 102

3.5. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES CEMENTEROS ......................................... 105

3.6. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES GRANELEROS DE CEREALES ................... 108

3.7. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES GRANELEROS ......................................... 110

3.8. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES PETROLEROS .......................................... 112

3.9. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES PORTACONTENEDORES .......................... 115

3.10. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES QUIMIQUEROS ........................................ 118

4. ANÁLISIS DE LAS ALTERNATIVAS PARA LA INSTALACIÓN DE SISTEMAS

DE GENERACIÓN DE POTENCIA BASADOS EN ENERGÍAS RENOVABLES........ 120

4.1. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN SOLAR .................................................. 121

4.2. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN EÓLICA TERRESTRE .............................. 128

4.3. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN EÓLICA-SOLAR ..................................... 133

4.4. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN EÓLICA MARINA ................................... 135

4.5. SELECCIÓN DE LA INSTALACIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE .................................... 137

5. ESTIMACIÓN DE LA REDUCCIÓN DE EMISIONES DE GASES

CONTAMINANTES ............................................................................................................... 139

6. ÍNDICE DE EFICIENCIA ENERGÉTICA (EEDI) ................................................... 149

6.1. LÍNEA DE REFERENCIA DEL ÍNDICE EEDI ............................................................... 151

6.2. LÍNEA DEL ÍNDICE EEDI CON LA TECNOLOGÍA OPS ............................................... 153

7. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 155

8. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 157

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. COMERCIO MARÍTIMO MUNDIAL SEGÚN EL TIPO DE CARGA EN BILLONES DE

TONELADAS POR MILLA. .............................................................................................................. 12 FIGURA 2. CONEXIONES ELÉCTRICAS Y FUNCIONAMIENTO DE ONSHORE POWER SUPPLY. ....... 14 FIGURA 3. FRECUENCIA DE RED EN DIFERENTES PARTES DEL MUNDO. ...................................... 15 FIGURA 4. FRECUENCIAS UTILIZADAS EN LOS DISTINTOS TIPOS DE BUQUES QUE ESCALAN EN

CARTAGENA. ............................................................................................................................... 16 FIGURA 5. SISTEMA DE CABLE EMBOBINADO (IZQUIERDA) Y CONEXIONES ELÉCTRICAS A BORDO

(DERECHA). .................................................................................................................................. 17 FIGURA 6. DIFERENTES SISTEMAS DE CONEXIÓN ENTRE EL BUQUE Y LA ENERGÍA SUMINISTRADA

DESDE TIERRA. ............................................................................................................................. 19 FIGURA 7. PUERTOS CON LA TECNOLOGÍA OPS INSTALADA EN AMÉRICA Y EUROPA. .............. 23 FIGURA 8. INSTALACIÓN DE LA TECNOLOGÍA OPS EN EL PUERTO DE BRUJAS (BÉLGICA). ........ 25 FIGURA 9. INSTALACIÓN DE LA TECNOLOGÍA OPS EN EL PUERTO DE AMBERES (BÉLGICA). ..... 26 FIGURA 10. INSTALACIÓN DE LA TECNOLOGÍA OPS EN EL PUERTO DE KEMI (FINLANDIA). ...... 27 FIGURA 11. INSTALACIÓN DE LA TECNOLOGÍA OPS EN EL PUERTO DE OULU (FINLANDIA). ..... 28 FIGURA 12. INSTALACIÓN DE LA TECNOLOGÍA OPS EN EL PUERTO DE HAMBURGO (ALEMANIA).

..................................................................................................................................................... 29 FIGURA 13. ENERGÍA EÓLICA EN EL PUERTO DE RÓTERDAM. ..................................................... 30 FIGURA 14. ENERGÍA SOLAR EN EL PUERTO DE RÓTERDAM. ...................................................... 30 FIGURA 15. CONEXIÓN OPS PARA UNO DE LOS CRUCEROS DE COLOR LINE EN OSLO. .............. 31 FIGURA 16. INSTALACIÓN DE LA TECNOLOGÍA OPS EN EL PUERTO DE GOTEMBURGO (SUECIA).

..................................................................................................................................................... 32 FIGURA 17. TRANSFORMADOR DE VOLTAJE EN EL PUERTO DE JUNEAU. .................................... 34 FIGURA 18. COMPAÑÍAS DE PORTACONTENEDORES QUE ATRACAN EN EL PUERTO DE LOS

ANGELES QUE USARÁN LA ENERGÍA ELÉCTRICA DESDE TIERRA (95% DEL TOTAL) EN EL AÑO

2016. ............................................................................................................................................ 36 FIGURA 19. PARTÍCULAS NO2 Y NOX MEDIAS ANUALES DEL PERIODO 2010-16. ....................... 39 FIGURA 20. PARTÍCULAS PM10 CON PERIODO PROMEDIO 24 HORAS DE FEBRERO DE 2016. ....... 39 FIGURA 21. CORRELACIÓN ENTRE LAS PARTÍCULAS MEDIDAS EN EL AIRE DE NOX Y LAS

CALCULADAS DE LOS ATRAQUES EN PUERTO DE LOS BUQUES EN CARTAGENA. ........................ 40 FIGURA 22. PROPORCIÓN DE LAS EMISIONES DE LOS MOTORES DIÉSEL MARINOS. ..................... 41 FIGURA 23. EMISIONES DE NOX SEGÚN LOS ESTÁNDARES TIER I/II/III. ..................................... 42 FIGURA 24. DÁRSENA DE CARTAGENA. ...................................................................................... 45 FIGURA 25. DÁRSENA DE ESCOMBRERAS. .................................................................................. 46 FIGURA 26. COMPARACIÓN DE LOS VALORES DE FRECUENCIA DE VELOCIDAD DEL VIENTO

REGISTRADOS EN 2016 CON Y SIN CONSIDERAR EL PORCENTAJE DE CALMA. ............................. 49 FIGURA 27. ROSA DE LOS VIENTOS EN LAS DIFERENTES ESTACIONES DEL AÑO 2016 EN

CARTAGENA. ............................................................................................................................... 50 FIGURA 28. DIFERENCIA ENTRE LOS TIPOS DE PLATAFORMAS PARA LA INSTALACIÓN DE

AEROGENERADORES. ................................................................................................................... 52 FIGURA 29. ZONAS PROTEGIDAS, LÍNEAS DE TRÁFICO MARÍTIMO Y VELOCIDAD DE VIENTO. .... 53 FIGURA 30. SUPERFICIES DISPONIBLES EN LA DÁRSENA DE CARTAGENA PARA LA INSTALACIÓN

DE PLACAS FOTOVOLTAICAS. ...................................................................................................... 54 FIGURA 31. SUPERFICIES DISPONIBLES EN LA DÁRSENA DEL VALLE DE ESCOMBRERAS PARA LA

INSTALACIÓN DE PLACAS FOTOVOLTAICAS. ............................................................................... 54 FIGURA 32. NÚMERO DE ESCALAS EN EL PUERTO DE CARTAGENA SEGÚN EL TIPO DE BUQUE. .. 56 FIGURA 33. NÚMERO DE PASAJEROS EN TRÁNSITO, NÚMERO DE BUQUES Y NÚMERO DE

CONTENEDORES TEUS ANUAL. ................................................................................................... 56 FIGURA 34. NÚMERO MEDIO DE ESCALAS QUE REALIZA UN MISMO BUQUE EN DIFERENTES

MERCANCÍAS DESDE EL AÑO 2010 HASTA EL AÑO 2016. ............................................................ 57 FIGURA 35. BUQUES DE CARGA GENERAL QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. ............... 59

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FIGURA 36. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE BUQUES DE CARGA GENERAL DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 59 FIGURA 37. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA BUQUES DE CARGA GENERAL DURANTE

EL PERIODO 2010-16. ................................................................................................................... 60 FIGURA 38. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES DE CARGA GENERAL DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 60 FIGURA 39. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES DE CARGA GENERAL DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 61 FIGURA 40. CRUCEROS QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. ............................................ 62 FIGURA 41. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE CRUCEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. ..... 62 FIGURA 42. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA CRUCEROS DURANTE EL PERIODO 2010-

16. ................................................................................................................................................ 63 FIGURA 43. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA CRUCEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. ................ 63 FIGURA 44. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA CRUCEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. ................ 64 FIGURA 45. BUQUES FRIGORÍFICOS QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. ......................... 65 FIGURA 46. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE BUQUES FRIGORÍFICOS DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 65 FIGURA 47. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA BUQUES FRIGORÍFICOS DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 66 FIGURA 48. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES FRIGORÍFICOS DURANTE EL PERIODO 2010-16.

..................................................................................................................................................... 66 FIGURA 49. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES FRIGORÍFICOS DURANTE EL PERIODO 2010-16.

..................................................................................................................................................... 67 FIGURA 50. BUQUES GASEROS QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. ................................. 68 FIGURA 51. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE BUQUES GASEROS DURANTE EL PERIODO 2010-

16. ................................................................................................................................................ 68 FIGURA 52. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA BUQUES GASEROS DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 70 FIGURA 53. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES GASEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. .... 70 FIGURA 54. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES GASEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. .... 71 FIGURA 55. BUQUES CEMENTEROS QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. .......................... 72 FIGURA 56. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE BUQUES CEMENTEROS DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 72 FIGURA 57. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA BUQUES CEMENTEROS DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 73 FIGURA 58. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA CEMENTEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. ........... 73 FIGURA 59. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA CEMENTEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. ........... 74 FIGURA 60. BUQUES GRANELEROS DE CEREALES QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. .... 75 FIGURA 61. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE BUQUES GRANELEROS DE CEREALES DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 75 FIGURA 62. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA BUQUES GRANELEROS DE CEREALES

DURANTE EL PERIODO 2010-16. .................................................................................................. 76 FIGURA 63. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES GRANELEROS DE CEREALES DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 76 FIGURA 64. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES GRANELEROS DE CEREALES DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 77 FIGURA 65. BUQUES GRANELEROS QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. .......................... 78 FIGURA 66. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE BUQUES GRANELEROS DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 78 FIGURA 67. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA BUQUES GRANELEROS DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 79 FIGURA 68. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA GRANELEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. ............ 79 FIGURA 69. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA GRANELEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. ............ 80 FIGURA 70. BUQUES PETROLEROS QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. ........................... 81

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FIGURA 71. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE BUQUES PETROLEROS DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 81 FIGURA 72. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA BUQUES PETROLEROS DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 82 FIGURA 73. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES PETROLEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16.82 FIGURA 74. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES PETROLEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16.83 FIGURA 75. BUQUES PORTACONTENEDORES QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. ........... 84 FIGURA 76. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE BUQUES PORTACONTENEDORES DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 84 FIGURA 77. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA BUQUES PORTACONTENEDORES

DURANTE EL PERIODO 2010-16. .................................................................................................. 85 FIGURA 78. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES PORTACONTENEDORES DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 85 FIGURA 79. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA BUQUES PORTACONTENEDORES DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 86 FIGURA 80. BUQUES QUIMIQUEROS QUE REALIZAN ESCALAS EN CARTAGENA. ......................... 87 FIGURA 81. NÚMERO DE ESCALAS POR MES DE BUQUES QUIMIQUEROS DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 87 FIGURA 82. DISTRIBUCIÓN DE HORAS EN PUERTO PARA BUQUES QUIMIQUEROS DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ....................................................................................................................... 88 FIGURA 83. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA QUIMIQUEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. .......... 88 FIGURA 84. DISTRIBUCIÓN DE GT PARA QUIMIQUEROS DURANTE EL PERIODO 2010-16. .......... 89 FIGURA 85. RESUMEN DE LA ESTIMACIÓN DE POTENCIA DE LOS GENERADORES PARA

DIFERENTES BUQUES EN FUNCIÓN DEL ARQUEO BRUTO EN EL PUERTO DE CARTAGENA. .......... 91 FIGURA 86. CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE PROMEDIO (POR DEMANDA DE POTENCIA

PICO) DEL PERIODO 2010-16 EN TONELADAS POR AÑO. .............................................................. 93 FIGURA 87. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES DE

CARGA GENERAL. ........................................................................................................................ 94 FIGURA 88. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE BUQUES DE CARGA GENERAL

DURANTE EL PERIODO 2010-16. .................................................................................................. 95 FIGURA 89. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE LOS MOTORES

GENERADORES DE LOS CRUCEROS. .............................................................................................. 96 FIGURA 90. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS TOTALES DE LOS

CRUCEROS (INCLUYENDO PROPULSIÓN). ..................................................................................... 97 FIGURA 91. RELACIÓN ENTRE LA POTENCIA DE PROPULSIÓN Y LA POTENCIA DE GENERACIÓN DE

CRUCEROS. .................................................................................................................................. 97 FIGURA 92. FRECUENCIA CON LA QUE UN CRUCERO ESCALA TRAS UN TIEMPO EN DÍAS DE OTRO

CRUCERO. .................................................................................................................................... 98 FIGURA 93. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE CRUCEROS DURANTE EL PERIODO

2010-16. ...................................................................................................................................... 99 FIGURA 94. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES

FRIGORÍFICOS (CON Y SIN CAPACIDAD DE CONGELACIÓN). ...................................................... 100 FIGURA 95. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE BUQUES FRIGORÍFICOS DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ..................................................................................................................... 101 FIGURA 96. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES GASEROS

INCLUYENDO GENERADORES DIÉSEL Y DUALES. ....................................................................... 102 FIGURA 97. NÚMERO DE GASEROS ATRACADOS SIMULTÁNEAMENTE EN 2010 Y 2016. ........... 103 FIGURA 98. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE BUQUES GASEROS DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ..................................................................................................................... 104 FIGURA 99. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES

CEMENTEROS. ............................................................................................................................ 105 FIGURA 100. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES

CEMENTEROS Y DE CARGA GENERAL. ....................................................................................... 105

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FIGURA 101. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE BUQUES CEMENTEROS DURANTE

EL PERIODO 2010-16. ................................................................................................................. 107 FIGURA 102. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES

GRANELEROS DE CEREALES. ...................................................................................................... 108 FIGURA 103. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE BUQUES GRANELEROS DE

CEREALES DURANTE EL PERIODO 2010-16. ............................................................................... 109 FIGURA 104. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES

GRANELEROS. ............................................................................................................................ 110 FIGURA 105. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE BUQUES GRANELEROS DURANTE EL


PETROLEROS QUE ESCALAN EN EL PUERTO DE CARTAGENA. .................................................... 112 FIGURA 107. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES

PETROLEROS A NIVEL MUNDIAL. ............................................................................................... 113 FIGURA 108. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE BUQUES PETROLEROS DURANTE EL


PORTACONTENEDORES. ............................................................................................................. 115 FIGURA 110. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES

PORTACONTENEDORES EN FUNCIÓN DEL NÚMERO DE CONTENEDORES TEUS. ........................ 116 FIGURA 111. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE BUQUES PORTACONTENEDORES

DURANTE EL PERIODO 2010-16. ................................................................................................ 117 FIGURA 112. REGRESIÓN ESTADÍSTICA DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES

QUIMIQUEROS. ........................................................................................................................... 118 FIGURA 113. DEMANDA DE POTENCIA EN PUERTO DIARIA DE BUQUES QUIMIQUEROS DURANTE

EL PERIODO 2010-16. ................................................................................................................. 119 FIGURA 114. EJEMPLOS TOMADOS PARA EL CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE APROVECHAMIENTO

EN BIGASTRO (IZQUIERDA) Y LA COFRADÍA DE PESCADORES DE CARTAGENA (DERECHA)..... 124 FIGURA 115. NECESIDADES ENERGÉTICAS MENSUALES DE CADA TIPO DE BUQUE. .................. 125 FIGURA 116. NECESIDADES ENERGÉTICAS POR DÁRSENA Y SUMINISTRO DE POTENCIA USANDO

LA TOTALIDAD DE LAS PLACAS FOTOVOLTAICAS. .................................................................... 127 FIGURA 117. MÉTODO LINEAL PARA OBTENER LOS PARÁMETROS A Y B PARA LA DISTRIBUCIÓN

DE WEIBULL. ............................................................................................................................. 129 FIGURA 118. DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL PARA LAS ESTACIONES DEL AÑO 2016. ................... 130 FIGURA 119. COEFICIENTE DE POTENCIA PARA DIFERENTES SISTEMAS DE GENERACIÓN DE

ENERGÍA EÓLICA. ....................................................................................................................... 131 FIGURA 120. CURVA DE POTENCIA DEL MODELO DE AEROGENERADOR G132-3.3 MW. .......... 133 FIGURA 121. HISTOGRAMA DE PERIODO PICO DE OLA Y ALTURA SIGNIFICATIVA DE OLA PARA LA

BOYA DE CABO DE PALOS. ........................................................................................................ 136 FIGURA 122. POTENCIA DEL AEROGENERADOR MARINO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO DE

SIMULACIÓN. ............................................................................................................................. 136 FIGURA 123. PROPORCIÓN MEDIA DE LA CANTIDAD DE CONTAMINANTES QUE EXPULSAN LOS

BUQUES DE ESTUDIO DURANTE EL PERIODO 2010-16. .............................................................. 140 FIGURA 124. CANTIDAD MÁXIMA REGISTRADA ANUAL DE PARTÍCULAS DE CO2 DURANTE EL

PERIODO 2010-16. ..................................................................................................................... 140 FIGURA 125. LÍNEA DE REFERENCIA DE EEDI PARA BUQUES PETROLEROS,

PORTACONTENEDORES Y GRANELEROS DE CEREALES. ............................................................. 152 FIGURA 126. LÍNEA DE EEDI PARA BUQUES PETROLEROS, PORTACONTENEDORES Y

GRANELEROS DE CEREALES. ...................................................................................................... 154

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LISTA DE TABLAS

TABLA 1. COMERCIO MARÍTIMO MUNDIAL SEGÚN EL TIPO DE CARGA EN BILLONES DE

TONELADAS POR MILLA. .............................................................................................................. 12 TABLA 2. ÍNDICE DE CONECTIVIDAD DEL TRANSPORTE MARÍTIMO REGULAR (LSCI) SEGÚN EL

AÑO 2016. .................................................................................................................................... 13 TABLA 3. TIPOS DE BUQUES Y POSICIÓN DE ATRAQUE EN EL MUELLE. ....................................... 17 TABLA 4. CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN PUERTO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO MEDIO EN PUERTO

Y DEL TAMAÑO MEDIO DEL BUQUE. ............................................................................................ 18 TABLA 5. CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN PUERTO PARA GENERAR ELECTRICIDAD EN FUNCIÓN

DEL TIEMPO MEDIO EN PUERTO Y DEL TAMAÑO MEDIO DEL BUQUE. .......................................... 18 TABLA 6. DEMANDA DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE DIFERENTES TIPOS DE BUQUES. ..................... 18 TABLA 7. PUERTOS CON LA TECNOLOGÍA OPS INSTALADA. ....................................................... 24 TABLA 8. CONSUMO DE COMBUSTIBLE, POTENCIA Y CONSUMO ELÉCTRICO EN PUERTO DE LOS

CRUCEROS Y FERRIES CON OPS EN EL PUERTO DE OSLO. ........................................................... 31 TABLA 9. MUELLES CON OPS INSTALADO EN EL PUERTO DE GOTEMBURGO. ............................ 32 TABLA 10. VOLTAJE, FRECUENCIA Y DEMANDA DE ENERGÍA DE LOS BUQUES QUE ATRACAN EN

EL PUERTO DE TRELLEBORG. ....................................................................................................... 33 TABLA 11. COMPAÑÍAS DE PORTACONTENEDORES QUE USAN LA TECNOLOGÍA OPS EN EL

PUERTO DE LOS ANGELES EN EL AÑO 2016. ................................................................................ 35 TABLA 12. CONEXIONES DE CRUCEROS EN EL PUERTO DE VANCOUVER. ................................... 37 TABLA 13. VALORES ADMISIBLES DE LOS CONTAMINANTES NO2, SO2 Y PM10.......................... 38 TABLA 14. VALORES DE LAS PARTÍCULAS MEDIAS ANUALES DURANTE EL PERIODO 2010-16... 39 TABLA 15. CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE EN PUERTO Y EMISIÓN DE NOX PARA CADA

TIPO DE BUQUE. ........................................................................................................................... 40 TABLA 16. LÍMITE DE EMISIONES DE UN CICLO SEGÚN LOS ESTÁNDARES TIER I/II/III EN

FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD NOMINAL DEL MOTOR. ................................................................... 42 TABLA 17. COMPARACIÓN DE CONTAMINANTES EXPULSADOS A LA ATMÓSFERA CON

DIFERENTES TIPOS DE COMBUSTIBLE. ......................................................................................... 43 TABLA 18. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS MUELLES DE LAS DÁRSENAS DE CARTAGENA

EN CUANTO A NÚMERO DE TOMAS Y CAPACIDAD DE DESCARGA POR HORA. .............................. 46 TABLA 19. DIMENSIONES Y USOS DE LOS MUELLES DE LAS DÁRSENAS DE CARTAGENA. .......... 47 TABLA 20. VALORES DE FRECUENCIA DE VELOCIDAD DEL VIENTO CON CALMA. ...................... 48 TABLA 21. VALORES DE FRECUENCIA DE VELOCIDAD DEL VIENTO SIN CALMA. ........................ 49 TABLA 22. CANTIDAD DE MERCANCÍA TRANSPORTADA EN TONELADAS SEGÚN PRESENTACIÓN

EN EL PUERTO DE CARTAGENA. .................................................................................................. 55 TABLA 23. NÚMERO DE PASAJEROS EN TRÁNSITO, NÚMERO DE BUQUES Y NÚMERO DE

CONTENEDORES TEUS ANUAL. ................................................................................................... 56 TABLA 24. NÚMERO DE BUQUES Y DE ESCALAS 2010-16. .......................................................... 57 TABLA 25. TAMAÑO EN ARQUEO BRUTO MÍNIMO, MÁXIMO, MEDIO Y TIEMPO EN PUERTO MEDIO

DE CADA TIPO DE BUQUE DURANTE EL PERIODO 2010-16. .......................................................... 58 TABLA 26. TIPO DE MERCANCÍA Y TIPO DE TANQUE DE LOS BUQUES GASEROS DE UNA MUESTRA

REPRESENTATIVA DE LA BASE DE DATOS SEGÚN EL ARQUEO BRUTO GT. .................................. 69 TABLA 27. FACTOR DE UTILIZACIÓN DE LOS GRUPOS GENERADORES Y CONSUMO ESPECÍFICO DE

COMBUSTIBLE EN PUERTO PARA DIFERENTES TIPOS DE BUQUES. ............................................... 92 TABLA 28. CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE MÁXIMO (T/AÑO), DEMANDA DE POTENCIA

PICO (KWH) Y DEMANDA DE POTENCIA MEDIA (KWH). .............................................................. 93 TABLA 29. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS PETROLEROS SEGÚN LAS TONELADAS DE PESO

MUERTO (TPM) Y EQUIVALENCIA APROXIMADA EN ARQUEO BRUTO (GT). ............................. 113 TABLA 30. POTENCIA TOTAL NECESARIA EN CADA DÁRSENA DEL PUERTO SEGÚN EL TIPO DE

BUQUE SELECCIONADO EN EL CASO DE QUE TODOS LOS BUQUES SELECCIONADOS UTILIZASEN

LA TECNOLOGÍA OPS. ............................................................................................................... 120 TABLA 31. VALORES DE POTENCIA OBTENIDA MEDIANTE LA RADIACIÓN SOLAR INCLUYENDO

LAS PÉRDIDAS POR SOMBRAS PARA UNA INCLINACIÓN DE LA PLACA FOTOVOLTAICA DE 30º. . 121

8




TABLA 32. CÁLCULO DE LA RADIACIÓN SOLAR MENSUAL Y PROMEDIO ANUAL EN KW/M2 SEGÚN

EL ÁNGULO DE INCLINACIÓN DE LA PLACA FOTOVOLTAICA. .................................................... 122 TABLA 33. CÁLCULO DEL NÚMERO DE PLACAS SOLARES A INSTALAR. .................................... 124 TABLA 34. NECESIDADES ENERGÉTICAS MENSUALES DE CADA TIPO DE BUQUE. ..................... 125 TABLA 35. RADIACIÓN SOLAR, PERFORMANCE RATIO Y ENERGÍA TOTAL OBTENIDA............... 126 TABLA 36. NECESIDADES ENERGÉTICAS POR DÁRSENA Y POTENCIA RESTANTE DE USAR LA

TOTALIDAD DE LAS PLACAS FOTOVOLTAICAS EN CADA CASO. ................................................. 126 TABLA 37. PARÁMETROS DE WEIBULL PARA LA ALTURA DE MEDICIÓN. ................................. 129 TABLA 38. MODELO DE AEROGENERADOR, VELOCIDAD MEDIA DE WEIBULL, POTENCIA

OBTENIDA DE WEIBULL Y POTENCIA SEGÚN LA CURVA DEL FABRICANTE. .............................. 132 TABLA 39. CÁLCULO DE NÚMERO DE TURBINAS A INSTALAR SEGÚN LA ESTACIÓN DEL AÑO. . 134 TABLA 40. CARACTERÍSTICAS DEL AEROGENERADOR NREL 5-MW BASELINE OC3-HYWIND.

................................................................................................................................................... 135 TABLA 41. RESUMEN DEL NÚMERO DE PLACAS FOTOVOLTAICAS Y AEROGENERADORES EÓLICOS

TERRESTRES Y/O MARINOS QUE PODRÍAN INSTALARSE CON CADA ALTERNATIVA. .................. 137 TABLA 42. MÉTODO DE LOS FACTORES PONDERADOS PARA LAS DISTINTAS ALTERNATIVAS DE

GENERACIÓN DE POTENCIA CON ENERGÍA RENOVABLE. ........................................................... 138 TABLA 43. CANTIDAD DE PARTÍCULAS CONTAMINANTES EMITIDAS EN KILOGRAMOS POR

TONELADAS DE COMBUSTIBLE DE BUQUES EN PUERTO. ........................................................... 139 TABLA 44. REDUCCIÓN DE GASES ANUAL PROMEDIO EN TONELADAS DE CADA TIPO DE BUQUE

QUE UTILICE LA TECNOLOGÍA OPS EN PUERTO. ........................................................................ 139 TABLA 45. REDUCCIÓN DE LAS PARTÍCULAS NOX, SO2 Y CO2 (KG) PARA BUQUES DE PASAJE O

CRUCEROS. ................................................................................................................................ 141 TABLA 46. REDUCCIÓN DE LAS PARTÍCULAS PM, VOC Y CO (KG) PARA BUQUES DE PASAJE O

CRUCEROS. ................................................................................................................................ 142 TABLA 47. REDUCCIÓN DE LAS PARTÍCULAS NOX, SO2 Y CO2 (KG) PARA BUQUES

PORTACONTENEDORES. ............................................................................................................. 143 TABLA 48. REDUCCIÓN DE LAS PARTÍCULAS PM, VOC Y CO (KG) PARA BUQUES

PORTACONTENEDORES. ............................................................................................................. 144 TABLA 49. REDUCCIÓN DE LAS PARTÍCULAS NOX, SO2 Y CO2 (KG) PARA BUQUES GRANELEROS

DE CEREALES. ............................................................................................................................ 145 TABLA 50. REDUCCIÓN DE LAS PARTÍCULAS PM, VOC Y CO (KG) PARA BUQUES GRANELEROS

DE CEREALES. ............................................................................................................................ 146 TABLA 51. REDUCCIÓN DE LAS PARTÍCULAS NOX, SO2 Y CO2 (KG) PARA BUQUES PETROLEROS.

................................................................................................................................................... 147 TABLA 52. REDUCCIÓN DE LAS PARTÍCULAS PM, VOC Y CO (KG) PARA BUQUES PETROLEROS.

................................................................................................................................................... 148 TABLA 53. LÍNEA DE REFERENCIA POTENCIAL DE BUQUES PETROLEROS, PORTACONTENEDORES

Y GRANELEROS DE CEREALES.................................................................................................... 151 TABLA 54. LÍNEA DEL ÍNDICE EEDI POTENCIAL DE BUQUES PETROLEROS,

PORTACONTENEDORES Y GRANELEROS DE CEREALES. ............................................................. 153 TABLA 55. COMPARACIÓN DE LOS BUQUES QUE HAN RESULTADO TENER UN MAYOR NÚMERO DE

ESCALAS, MAYOR NÚMERO DE ESCALAS POR BUQUE, MAYOR PICO DE POTENCIA Y MAYOR

CONSUMO DE COMBUSTIBLE. .................................................................................................... 156

9




LISTA DE ABREVIATURAS

AMP ALTERNATIVE MARITIME POWER BP BRITISH PETROLEUM CEI COMISIÓN ELECTROTÉCNICA INTERNACIONAL EEDI ENERGY EFFICIENCY DESIGN INDEX GRT GROSS REGISTER TONNAGE (TONELADAS DE REGISTRO BRUTO) IDAE INSTITUTO PARA LA DIVERSIFICACIÓN Y AHORRO DE LA ENERGÍA ISO INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION LNG LIQUEFIED NATURAL GAS (GAS NATURAL LICUADO) LPG LIQUEFIED PETROLEUM GAS (GAS LICUADO DEL PETRÓLEO) LSCI LINER SHIPPING CONNECTIVITY INDEX MDO MARINE DIESEL OIL MGO MARINE GAS OIL OMI ORGANIZACIÓN MARÍTIMA INTERNACIONAL OMS ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD OPS ONSHORE POWER SUPPLY PM PARTICULATE MATTER (PARTÍCULAS EN SUSPENSIÓN) PR PERFORMANCE RATIO PTO POWER TAKE-OFF SECA SULPHUR EMISSION CONTROL AREA SSE SHORE SIDE ELECTRICITY TPM TONELADAS DE PESO MUERTO VOC VOLATILE ORGANIC COMPOUND (COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES) WPCI WORLD PORTS CLIMATE INITIATIVE

10




1. INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se va a tratar el desarrollo de tecnologías de energías renovables

para poder suministrar energía eléctrica a los buques que atraquen en las dársenas del

puerto de Cartagena (Murcia) mediante tomas eléctricas desde tierra. El principio básico

es proporcionar esa energía eléctrica con el fin de apagar los motores auxiliares que se

encuentran a bordo, los cuales se utilizan para el consumo eléctrico del buque durante su

estancia en puerto.

Existe una iniciativa europea llamada “Pacto de los Alcaldes”, a través de la cual el

municipio de Cartagena hace suyos los objetivos marcados por la Unión Europea en

materia de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero de reducir dichas

emisiones en un 20% para el año 2020. La Comisión estableció el conocido como

objetivo “20-20-20” para el año 2020, esto es, conseguir un 20% de reducción en el

consumo de energía primaria, una reducción vinculante del 20% de las emisiones de gases

de efecto invernadero y la presencia de un 20% de energías renovables [1]. Además,

puede entrar en vigor que la zona del Mediterráneo sea considerada como zona SECA

(Sulphur Emission Control Area), donde los buques no podrán navegar con combustibles

con un alto contenido en azufre [2]. La implantación del uso de energías renovables con

el fin de producir energía eléctrica para los buques en puerto ayudaría a conseguir ese

objetivo.

El trabajo se estructura en dos bloques. El primer bloque trata sobre el análisis del

suministro de energía eléctrica a buques desde tierra, mientras que en el segundo bloque

se realizará la investigación y aplicación al entorno de las dársenas del puerto de

Cartagena y Valle de Escombreras.

En el primer bloque se va a describir el estado del arte relacionado con el entorno

del puerto de Cartagena tanto en la dársena de Cartagena como en la dársena del Valle de

Escombreras. A continuación, se realizará un análisis de las instalaciones en

funcionamiento actualmente en otros puertos del mundo con el sistema conocido como

Onshore Power Supply (OPS), seguido de una caracterización de las emisiones en el

entorno portuario y una propuesta de reducción de emisiones. El sistema de suministro

de energía mencionado también puede encontrarse en diferente bibliografía con diferente

nomenclatura, como Shore Side Electricity (SSE), Cold Ironing, Shore Connection, Shore

Connection o Alternative Maritime Power (AMP).

En el segundo bloque se va a describir la localización y el entorno orográfico del

puerto de Cartagena y Valle de Escombreras. En segundo lugar se realizará un análisis,

caracterización y clasificación del tráfico portuario. Posteriormente, se estudiarán las

necesidades energéticas de los buques en puerto y se analizarán las alternativas para la

instalación de sistemas de generación de potencia basados en energías renovables.

Finalmente se estimará una reducción de emisiones de gases contaminantes de acuerdo

con diversas fases de implantación de la propuesta y se calculará el impacto en los buques

con el Índice de Eficiencia Energética (EEDI).

11




Análisis del suministro de energía eléctrica a

buques desde tierra (Onshore Power Supply) I

Puerto de Amberes (Port of Antwerp).

12




1. EL ESTADO DEL ARTE

El transporte marítimo permite el comercio internacional y apoya las cadenas de

suministro para colaborar en la satisfacción de las necesidades humanas. Es un sector

económico por derecho propio cuya causa es el desequilibrio económico mundial,

influyendo en otros sectores y actividades. El transporte marítimo permite el desarrollo

industrial y promueve la integración económica y el comercial regional [3].

Tabla 1. Comercio marítimo mundial según el tipo de carga en billones de toneladas por milla.

Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Productos químicos 824 864 889 908 914 963 998

Gas 1.147 1.344 1.346 1.347 1.392 1.467 1.561

Petróleo 11.237 11.417 11.890 11.779 11.717 12.069 12.410

Contenedores 6.833 7.469 7.673 8.076 8.237 8.428 8.757

Granel 12.824 13.596 14.691 15.312 15.768 15.790 15.918

Otros 11.504 11.927 12.375 12.952 14.707 14.892 15.156

Total 44.369 46.617 48.864 50.374 52.735 53.609 54.800

Fuente: Adaptado de [3].

El comercio marítimo mundial según el tipo de carga ha ido aumentando en el

periodo 2010-16 como puede verse en la Tabla 1 y la Figura 1. La mercancía que más ha

aumentado desde 2010 es el gas con un 26,52%, mientras que el petróleo es el que menos

ha aumentado con un 9,45%. En general, el comercio marítimo ha aumentado un 19,03%

desde el año 2010 y un 2,17% desde el año 2015.

Figura 1. Comercio marítimo mundial según el tipo de carga en billones de toneladas por milla.


600

800

1000

1200

1400

1600

1800

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Bil

lones

de

tonel

adas

/mil

la

(Pro

duct

os

quím

ico

s y g

as)

Bil

lones

de

tonel

adas

/mil

la (

Pet

róle

o,

conte

ned

ore

s, g

ranel

es y

otr

os)

Año

Petróleo Contenedores Graneles Otros Productos químicos Gas

13




El Índice de Conectividad del Transporte Marítimo Regular (LSCI) indica la

accesibilidad de cada país mediante líneas de transporte marítimo regular. España se

encuentra en el undécimo puesto mundial y quinto puesto entre los países europeos, por

encima de países como Francia, Italia y Japón para el año 2016.

La experiencia sugiere centrarse en tres políticas para mejorar este índice de

conectividad como son aumentar el volumen de carga en el hinterland, garantizar la

competitividad de los mercados en cuanto a terminales diferentes y empresas de

transporte se refiere, y satisfacer la demanda de las navieras con puertos eficientes y

modernos.

Tabla 2. Índice de Conectividad del Transporte Marítimo Regular (LSCI) según el año 2016.

Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 China 143,57 152,06 156,19 157,51 165,05 167,13 167,48

2 Singapur 103,76 105,02 113,16 106,91 113,16 117,13 122,70

3 República de Corea 82,61 92,02 101,73 100,42 108,06 113,20 115,61

4 Malasia 88,14 90,96 99,69 98,18 104,02 110,58 106,79

5 China, Hong Kong 113,60 115,27 117,18 116,63 115,99 116,76 101,02

6 Estados Unidos 83,80 81,63 91,70 92,80 95,09 96,74 98,70

7 Alemania 90,88 93,32 90,63 88,61 93,98 97,79 97,75

8 Reino Unido 87,53 87,46 84,00 87,72 87,95 95,22 97,23

9 Países Bajos 89,96 92,10 88,93 87,46 94,15 96,33 95,73

10 Bélgica 84,00 88,47 78,85 82,21 80,75 86,96 88,64

11 España 74,32 76,58 74,44 70,40 70,80 84,89 86,13

12 Francia 74,94 71,84 70,09 74,94 75,24 77,06 83,90

13 Japón 67,43 67,81 63,09 65,68 62,14 68,82 78,90

14 China, Taiwán 64,37 66,69 66,62 64,23 75,38 76,22 75,75

15 Emiratos Árabes 63,37 62,50 61,09 66,97 66,48 70,40 70,57

16 Italia 59,57 70,18 66,33 67,26 67,58 67,43 67,41

17 Marruecos 49,36 55,13 55,09 55,53 64,28 68,28 64,72

18 Sri Lanka 40,23 41,13 43,43 43,01 53,04 54,43 63,21

19 Vietnam 31,36 49,71 48,71 43,26 46,08 46,36 62,84

20 Egipto 47,55 51,15 57,39 57,48 61,76 61,45 62,50


Cuanto mejor sea este índice sobre la conectividad de líneas regulares, más óptima

será la instalación del suministro de energía eléctrica desde puerto dado que la conexión

desde tierra podría realizarse a un mayor número de buques por realizar un mayor número

de escalas, aunque posteriormente se analizará en detalle el tipo de buques a los que se

les podría aplicar este tipo de tecnología.

1.1. EL CONCEPTO DE ONSHORE POWER SUPPLY (OPS)

La tecnología que se pretende instalar en el entorno portuario de Cartagena se basa en el

reemplazo de la energía proporcionada por los motores auxiliares generadores de energía

eléctrica de los buques por la que se les suministra desde el puerto, en este caso, a partir

de energías renovables para cualquiera de ambas dársenas del puerto. Así se reduciría casi

totalmente las emisiones que provienen de estas máquinas de combustión interna, además

de los ruidos y vibraciones que producen.

14




La fuente de los ruidos y vibraciones procedentes de los buques incluyen no sólo

los escapes de los motores auxiliares, sino también de la sala de máquinas, los sistemas

de ventilación y, en el caso de buques portacontenedores, su instalación para contenedores

refrigerados. Con la tecnología OPS se reduciría el nivel de ruido, que suele estar entre

90 y 120 dB, gracias al apagado de los motores auxiliares en puerto beneficiando a los

miembros de la tripulación a bordo, a los trabajadores del área de embarque y residentes

cercanos. Si los conductos de exhaustación son la fuente de ruido predominante, la

reducción de ruido tendrá mejores resultados. Sin embargo, si se pudiera disminuir otras

fuentes de ruido en el interior del buque, los resultados serían óptimos.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha realizado muchas investigaciones

sobre los efectos adversos de los contaminantes sobre la salud humana. Los

contaminantes más importantes de los motores diésel son los óxidos de nitrógeno (NOX)

y las partículas en suspensión (PM), pudiendo penetrar en los pulmones causando

enfermedades respiratorias como el asma, enfermedades cardiovasculares e incluso

provocar la mortalidad prematura. Las emisiones de SO2 provienen de los combustibles

de los motores y promueven la aparición de las partículas en suspensión [4].

Figura 2. Conexiones eléctricas y funcionamiento de Onshore Power Supply.

Fuente: Elaboración propia.

Mediante las energías renovables se generaría electricidad, que sería conducida

hasta la subestación con cableado de 200 – 100 kV. Desde esta subestación se llevaría

esta electricidad de manera subterránea hasta la conexión en puerto con un cableado de 6

– 20 kV. Dentro del área del puerto, se puede usar opcionalmente un transformador de

frecuencia si este sistema va a usarse para buques que tengan un funcionamiento con una

frecuencia de 60 Hz. Mediante el sistema de cable embobinado se llevarán las conexiones

eléctricas a bordo hasta un enchufe, donde pasarán por un transformador de voltaje

(preferiblemente ubicado cerca del cuadro de interruptores principal cerca de la cámara

de máquinas) para que esta energía pueda usarse a 400 V mientras que los motores están

apagados. Puede verse a su vez que en caso de no usar este sistema se puede recibir el

combustible a bordo y usar los motores auxiliares, como se viene haciendo actualmente.

1.2. CONSIDERACIONES TÉCNICAS

Los puertos de hoy en día no están preparados para el suministro de energía con las

conexiones eléctricas en el área de atraque ni los buques están preparados para recibirla.

Sin embargo, hay un creciente interés en realizar el cambio debido a las legislaciones

medioambientales más estrictas y el aumento del precio del petróleo.

15




1.2.1. Frecuencia

La frecuencia de la red eléctrica en la Unión Europea (véase Figura 3) puede que

no sea compatible con algunos buques que provengan de ciertas partes del mundo como

Japón, gran parte de América y otros, dado que tienen una frecuencia de 60 Hz mientras

que para el resto del mundo se tiene una frecuencia de 50 Hz.

Figura 3. Frecuencia de red en diferentes partes del mundo.


Un buque que está diseñado para operar con 60 Hz podría usar electricidad de 50

Hz para algunos equipos, como iluminación de habilitación y calefacción. Sin embargo,

no se puede usar para el funcionamiento de los motores y otros equipos como bombas,

grúas, etc. El funcionamiento a 50 Hz, cuando debería funcionar con 60 Hz, les haría

funcionar al 83% de la velocidad de diseño pudiendo provocar efectos negativos en los

mismos. Por lo tanto, estos buques necesitarán un convertidor de frecuencia que

aumentaría el coste significativamente [5]. La capacidad del convertidor de frecuencia es

proporcional al tamaño [6]. El espacio necesario para un convertidor de entre 15 y 20

MW está estimado entre 150 y 200 m2.

Con el fin de conocer si es necesaria la instalación de este convertidor de frecuencia,

se debe analizar la frecuencia de funcionamiento de los buques que realizan escala en

Cartagena a partir de la base de datos suministrada por la Autoridad Portuaria de

Cartagena. El dato de frecuencia se ha debido buscar individualmente para cada buque,

no pudiéndose encontrar para la totalidad de la muestra, por lo que los resultados

mostrados en la Figura 4 son aproximados.

16




Figura 4. Frecuencias utilizadas en los distintos tipos de buques que escalan en Cartagena.


Tal como puede verse en la Figura 3, el puerto de Cartagena se encuentra en una

zona del mundo donde los equipos funcionan con 50 Hz. Sin embargo, en la mayoría de

buques que realizan escala en el puerto, se utiliza la frecuencia de 60 Hz. Algunas

excepciones son los buques cementeros o los graneleros de cereales. Además, hay que

indicar que no se han encontrado datos de frecuencia relacionados con los buques que

transportan petróleo crudo.

1.2.2. Voltaje

La electricidad de alto voltaje que se ha generado y ha sido distribuida hasta el

puerto debe ser convertida a bordo para 400 V mediante un transformador. Sin embargo,

hay que tener en cuenta que un transformador es capaz de convertir esta electricidad desde

sólo un nivel de voltaje y que los voltajes de diferentes redes eléctricas en el puerto pueden

ser distintas. Es decir, que si un transformador está diseñado para funcionar con 6 kV no

puede usar 11 kV sin arreglos especiales.

Por lo tanto, habrá que decantarse si la instalación OPS suministrará la energía a

alto o bajo voltaje. Los sistemas de baja tensión (400 – 480 V) requieren numerosos cables

y conexiones, mientras que los sistemas de alta tensión (6,6 – 11 kV) son más fáciles de

manejar y podrán transferir 25 veces más electricidad que los cables de bajo voltaje, pero

necesitarán un transformador de energía a bordo.

1.2.3. Seguridad en el manejo de cables de alto voltaje

Sería conveniente minimizar el manejo de los cables de alto voltaje para evitar el

desgaste en los mismos y crear riesgos de seguridad. Por ello es más apropiado un cable

fijo que un cable flexible. La disposición para el uso de cable fijo necesitaría una torre

con un sistema de cable embobinado construida en el muelle para sostener la bobina del

cable, el pescante y el bastidor, como puede verse en la Figura 5. Así, se evitaría que el

personal tenga que manejar el cableado y sólo sea controlado mecánicamente. El pescante

30%

7%

75%

58%

37,5% 40%

70%

100% 100%93%

25%

42%

62,5% 60%

100%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

60 Hz

50 Hz

17




y el bastidor se usan para elevar y bajar los cables del buque, mientras que la bobina de

cable y el bastidor estarían electro-mecánicamente accionados y controlados. Además,

debido al alto riesgo de manejar este tipo de cables, se necesitará formar al personal.

Figura 5. Sistema de cable embobinado (izquierda) y conexiones eléctricas a bordo (derecha).


1.2.4. Tipos de buques y posición de atraque en el muelle

Para evaluar los aspectos prácticos y de aplicabilidad en los buques, puede

realizarse una división en dos categorías: sin uso de grúas y atraque en muelle en la misma

posición, y uso de grúas y atraque en muelle en diferentes posiciones. Los sistemas de

atraque para estos buques determinan la facilidad con que los buques pueden conectarse

a tierra.

Tabla 3. Tipos de buques y posición de atraque en el muelle.

Categoría Tipo de buque

Sin uso de grúas y atraque en

muelle en la misma posición (32%

de buques en la Unión Europea)

Petroleros

Buques de carga rodada

Cruceros y ferries

Otros (dragas, remolcadores, pesqueros o buques de

investigación)

Uso de grúas y atraque en muelle

en diferentes posiciones (68% de

buques en la Unión Europea)

Portacontenedores

Buques frigoríficos

Graneleros


1.2.5. Consumo eléctrico, consumo de combustible en puerto y tiempo de

estancia en puerto

Se realizó un estudio en el puerto de Rotterdam [8] donde se analizó el consumo

medio de combustible de diferentes tipos de buques (petroleros, quimiqueros y otros

buques cisterna, graneleros, portacontenedores, buques de carga general, ferries, buques

de carga rodada (Ro-Ro), buques frigoríficos y cruceros) cuando están atracados.

18




En concreto, se realizaron mediciones del consumo de combustible a bordo de 89

buques en el puerto de Rotterdam, se elaboraron fórmulas que proporcionan una

representación del consumo de combustible por hora (kg combustible/h) para estos tipos

de buques en función del tamaño del mismo y se proporcionaron tiempos medios de

atraque para diferentes tipos de buques. Todos estos datos proporcionados en la Tabla 4,

Tabla 5 y Tabla 6 se analizarán de manera exacta para un número de buques determinado

en el puerto de Cartagena (véase Bloque II, apartado 2 y 3).

Tabla 4. Consumo de combustible en puerto en función del tiempo medio en puerto y del tamaño medio

del buque.

Tipo de buque Consumo de combustible en

puerto (kg fuel/ 1000 GT h)

Tiempo medio

en puerto (h)

Tamaño medio

del buque (GT)

Petroleros 19,3 28 46.135

Quimiqueros y otros

buques tanque 17,5 24 7.940

Graneleros 2,4 52 52.430

Portacontenedores 5,0 21 28.855

Buques de carga

general 5,4 25 3.458

Ferries y Ro-Ro 6,9 24 26.171

Cruceros 9,2 28 83.650


Tabla 5. Consumo de combustible en puerto para generar electricidad en función del tiempo medio en

puerto y del tamaño medio del buque.

Tipo de buque

Consumo de

combustible para

electricidad (%)

Consumo de combustible para

electricidad (kg fuel / 1000 GT /

muelle)

Petroleros 18% 97

Quimiqueros y otros

buques tanque 15% 63

Graneleros 64% 80

Portacontenedores 45% 47

Buques de carga general 66% 89

Ferries y Ro-Ro 50% 83

Cruceros 75% 193


Para seleccionar de manera idónea el tipo de buque al que se le quiere instalar el

suministro de energía desde tierra, habría que tener en cuenta no sólo el consumo de

combustible en puerto y la estancia en el mismo, sino también el consumo eléctrico. Este

parámetro es importante para dimensionar las instalaciones de energía renovable y tener

en cuenta los costes asociados a su generación, impuestos, etc.

Tabla 6. Demanda de energía eléctrica de diferentes tipos de buques.

Tipo de buque Pico de demanda de energía (MW)

Buque petroleros 4

Buque portacontenedores 4

Buque de carga rodada Ro-Ro 2

Crucero 7 – 10


19




1.2.6. Tipo de conexión a puerto y suministradores

El tipo de conexión del buque con el suministro de energía eléctrica puede realizarse

de diferentes formas, entre ellas puede realizarse a través de una barcaza (Barge System),

con un sistema totalmente integrado en el buque (Fully Ship Integrated System), a través

de un contenedor semifijo (Semi Fixed Container) o un sistema integrado en tierra (Shore

Based System), tal y como puede verse en la Figura 6.

Los sistemas de conexión se describen a continuación:

Sistema en barcaza (Barge System): todos los equipos necesarios para hacer la

conexión se encuentran en una barcaza flotante que se encuentra cerca del buque

y del muelle. En ella se tienen los cables de alto y/o bajo voltaje, el transformador

y otros aparatos de conexión como grúas.

Sistema totalmente integrado en el buque (Fully Ship Integrated System): todos

los equipos necesarios para hacer la conexión se encuentran en el buque. En él se

encuentran los cables de alto y/o bajo voltaje, el panel de conexión a tierra y el

transformador. Esto es posible si estos equipos se integran desde el diseño del

buque.

Sistema en un contenedor fijo (Semi Fixed Container): los equipos eléctricos

para hacer la conexión se encuentran en uno o más contenedores fijos en el muelle,

incluyendo el panel de conexión y el transformador. Sin embargo, los cables de

alto y/o bajo voltaje pueden estar dentro del contenedor o en el buque.

Sistema integrado en tierra (Shore Based System): todos los equipos necesarios

para hacer la conexión se encuentran en muelle. En él se encuentran los cables de

alto y/o bajo voltaje, el panel de conexión a tierra y el transformador.

Figura 6. Diferentes sistemas de conexión entre el buque y la energía suministrada desde tierra.


Las empresas que suministran este tipo de equipos y elementos necesarios para este

sistema son ABB, Siemens, Cavotec, Sam Electronics, Terasaki, Patton & Cooke y

Callenberg Engineering Inc [10].

Sistema en barcazaSistema integrado en el buque

Sistema en un contenedor con largado de cables

Sistema en un contenedor con cables a bordo Sistema en tierra

20




1.3. PROCESO DE IMPLEMENTACIÓN

De acuerdo con World Ports Climate Iniciative (WPCI) [11], iniciativa enmarcada para

la reducción de emisiones atmosféricas contaminantes y que agrupa a multitud de

entidades, se establecen las siguientes etapas de implementación de la tecnología OPS.

La guía para la implementación es un proceso cíclico de Planificación (Plan),

Implementación (Do), Inspección (Check) y Mejora (Act). Hay que tener en cuenta a las

partes interesadas durante todo el proceso, entre ellas se encuentran potenciales

compañías navieras, propietarios de los bienes, autoridades locales de medio ambiente,

proveedores de la tecnología, proveedor local de energía eléctrica, constructores de

buques, autoridad portuaria o el operador de la terminal.

Sería interesante realizar un análisis de algunos datos de interés respecto a los

puertos que tienen implementado este tipo de tecnología [11]. En cuanto al voltaje que se

querría instalar en las futuras implementaciones de los puertos encuestados, un 86%

utilizaría alta tensión. Mientras que, en cuanto al tipo de buque al que se le querría

implementar el uso de esta tecnología, los buques de carga rodada y portacontenedores

son los que más se han seleccionado, con un 26% y un 20%, respectivamente.

1.3.1. Planificación

Algunas de las actividades que deben realizarse durante la etapa de Planificación

son las siguientes:

Aprovechar la experiencia y conocimiento de otros puertos con OPS.

Encontrar qué tipo de buque encajaría mejor en la OPS, teniendo en cuenta

los que mayor número de escalas realizan en el puerto, los de mayores

estancias y mayores emisiones.

Determinar el enfoque técnico teniendo en cuenta los sistemas eléctricos,

voltajes, frecuencias, calidad de combustible y consumo de combustible en

los buques.

Estimar la reducción de emisiones para buques que consumen combustible

pesado y/o combustible destilado bajo en azufre, comparado con usar la

energía alternativa.

Estimación de la rentabilidad y la eficacia ambiental (incluyendo la

reducción de ruido para los trabajadores, legislación y normativa actual y

futura, inversión para el puerto y para los buques).

Presentar los hallazgos y comprobar el interés de los principales interesados

en instalar OPS.

Planificar a largo plazo teniendo en cuenta la OPS para la construcción de

nuevos muelles y buques.

1.3.2. Implementación

Algunas de las actividades que deben realizarse durante la etapa de Implementación

son las siguientes:

Seleccionar el tipo de buque con mayor rentabilidad y beneficio

medioambiental (incluyendo reducción de ruido).

Escoger la mejor solución tecnológica y considerar los problemas más

importantes (incorporarlo a construcciones existentes, infraestructura

eléctrica, posición del cable (fijo o móvil) del muelle al buque).

21




Si es posible, producir la energía eléctrica de una fuente de energía

renovable.

Acordar el establecimiento comercial entre la autoridad portuaria, el

operador de la terminal y la compañía naviera; y conocer quién realiza la

inversión o da incentivos económicos.

Establecer un Memorando de Entendimiento con el cliente como requisito

en nuevos contratos con nuevos operadores de terminales.

Implementar la tecnología en ambos lados del muelle y en los barcos.

Establecer un plan de comunicación y compartir el trabajo con la

comunidad, los clientes, los empleados, la autoridad local, etc.

1.3.3. Inspección

Algunas de las actividades que deben realizarse durante la etapa de Inspección son

las siguientes:

Monitorizar el progreso económico y medioambiental.

Evaluar la implementación de OPS con pros y contras.

1.3.4. Mejora

Algunas de las actividades que deben realizarse durante la etapa de Mejora son las

siguientes:

Introducir mejoras basadas en la evaluación y monitorización.

Mantener informados a las partes interesadas y la comunidad portuaria con

los resultados y logros.

Siempre que sea posible, discutir el desarrollo de la OPS, el potencial

ambiental y los incentivos económicos con las autoridades, los políticos, la

industria naviera y las organizaciones marítimas.

Colaborar con otros puertos y compartir experiencia.

Aumentar el uso de OPS en otros buques en el puerto.

Combinar OPS con otras formas de reducir emisiones.

1.4. VENTAJAS E INCONVENIENTES

Dentro de las ventajas que se obtienen implantando este sistema en el puerto, se

pueden encontrar las siguientes:

Se produce una significativa reducción de las emisiones contaminantes en

el aire local, que afecta a los trabajadores y comunidades vecinas.

Si se usa energía renovable casi se puede neutralizar el CO2 tanto como otras

emisiones (depende del tipo de fuente de energía).

Eliminación del ruido y vibraciones de los motores auxiliares a bordo.

Debido al aumento del precio de los combustibles y las nuevas

legislaciones, las compañías navieras empiezan a considerar esta alternativa

al combustible marino.

Usando la tecnología OPS, los buques pueden no usar el combustible que

contiene un 0,1% de azufre estando en puerto, pudiendo compensar el coste

de usar ese tipo de combustible más caro.

22




La ISO y la CEI han establecido grupos de trabajo con la intención de

desarrollar “Especificaciones Públicas Disponibles” para la OPS, tanto para

el buque como para el equipo de tierra.

Para incentivar la instalación de OPS, la Unión Europea ofrece

subvenciones de entre el 20% y el 50% a operadores privados que buscan

implementar esta tecnología. Los fondos, ofrecidos como parte del

programa Marco Polo de la UE, se adelantan a la fecha límite para que los

puertos europeos tengan instalaciones de electricidad en tierra

completamente operativas antes del año 2025.

Dentro de los inconvenientes que se obtienen implantando este sistema en el puerto,

se pueden encontrar las siguientes:

Sólo es efectivo cuando el buque está amarrado en puerto, no durante la

navegación. Habría que usar otras fuentes de reducción de emisiones.

La reducción de emisiones no es efectiva para buques que atraquen en

puertos durante un corto periodo de tiempo, dado que las tareas de conexión

son complejas.

Puede que la energía producida no sea compatible con la frecuencia que

puede admitir el buque. Los equipos de conversión de frecuencia de red (50

– 60 Hz) tiene un importante coste.

Se necesita una estandarización de las conexiones eléctricas del buque y

puertos, junto con la frecuencia de red.

La seguridad en los cables de alto voltaje.

En España hay que pagar impuestos por usar energías renovables.

En una encuesta realizada por World Ports Climate Iniciative [11], se preguntaron

las razones por las que instalar o no la tecnología OPS en sus puertos, tanto a puertos que

tienen instalada esta tecnología como a puertos que no la tienen. Los resultados de las

encuestas con las razones para instalarlo serían los beneficios medioambientales, mayor

reputación y beneficios sociales. Sin embargo, las razones principales por las que algunos

puertos no han podido instalarla fueron, la falta de estudios de viabilidad, falta de potencia

y rentabilidad baja. Además, hay que tener en cuenta que entre los puertos que tienen

instalada esta tecnología, un 50% está pensando en expandirla a otros muelles o buques,

un 46% está indeciso y un 4% tiene claro que no quiere expandirla.

23




2. ANÁLISIS DE LAS INSTALACIONES EN FUNCIONAMIENTO EN LA

ACTUALIDAD

La tecnología Onshore Power Supply ha sido instalada en diferentes puertos del mundo,

sobre todo en la costa oeste de Norte América y Norte de Europa (ver Figura 7). En

general, van a analizarse los puertos que han instalado esta tecnología en Bélgica,

Finlandia, Alemania, Países Bajos, Noruega, Suecia, Estados Unidos y Canadá. Cada

puerto ha instalado un rango de voltaje, frecuencia y para un tipo de buque diferente según

sus posibilidades y necesidades para conseguir una mayor reducción de emisiones.

Cada año diferentes tipos de buques usan esta tecnología en cada puerto, teniendo

un total de 1.515 buques anuales en el puerto de Gotemburgo (Suecia), 306 buques en el

puerto de Oslo (Noruega), 200 en Brujas (Bélgica) y más de 100 buques en Vancouver

(Canadá) y Long Beach (Estados Unidos). De los datos disponibles [4], se tiene

aproximadamente un reparto de casi un 70% para buques de carga rodada y un 30% para

buques de pasaje, omitiendo otro tipo de buques como los portacontenedores. En total

hay más de 200 MW instalados en todo el mundo.

Figura 7. Puertos con la tecnología OPS instalada en América y Europa.


Tal y como puede apreciarse en la Tabla 7, los únicos puertos que tienen la

posibilidad de usar 50 y 60 Hz son cuatro puertos europeos: Amberes (Bélgica),

Hamburgo (Alemania), Gotemburgo (Suecia) y Ystad (Suecia). En general, los puertos

del continente americano funcionan con 60 Hz, mientras que los puertos europeos

funcionan con 50 Hz, exceptuando aquellos puertos donde funcionan con ambas

frecuencias y el puerto de Rotterdam (Países Bajos) que funciona únicamente con 60 Hz.

En cuanto al voltaje, el 8% de los puertos tienen bajo voltaje (400 – 690 kV), un

12% de los puertos trabajan tanto con alto como bajo voltaje (400 – 480 y 6,6 – 11 kV),

mientras que un 80% de los puertos trabajan con alto voltaje (6,6 – 11 kV). Entre los

puertos con ambos voltajes se encuentran Gotemburgo (Suecia) y Long Beach (Estados

Unidos), mientras que los puertos que sólo trabajan con bajo voltaje son Estocolmo

(Suecia), Helsingborg (Suecia) y Pittsburgh (Estados Unidos).

24




Tabla 7. Puertos con la tecnología OPS instalada.

Puerto País Capacidad

(MW)

Frecuencia

(Hz)

Voltaje

(kV)

Voltaje

(V) Tipo de buque

Lübeck Alemania 2,2 50 6 - Ro-Pax

Hamburgo Alemania 12 50 - 60 6,6 - 11 - Cruceros

Brujas Bélgica 1,25 50 6,6 - Ro-Ro

Amberes Bélgica 0,8 50 - 60 6,6 - Portacontenedores

Vancouver Canadá 16 60 6,6 - 11 - Cruceros

Prince

Rupert Canadá 7,5 60 6,6 - Portacontenedores

Pittsburgh EEUU - 60 - 440 Graneleros

Juneau EEUU 7,0-9,0 60 6,6 - 11 - Cruceros

Los Angeles EEUU 7,5-60 60 6,6 - Portacontenedores,

Cruceros

Seattle EEUU 12,8 60 6,6 - 11 - Cruceros

San Diego EEUU 16 60 6,6 - 11 - Cruceros

San

Francisco EEUU 16 60 6,6 - 11 - Cruceros

Long Beach EEUU 16 60 6,6 - 11 480 Graneleros, Petroleros

Kemi Finlandia - 50 6,6 - Ro-Pax

Kotka Finlandia - 50 6,6 - Ro-Pax

Oulu Finlandia - 50 6,6 - Ro-Pax

Oslo Noruega 4,5 50 11 - Cruceros

Rotterdam Países

Bajos 2,8 60 11 - Ro-Pax

Gotemburgo Suecia 1,25-2,5 50 - 60 6,6 - 11 400 Ro-Ro, Ro-Pax

Karlskrona

- Verkö Suecia 2,5 50 - - Cruceros

Ystad Suecia 6,25-10 50 - 60 11 - Cruceros

Trelleborg Suecia 0-3,2 50 10,5 - Ro-Pax

Piteå Suecia 1 50 6 - Ro-Ro

Estocolmo Suecia - 50 - 400-690 Ro-Pax

Helsingborg Suecia - 50 - 400-440 Ro-Pax

Fuente: Adaptado de [4].1

Además de estos puertos, hay otros localizados en Asia, como el puerto de Osaka

(Japón), Shenzen (China), Kaohsiung (Taiwán) y Kalibaru (Indonesia). Dentro de

Europa, se está planteando la instalación en los puertos de Le Havre (Francia), Marsella

(Francia), Civitavecchia (Italia), Ámsterdam (Países Bajos), Bergen (Noruega), Venecia

(Italia), Houston (Estados Unidos), Riga (Letonia) e incluso Barcelona (España).

Algunas de las navieras que están usando esta tecnología en el mundo con alrededor

de 300 buques en todo el mundo son las siguientes: NYK, CSL, Peter Doehle, NSB-Conti,

Evergreen, MSC, CP Often, Patjens, COSCO, Matsosn, Stora Enso, APL, PIL, Yang

Ming, B & N Transocean, Messina Shipping, China Shipping, Hansa Shipping, Lloyd,

K-Line, MOL, Danaos, Synergy, Totem y Stena Line.

1 Para conocer todos los datos se ha consultado tanto http://wpci.iaphworldports.org como la página

web http://www.ops.wpci.nl.

25




2.1. PUERTO DE BRUJAS (BÉLGICA)

El puerto de Brujas tiene la ubicación idónea para la conexión con el mercado de

Europa continental y las Islas Británicas. Es un puerto joven creado en 1985 con equipo

portuario moderno para buques grandes. La aparición de instalaciones de carga rodada,

la contenerización y el aumento de escalas de buques convence al gobierno belga para

desarrollar y expandir el puerto costero.

En el año 2015, el puerto de Brujas tuvo un tráfico portuario equivalente a

38.318.000 toneladas, de las cuales un 35% con buques de carga rodada y un 41% se

realizó con buques portacontenedores. Además, entre los diferentes continentes con los

que conecta este puerto, un 63% se realizó en Europa.

Este puerto es uno de los primeros en el movimiento de coches, pues en el año 2015

pasaron por el puerto 2.417.950 automóviles en total. La tecnología de suministro de

energía se realiza para buques de carga rodada para una frecuencia de 50 Hz y alta tensión

(6,6 kV). Esta instalación se puso en funcionamiento en el año 2000 con una potencia de

1,25 MW en la terminal Wallenius Wilhelmen Logistics Zeebrugge NV, al lado del muelle

para buques de transporte de gas licuado, tal y como puede verse en la Figura 8. Aunque

está instalado en un solo muelle, para un mismo punto OPS se pueden conectar tres

buques, dando lugar a que 200 buques al año usen esta fuente de energía.

Figura 8. Instalación de la tecnología OPS en el puerto de Brujas (Bélgica).

Fuente: [12].

26




2.2. PUERTO DE AMBERES (BÉLGICA)

El área industrial del puerto de Amberes tiene la mayor concentración de

consumidores de electricidad del país (alrededor del 10% del consumo nacional) y la

mayor concentración de productores de electricidad (alrededor de 1,2 GW de generación

de electricidad descentralizada y 2,7 GW de generación nuclear). Debido a la

combinación industrial y marítima, el puerto ofrece un gran potencial para las energías

renovables y un uso más eficiente de la energía.

En el nuevo proyecto llamado “Wind aan de Stroom” (W@S) se han instalado 15

aerogeneradores en el lado izquierdo del río Scheldt (véase Figura 9), de una potencia de

3 MW en total, una altura de 115 m y un diámetro del rotor de 113 m [13], suministrados

por Siemens Windpower. Esta energía será suministrada a portacontenedores, con alto

voltaje (6,6 kV) y con un convertidor de frecuencia para 50 y 60 Hz.

La capacidad de energía renovable instalada alcanzó los 140 MW en el año 2014

entre energía solar, uso del biogás, la biomasa y energía eólica. El uso de la energía eólica

y del biogás empezó en el año 2004, registrándose un aumento de capacidad eólica en

2008 y las placas solares fueron instaladas en 2009.

Figura 9. Instalación de la tecnología OPS en el puerto de Amberes (Bélgica).

Fuente: [14].

27




2.3. PUERTO DE KEMI (FINLANDIA)

El puerto de Kemi en la bahía de Bothnian es un puerto de importación y

exportación para la industria de la región de Barents. Este puerto hace de conexión entre

las áreas del norte de Finlandia, Suecia, Noruega y el área Murmansk de Rusia. Se dedica

sobre todo a productos de la industria de la transformación de la madera (cartón, papel,

serrín, etc.). Según un informe de 2014, el parque de aerogeneradores en la bahía de

Bothnian se ha expandido con 55 turbinas desde el 2006, dando lugar a un gran aumento

de puestos de trabajo, con una cadena logística asociada con muchos operadores de

diferentes disciplinas con experiencia. Sin embargo, para suministro de energía a buques

en puerto sólo se disponen de tres aerogeneradores (véase Figura 10).

El puerto está rodeado por diferentes zonas, donde el tráfico portuario se reparte

entre Ajos, Veitsiluoto y el muelle de petróleo. Aunque la industria de la transformación

de la madera es la más significativa para la exportación, con un 91%, en la importación

de elementos se tienen otras mercancías como petróleo (40%), arcilla (20%), madera

(15%), soda cáustica (7%), partes de aerogeneradores (9%) y automóviles (1%). Por lo

que el suministro de energía es proporcionado a los buques Ro-Pax, con una media de 40

buques mensuales. Dado que hace de conexión con otras zonas europeas y del continente

asiático, se tiene una instalación para 50 Hz y alta tensión (6,6 kV).

Figura 10. Instalación de la tecnología OPS en el puerto de Kemi (Finlandia).

Fuente: [15].

28




2.4. PUERTO DE HAMINAKOTKA (FINLANDIA)

El puerto de HaminaKotka es el más importante de Finlandia, con exportaciones de

contenedores y con líneas regulares para muchos puertos de Europa y otras partes del

mundo. Localizado en el sureste de Finlandia, se encuentra próximo a la frontera con

Rusia y tiene cercanía con conexiones por ferrocarril, siendo el centro logístico de muchas

empresas industriales: casi 200 empresas en 1100 hectáreas de área portuaria. Es una de

las terminales más eficientes del Mar Báltico, con una terminal especializada en

almacenamiento y manejo de graneles líquidos.

Este puerto tuvo un tráfico de 2.943.718 toneladas en el año 2016 entre

exportaciones e importaciones, donde hubo 631.334 contenedores (T.E.U.S.), 14.929

buques de carga rodada, 8.145 automóviles transportados y 2.562 toneladas de mercancía

de otros buques. Por lo que el suministro de energía es proporcionado a los buques Ro-

Pax, haciendo conexión con otras zonas europeas y el continente asiático con buques que

se conectan a puerto a 50 Hz y alta tensión (6,6 kV).

2.5. PUERTO DE OULU (FINLANDIA)

El puerto de Oulu es un conjunto de tres puertos separados localizados en la boca

del río Oulu en Finlandia, donde atracan alrededor de 500 buques con 3 millones de

toneladas de carga de media anual. El muelle Vihreäsaari sirve para graneles sólidos y

líquidos, mientras que los muelles Nuottasaari y Oritkari sirven para otro tipo de cargas,

con grúas de hasta 8 toneladas y conexión con la red de ferrocarril.

Dado que el tráfico se realiza sobre todo con Suecia, Chipre, Países Bajos, Noruega,

Finlandia, Dinamarca y Portugal, se ha instalado una conexión de 50 Hz y alta tensión

(6,6 kV) para buques Ro-Pax, cuya instalación de energía eólica puede apreciarse en la

Figura 11.

Figura 11. Instalación de la tecnología OPS en el puerto de Oulu (Finlandia).

Fuente: [16].

29




2.6. PUERTO DE LÜBECK (ALEMANIA)

El puerto de Lübeck se encuentra rodeando al río Trave, conocido por sus líneas

regulares con buques de carga rodada entre diferentes ciudades de Europa, sobre todo con

Suecia, Finlandia y Letonia. Desde el interior hacia la desembocadura del río, se

encuentran diferentes terminales: Nordlandkai (buques de carga rodada y manejo y

almacenamiento de productos forestales de Finlandia), Seelandkai (buques Con-Ro de

contenedores y carga rodada), Schlutup (industria del papel, contenedores y buques de

carga rodada) y Skandinavienkai (buques de carga rodada, ferries y carga general).

Se ha instalado esta tecnología para buques Ro-Pax con una potencia de 2,2 MW,

alto voltaje (6,6 y 11 kV) y 50 Hz para sus conexiones europeas.

2.7. PUERTO DE HAMBURGO (ALEMANIA)

El puerto de Hamburgo es un puerto y bahía de aguas profundas, sobre el río Elba,

que desemboca en el Mar del Norte. En este puerto se realizan alrededor de 9.000 escalas

de buques al año, hay casi 300 amarres, 43 kilómetros de muelle, más de 1.900 trenes de

carga semanales, cuatro terminales de contenedores, tres terminales de cruceros y 50

instalaciones especializadas en buques Ro-Ro, graneleros y carga general, teniendo en

total unos 137,8 millones de toneladas de carga durante 2015.

Aunque este puerto está especializado en el manejo de contenedores y carga a

granel, se ha instalado esta tecnología para cruceros recientemente (2015) para alto voltaje

(6,6 y 11 kV) y con un transformador de frecuencia para 50 y 60 Hz. La potencia instalada

es de 12 MW y los aerogeneradores están instalados en la terminal de contenedores, como

puede verse en la Figura 12.

Figura 12. Instalación de la tecnología OPS en el puerto de Hamburgo (Alemania).

Fuente: [17].

30




2.8. PUERTO DE RÓTERDAM (PAÍSES BAJOS)

El Puerto de Róterdam es el puerto más grande de Europa. Se encuentra ubicado en

la ciudad de Róterdam en los Países Bajos. Desde 1962 hasta 2004 fue el puerto más

activo del mundo, actualmente es superado por el Puerto de Singapur y luego por el Puerto

de Shanghái. Por tanto, es un nudo de comunicaciones que canaliza el intercambio de

mercancías entre Europa y el resto del mundo.

En el puerto se encuentran instalaciones que obtienen energía del carbón, gas

natural, biomasa, vapor, viento y solar. Se tiene instalada una potencia de 200 MW con

posibilidades de expansión hasta casi 300 MW para el año 2020, compuestos por 102

aerogeneradores [18] y 400 hectáreas para paneles solares (véase Figura 13 y Figura 14).

La tecnología OPS se ha instalado para buques Ro-Pax con alto voltaje 11 kV y una

frecuencia de 60 Hz.

Figura 13. Energía eólica en el puerto de Róterdam.

Fuente: [19].

Figura 14. Energía solar en el puerto de Róterdam.

Fuente: [19].

31




2.9. PUERTO DE OSLO (NORUEGA)

Al puerto de Oslo llegan 6 millones de pasajeros anualmente, de los cuales 2,5

millones llegan únicamente desde Dinamarca y Alemania. Este puerto tiene instalados

4,5 MW con alto voltaje (11 kV) y 50 Hz para cruceros que navegan por el norte de

Europa y ferries internacionales. Aunque la mayoría funciona con 60 Hz, se está

estudiando la posibilidad de instalar un convertidor de frecuencia. Esta tecnología se ha

instalado para la naviera de DFDS, Stena Line y Color Line (los cruceros más grandes y

que más consumen del puerto de Oslo). Los datos de consumo de combustible al año,

potencia y consumo eléctrico pueden verse en la Tabla 8, mientras que la instalación

eléctrica desde puerto puede verse en la Figura 15. Esto hace reducir las emisiones de

estos buques que equivalen a las emisiones anuales de 1700 coches: 3000 toneladas de

CO2 y 50 toneladas de NOX anuales. Sin embargo, hay que tener en cuenta el consumo

eléctrico de los mismos: dos de los cruceros de Color Line consumen casi 5 millones kWh

mientras están en puerto, lo que equivale al consumo eléctrico de 300 hogares en Oslo.

Tabla 8. Consumo de combustible, potencia y consumo eléctrico en puerto de los cruceros y ferries con

OPS en el puerto de Oslo.

Buque de crucero /

Ferry

Consumo de

combustible (t/año)

Potencia

(kW)

Consumo eléctrico en

puerto (kWh/año)

Color Line

Color Fantasy 555 3.525 2.467.156

Color Magic 555 3.525 2.467.156

DFDS

Pearl of Scandinavia 577 1.998 2.622.441

Crown of Scandinavia 579 2.004 2.630.381

Stena Line

Stena Saga 264 2.200 1.210.323


Figura 15. Conexión OPS para uno de los cruceros de Color Line en Oslo.


32




2.10. PUERTO DE GOTEMBURGO (SUECIA)

El puerto de Gotemburgo está situado estratégicamente en la costa oeste de Suecia.

Este puerto tiene 130 servicios directos a Europa, Asia, Oriente Medio, África y América

del Norte, con salidas frecuentes a los principales centros de transbordo y tráfico

intraeuropeo diariamente. Anualmente el puerto mueve 798.000 contenedores, 246.000

automóviles mediante 538.000 de buques de carga rodada, 1,7 millones de pasajeros, 23,7

millones de toneladas de petróleo y 40,9 millones de toneladas de carga en general.

El puerto tiene una serie de incentivos financieros para inducir a los buques a que

se conecten a la fuente de energía en tierra, como por ejemplo que no haya ningún cargo

por la energía suministrada o que el impuesto sobre la energía terrestre se haya reducido

en Suecia hasta 0,005 €/kWh. Además, es el primer puerto del mundo en instalar esta

tecnología para alto y bajo voltaje, teniendo 1.515 buques de media cada año que se

conectan a puerto para la toma de energía que se suministra mediante aerogeneradores

(véase Figura 16).

Hay cinco muelles que ofrecen energía eléctrica desde tierra, tanto para 50 Hz como

para 60 Hz por tener un transformador de frecuencia, tanto para alto como bajo voltaje, y

tanto para buques de pasaje (ferries), Ro-Pax y Ro-Ro. Además de los muelles

mencionados en Tabla 9, también se plantea instalarlo en el muelle 600 – 643 que aún

está por definir, pero se destinaría a portacontenedores.

Tabla 9. Muelles con OPS instalado en el puerto de Gotemburgo.

Muelle 24 28 - 32 46 - 49 700 712

Terminal Masthugget Masthugget Majnabbe Terminal de

Ro-Ro

Terminal de

Ro-Ro

Tipo de

buque Ferries Ro-Pax Ro-Pax Ro-Ro Ro-Ro

Frecuencia 50 Hz 50 Hz 50 – 60 Hz 50 Hz 50 Hz

Voltaje 400 V 11 kV 11 kV 6 kV 11 kV

Instalados 1 3 1 1 1

Conexión Dinamarca

(Stena Line)

Dinamarca

(Stena Line)

Alemania

(Stena Line)

Finlandia y

Bélgica Sin definir


Figura 16. Instalación de la tecnología OPS en el puerto de Gotemburgo (Suecia).

Fuente: [15].

2.11. PUERTO DE KARLSKRONA – VERKÖ (SUECIA)

El puerto de Karlskrona – Verkö tiene una conexión de suministro de OPS para

cruceros con 50 Hz de frecuencia y alto voltaje 11 kV. Tiene una capacidad de 2,5 MW.

33




2.12. PUERTO DE YSTAD (SUECIA)

Las principales rutas comerciales de este puerto unen los puertos de Swinoujcie

(Polonia) y Rönne en la isla de Bornholm (Dinamarca), tanto con buques de mercancías

y pasajeros. Se tiene una instalación para 50 y 60 Hz, de alto voltaje 11 kV y una

capacidad entre 6,25 y 10 MW para cruceros.

2.13. PUERTO DE TRELLEBORG (SUECIA)

El puerto de Trelleborg está situado al sur de Suecia a 85 km de la costa norte de

Alemania, creando conexiones excelentes con cuatro puertos: Travemünde, Rostock,

Sassnitz y Swinoujscie. Hay 12 buques Ro-Pax que operan regularmente, a parte de las

15 llegadas y 15 salidas diarias. El puerto está totalmente integrado en las cadenas de

suministro de los clientes y cumple con los requisitos de los transportistas al minimizar

los tiempos en terminal y los tiempos de entrega.

Se puede ofrecer suministro de energía desde tierra en los muelles de líneas

regulares. Se tiene una instalación para 50 Hz con alto voltaje 10,5 kV para buques Ro-

Pax, además de la instalación para los buques cuyas características vienen recogidas en

la Tabla 10. El puerto tiene instalados paneles solares para las luces de navegación del

puerto y seis aerogeneradores de 19 m de alto con una capacidad de 20 kW cada uno.

Tabla 10. Voltaje, frecuencia y demanda de energía de los buques que atracan en el puerto de Trelleborg.

Ferry Voltaje Frecuencia Demanda de energía en puerto

Scandlines

MS Götaland 380 V 50 Hz 1400 kW

MS Mecklenburg 690 V 50 Hz 2600 kW

MS Sassnitz 660 V 50 Hz 1500 kW

MS Skåne 660 V 50 Hz 3300 kW

MS Trelleborg 380 V 50 Hz 1500 kW

TT-Lines

MS Huckleberry Finn 440 V 60 Hz 1500 kW

MS Nils Dacke 6,6 kV 50 Hz 2000 kW

MS Nils Holgersson 6,6 kV 50 Hz 3600 kW

MS Peter Pan 6,6 kV 50 Hz 2600 kW

MS Robin Hood 6,6 kV 50 Hz 2000 kW

MS Tom Sawter 440 V 60 Hz 1500 kW


2.14. PUERTO DE PITEÅ (SUECIA)

El puerto de Piteå tiene una conexión de suministro de OPS en el muelle nº5 para

buques de carga rodada Ro-Ro con 50 Hz de frecuencia y alto voltaje 6 kV. Tiene una

capacidad de 1 MW.

2.15. PUERTO DE ESTOCOLMO (SUECIA)

El puerto de Estocolmo mueve 12 millones de pasajeros entre ferries y cruceros, y

8 millones de toneladas de carga. En cuanto al suministro de energía desde tierra, tiene

dos puntos de conexión para ferries en el muelle Stadsgården para Viking Line, un punto

de conexión en Skeppsbron para Ånedin Linjen y dos puntos en Frihamnem para Tallink

Silja.

34




La instalación es de bajo voltaje 400 – 690 V y una frecuencia de 50 Hz. Además,

se están construyendo cinco puntos en Värtahamnen de alto voltaje y se están preparando

las conexiones de alto voltaje en los cinco muelles de Kapellskär. Adicionalmente, se está

estudiando la posibilidad de instalarlo para los nuevos buques portacontenedores y Ro-

Ro en Nynäshamn.

2.16. PUERTO DE HELSINGBORG (SUECIA)

El puerto de Helsingborg tiene en los últimos años un tráfico portuario creciente,

cuya distribución durante el año 2015 se constituye por un 53% de portacontenedores,

mientras que hay un 20,5% de ferries y un 11,3% de graneleros. Se tiene una instalación

de bajo voltaje 400 – 440 V con una frecuencia de 50 Hz para los ferries que llegan a

puerto.

2.17. PUERTO DE PITTSBURGH (ESTADOS UNIDOS)

En 1991, la compañía Pohang Iron & Steel Company estableció una conexión a

tierra para el suministro de energía eléctrica para cuatro graneleros. Estos buques

necesitan aproximadamente 0,5 MW. La instalación es de bajo voltaje 440 V y una

frecuencia de 60 Hz.

2.18. PUERTO DE JUNEAU (ESTADOS UNIDOS)

En 2001, el puerto de Juneau en Alaska instaló una conexión a tierra para cruceros

de alto voltaje en cooperación con Princess Cruise Lines. Esta conexión consiste en unos

cables que transfieren la electricidad desde la subestación hasta la red eléctrica del puerto

para posteriormente suministrarla al buque. Un transformador de voltaje (ver Figura 17)

puede cambiar la tensión de la red eléctrica hasta 6,6 – 11 kV para diferentes tipos de

buques. Actualmente, hay entre siete y nueve cruceros que están equipados para usar esta

tecnología, los cuales demandan entre 7 – 9 MW, lo que equivale a una demanda anual

de 11 – 12 GWh. Para realizar la conexión, se usan cuatro cables de alto voltaje con tres

núcleos cada uno (uno por fase) a una frecuencia de 60 Hz.

Figura 17. Transformador de voltaje en el puerto de Juneau.

Fuente: [21].

35




2.19. PUERTO DE LOS ANGELES (ESTADOS UNIDOS)

En 2004, se construyó una terminal de contenedores en el puerto de Los Angeles,

siendo el primero en estar equipado con la tecnología OPS. Esta terminal suministra

energía eléctrica de alto y bajo voltaje (6,6 kV y 440 V) y una frecuencia de 60 Hz. Para

realizar la conversión desde alto a bajo voltaje se utiliza un transformador que está

emplazado en una barcaza para ser conectado por la popa de los buques, que comprenden

nueve cables en total que deben ser posicionados con el uso de grúas. La demanda de

energía varía entre 7,5 y 60 MW.

Las cinco primeras compañías de portacontenedores que atracan en el puerto y usan

la tecnología Onshore Power Supply (Alternative Maritime Power, AMP) según la Tabla

11, representan más del 70% de los buques que se conectan a puerto. En general, de todos

los buques que atracan en el puerto de Los Angeles, un 65% de ellos usan esta tecnología,

reduciendo considerablemente las emisiones en puerto. La distribución del uso en puerto

de la tecnología OPS según la compañía naviera se muestra en la Figura 18.

Tabla 11. Compañías de portacontenedores que usan la tecnología OPS en el puerto de Los Angeles en el

año 2016.

Compañía Atraques

con OPS

Atraques en

total

Utilización

OPS (%)

Uso en

puerto (%)

Nippon Yusen Kaisha 33 55 60% 18%

Evergreen Marine Corp 26 38 68% 14%

Hapag - Lloyd AG 26 35 74% 14%

Mitsui OSK Lines Ltd 24 32 75% 13%

APL Ltd 23 32 72% 12%

Yang Ming Marine

Transport 13 16 81% 7%

United Arab Shipping

Company 9 9 100% 5%

CMA CGM (America)

LLC 6 10 60% 3%

China Shipping 4 4 100% 2%

COSCON 4 4 100% 2%

Hyundai Merchant

Marine Co Ltd 4 8 50% 2%

MSC Mediterranean

Shipping Co 4 5 80% 2%

Maersk Line 3 20 15% 2%

Orient Overseas

Container Line 3 4 75% 2%

Kawasaki Kisen Kaisha

Ltd 2 3 67% 1%

PIL USA 1 3 33% 1%

Hamburg Sud 0 4 0% 0%

Hanjin Shipping Co Ltd 0 3 0% 0%

Total 185 285 65% 100%


36




Figura 18. Compañías de portacontenedores que atracan en el puerto de Los Angeles que usarán la energía

eléctrica desde tierra (95% del total) en el año 2016.


2.20. PUERTO DE SEATTLE (ESTADOS UNIDOS)

El puerto de Seattle tiene una instalación de alto voltaje de 6,6 y 11 kV con una

frecuencia de 60 Hz en la terminal 30 en colaboración con la compañía de cruceros

Princess Cruise Lines y Holland America Lines. Los cables de la instalación terrestre se

almacenan en un foso en el borde del muelle, y cuando un crucero está atracado, los cables

son izados al buque con un pórtico y se conectan al sistema eléctrico de a bordo. Se tiene

una capacidad de 12,8 MW.

2.21. PUERTO DE SAN DIEGO (ESTADOS UNIDOS)

El puerto de San Diego tiene una instalación de alto voltaje 6,6 y 11 kV con una

frecuencia de 60 Hz para cruceros. Se tiene una capacidad de 16 MW. Aunque esta

energía no es suministrada mediante energía renovable, en el año 2016 se instalaron

placas fotovoltaicas que suministran 30 kW para la demanda energética de los edificios

administrativos del puerto.

2.22. PUERTO DE SAN FRANCISCO (ESTADOS UNIDOS)

El puerto de San Francisco tiene una instalación de alto voltaje 6,6 y 11 kV con una

frecuencia de 60 Hz para cruceros en el muelle 27 y el muelle 70. Se tiene una capacidad

de 16 MW. El puerto tiene una fuente de energía renovable a partir de energía

hidroeléctrica y placas solares de 1,8 MW.

18%

14%

14%13%

12%

7%

5%

3%2%2%2% 2%

Nippon Yusen Kaisha Evergreen Marine Corp

Hapag - Lloyd AG Mitsui OSK Lines Ltd

APL Ltd Yang Ming Marine Transport

United Arab Shipping Company CMA CGM (America) LLC

China Shipping COSCON

Hyundai Merchant Marine Co Ltd MSC Mediterranean Shipping Co

37




2.23. PUERTO DE LONG BEACH (ESTADOS UNIDOS)

En 2004, el puerto de Long Beach hizo un estudio sobre la relación entre el coste y

la eficacia del suministro de energía desde tierra. Para ello se realizó una encuesta a los

151 buques que escalan frecuentemente en el puerto acerca de las características de su

sistema eléctrico, demanda de energía, consumo de combustible y capacidad de

conectarse a puerto mientras están en el muelle.

Entre todos ellos, se seleccionaron 26 buques como potenciales candidatos para

usar la tecnología OPS. En colaboración con British Petroleum (BP) se inició la

instalación en el muelle T121 para suministrar energía a dos buques de transporte de

petróleo crudo, reduciendo como mínimo 2,2 toneladas de NOX y 0,8 toneladas de PM

cada año. Además, se tiene una instalación para nueve buques portacontenedores [23].

Actualmente, el puerto de Long Beach se ha propuesto reducir el consumo de energía

generada a bordo mediante la sustitución por suministro de energía en tierra hasta un 70%

para el año 2017 y un 80% para el año 2020 [24].

2.24. PUERTO DE VANCOUVER (CANADÁ)

El puerto de Vancouver es el más grande de Canadá, con 27 terminales de diferentes

mercancías como automóviles, granel sólido, contenedores y una terminal de cruceros.

En esta terminal de cruceros está instalado el suministro de energía eléctrica de 60 Hz y

alto voltaje 6,6 y 11 kV, con una capacidad de 16 MW. En este caso, la energía

suministrada a los buques proviene del aprovechamiento de la energía hidroeléctrica.

Anualmente, llegan a puerto alrededor de 800.000 pasajeros, por lo que se ha

reducido aproximadamente 2.811 millones de toneladas de CO2 en el año 2015 (véase

Tabla 12). Según las estadísticas del puerto de Vancouver, se ha incrementado un 57%

los atraques de cruceros que se conectan a esta energía desde 2010.

Tabla 12. Conexiones de cruceros en el puerto de Vancouver.

Resultados 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Conexiones realizadas 44 35 60 82 76 77

Atraques con posibilidad de usar OPS 58 58 74 106 98 92

Utilización OPS (%) 76% 60% 81% 77% 78% 84%

Ahorro de combustible (t) 476 424 725 978 841 885

Reducción de CO2 (t) 1.521 1.318 2.266 3.092 2.656 2.811


Además, se está trabajando por instalar esta tecnología en los muelles de buques

portacontenedores para que puedan conectarse a partir del año 2017.

2.25. PUERTO DE PRINCE RUPERT (CANADÁ)

El suministro de energía eléctrica desde puerto se realiza para portacontenedores,

reduciendo las emisiones aproximadamente en 4.000 toneladas anualmente. Esta

conexión se realiza a 60 Hz y alto voltaje 6,6 kV, con una capacidad de 7,5 MW. En este

caso, la energía suministrada a los buques proviene del aprovechamiento de la energía

hidroeléctrica a través de la empresa BC Hydro’s.

38




3. CARACTERIZACIÓN DE LAS EMISIONES EN EL ENTORNO

PORTUARIO

3.1. CALIDAD DEL AIRE EN CARTAGENA

Hay que tener en cuenta que la calidad de la atmósfera se ve afectada por la emisión de

gases debido a la actividad industrial localizadas en el Valle de Escombreras (generación

eléctrica, refinerías del petróleo…), actividades humanas, movimiento de mercancías a

granel, la emisión de gases de combustión del transporte terrestre urbano y portuario, los

gases de combustión del transporte ferroviario y los gases de combustión de los motores

auxiliares de los buques atracados. Según algunos estudios [26], las emisiones portuarias

de NOX relacionadas con el tráfico de buques en puertos pueden llegar casi al 40% de las

emisiones totales, por lo que, aunque no se hayan realizado medidas en el puerto, no

pueden despreciarse sus efectos.

En cuanto a los niveles de la calidad del aire relacionados con el movimiento de

mercancías, la Autoridad Portuaria de Cartagena realiza un seguimiento de los niveles de

la calidad del aire y de los niveles de inmisión de polvo (PM10) que se generan en la

terminal de graneles sólidos con una caseta medidora de contaminantes, con analizadores

para partículas PM10, CO, NOX, SO2, etc., una estación meteorológica y un completo

sistema informático para la medición y control en tiempo real.

En este caso son interesantes los datos obtenidos de los puntos de medición de

Mompean (ES1406) y Valle de Escombreras (ES1404), dado que éstos son los puntos de

medición más próximos al puerto de Cartagena [26]. Los contaminantes medidos son SO2

horario, SO2 diario, NO2 horario, NO2 anual, PM10 diario y PM10 anual. Dado que el

parámetro de partículas de polvo PM10 es importante por la manipulación de graneles

sólidos, el puerto dispone de mediciones en ambas dársenas (sin tener en cuenta la

intrusión de polvo subsahariano). En la Tabla 13 pueden apreciarse los valores límites de

diferentes partículas contaminantes, entendiéndose por año civil aquel que comprende 12

meses y 365 días, comenzando el primer día de Enero y finalizando el último día de

Diciembre.

Tabla 13. Valores admisibles de los contaminantes NO2, SO2 y PM10.

Componente Periodo de promedio Valor límite

𝑵𝑶𝟐 1 hora 200 μg/m3 (18 veces/año)

1 año civil 40 μg/m3

𝑷𝑴𝟏𝟎 24 horas 50 μg/m3 (35 veces/año)

1 año civil 40 μg/m3

𝑺𝑶𝟐 1 año civil 20 μg/m3


En la Figura 19 puede observarse los niveles medios anuales de NO2 y NOX en la

estación de Cartagena (Mompean) y del Valle de Escombreras, y aunque los niveles de

NO2 no superen los límites estipulados en el Real Decreto 102/2011, se aprecia que estos

niveles están muy cercanos a ese límite.

En general, los niveles medios anuales de PM10 en ambas estaciones cumplen con

el nivel máximo (véase Tabla 14). Sin embargo, en la Figura 20 puede observarse que en

ocasiones estos parámetros pueden sobrepasar los límites estipulados aunque no

sobrepasen el número de veces al año máximo.

39




Tabla 14. Valores de las partículas medias anuales durante el periodo 2010-16.

Partículas (μg/m3) 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

NO2 Mompean 26 22 27 29 31 23 22

NO2 Valle de Escombreras 16 19 19 21 25 31 29

NOX Mompean 41 37 43 45 51 41 38

NOX Valle de Escombreras 24 30 33 35 40 50 44

PM10 Mompean 26 24 27 21 26 26 26

PM10 Valle de Escombreras 19 22 25 22 25 28 27


Figura 19. Partículas NO2 y NOX medias anuales del periodo 2010-16.


Figura 20. Partículas PM10 con periodo promedio 24 horas de febrero de 2016.


0

10

20

30

40

50

60

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

NO

2 y

NO

x m

edio

(μ

g/m

3)

AñoNO2 Mompean NO2 Valle de Escombreras

NOX Mompean NOX Valle de Escombreras

Admisible

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

PM

10

(μ

g/m

3)

Día del mes

Mompean Valle de Escombreras Admisible

40




En los apartados siguientes del Bloque II se analizará la clasificación del tráfico

portuario de Cartagena y las necesidades energéticas de los buques. Una vez que se han

obtenido esos datos, se ha realizado una correlación entre las partículas medidas en la

estación de Cartagena que proporciona datos de partículas contaminantes, velocidad del

viento, dirección del viento y radiación solar. Teniendo en cuenta las medidas de NOX en

μg/m3 y los datos de la Tabla 15, se puede relacionar la demanda de potencia de todos los

buques que han realizado escala a lo largo del año 2016 y la emisión de esas partículas

contaminantes. Con el fin de conseguir las partículas de NOX de los buques, se necesita

la demanda de potencia en puerto que se calculará en los siguientes apartados, el consumo

de combustible de cada buque (g/kWh) y la emisión de NOX (kg/t fuel). En la Figura 21

puede verse esa relación, donde se refleja los días en los que la estación estaba en

mantenimiento y no se pudieron recopilar datos.

Tabla 15. Consumo específico de combustible en puerto y emisión de NOX para cada tipo de buque.

Tipo de buque Consumo específico de

combustible en puerto (g/kWh)

Emisión de NOX

(kg/t fuel)

Buque de carga general 225 81

Buque de pasaje o crucero 236 62

Buque frigorífico 225 88

Buques de transporte de gas

licuado 278 41

Buque cementero 225 81

Buque granelero 222 92

Buque granelero de cereales 222 92

Buque petrolero 237 75

Buque de transporte de

productos químicos 223 83

Buque portacontenedores 223 89


Figura 21. Correlación entre las partículas medidas en el aire de NOX y las calculadas de los atraques en

puerto de los buques en Cartagena.


0

20

40

60

80

100

120

140

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1 29 57 85 113 141 169 197 225 253 281 309 337 365

NO

x m

edid

a en

est

ació

n (

μg/m

3)

NO

x c

alcu

lad

a d

e b

uq

ues

(t)

Día del año 2016

Nox buques Nox aire

41




3.2. EMISIONES DE LOS BUQUES ATRACADOS EN EL PUERTO DE CARTAGENA

En general, los buques tienen instalados motores diésel de diferentes potencias y

regímenes de giro. Suelen tener uno o varios motores principales cuya misión principal

es la propulsión, y otros motores auxiliares que generan energía eléctrica para las

necesidades del buque. Los principales contaminantes de estos motores son los siguientes:

Óxidos de Nitrógeno NOX: El óxido de nitrógeno se forma como consecuencia de

las altas temperaturas de la combustión. El N2 del aire se disocia y se recombina

de modo incompleto formando NO y NO2.

Óxidos de Azufre SOX: Estos óxidos se producen por la oxidación del azufre

presente en el combustible. Una medida que se está aplicando actualmente para

reducir este contaminante en la atmósfera consiste en limitar el contenido de

azufre de los combustibles.

Hidrocarburos sin quemar HC: Son compuestos como el Benzol, los Aldehídos o

los aromáticos polinucleares que proceden de fracciones inquemadas del

combustible.

Monóxido de Carbono CO: Es un producto intermedio del proceso de combustión

de un hidrocarburo. En motores diésel es cuantitativamente despreciable debido

al reducido dosado relativo.

Materia Particulada PM: Son las partículas de carbón causantes del humo de los

gases de escape. Se producen como consecuencia de la deshidrogenación de las

cadenas de hidrocarburo.

Dióxido de Carbono CO2: Es el principal subproducto de la combustión de un

hidrocarburo, el segundo es el agua. Aunque es un gas inocuo, éste produce efecto

invernadero en la atmósfera.

Figura 22. Proporción de las emisiones de los motores diésel marinos.


Como puede observarse en la Figura 22, las partículas que más emite un motor

diésel son partículas de nitrógeno N2 que puede formar compuestos de NO2 y NO, a parte

de las propias emisiones de este tipo que tienen un porcentaje mucho más bajo. Aunque

las demás partículas estudiadas anteriormente tengan una proporción más baja, son

emisiones significativamente contaminantes para el medio ambiente.

N2

67,00%

CO2

12,00% H2O

11,00%

O2

9,00%

SO2

0,09%

PM

0,18%

HC

0,09%

NOX

0,45%

CO

0,18%

Otros

0,73%

42




Los niveles de NOX vienen limitados por la normativa de la Organización Marítima

Internacional (OMI) mediante los estándares Tier I/II/III (Resolución MEPC.177 (58)

enmendada por la resolución MEPC.251 (66)).

Tabla 16. Límite de emisiones de un ciclo según los estándares Tier I/II/III en función de la velocidad

nominal del motor.

Nivel Año de

implantación

Límite de emisiones totales de un ciclo (g/kWh) en función de

la velocidad nominal del motor n (rpm)

n < 130 130 < n < 1999 n > 2000

I 2000 17,0 45 𝑛−0,20 9,8

II 2011 14,4 44 𝑛−0,23 7,7

III 2016 3,4 9 𝑛−0,20 2,0


Figura 23. Emisiones de NOX según los estándares Tier I/II/III.


Los motores diésel marinos pueden consumir combustible con un 2,7% contenido

en azufre, pero también deben reducir ese porcentaje a un 0,1% contenido de azufre en

algunos combustibles líquidos para cumplir con la Directiva 1999/32/CE a partir del

2010. Si se usa la tecnología de suministro de energía eléctrica desde el puerto, los buques

podrán no usar este combustible de menor contenido en azufre (0,1% S), pudiendo ser

útil comparar el coste de usar la tecnología OPS con el precio del combustible.

Se puede consultar un estudio [5] realizado sobre la reducción de emisiones en

puerto con tres diferentes tipos de motores auxiliares para ambos tipos de combustible,

suponiendo que estos motores funcionan el 70% del tiempo. En buques con combustible

2,7% S se obtiene una reducción del 97% en NOX, un 96% en SO2, un 94% en VOC y un

96% en PM. Sin embargo, en buques con combustible 0,1% S no se consigue ninguna

reducción dado que las propias emisiones tienen contenidos muy bajos de azufre.

A la hora de conocer la reducción de emisiones tras instalar la tecnología OPS, se

puede consultar el estudio realizado sobre la cantidad en kilogramo de gas emitido por

toneladas de combustible usado según Dalsøren [30].

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

NO

x (

g/k

Wh)

Velocidad nominal (rpm)

Tier I Tier II Tier III

43




4. PROPUESTA DE REDUCCIÓN DE EMISIONES

A lo largo de este trabajo se han expuesto las características de la tecnología Onshore

Power Supply (OPS) para la reducción de emisiones, las cuales se podrán cuantificar en

el Bloque II una vez que se haya analizado el tráfico y las necesidades energéticas de cada

tipología de buque. Sin embargo, hay más opciones para la reducción de emisiones en

puerto, las cuales se presentan por orden de viabilidad en su instalación:

Combustible de bajo contenido en azufre: los combustibles a utilizar pueden ser

derivados del petróleo destilados como el MGO (Marine Gas Oil) o el MDO

(Marine Diesel Oil). Este tipo de combustible es más caro, pero podría llegar a

ser obligatorio en el caso de que el Mediterráneo se considerase como zona

protegida o zona SECA. En la Tabla 17 pueden consultarse la cantidad de

partículas expulsadas a la atmósfera según el tipo de combustible elegido.

Combustible convencional con un sistema de tratamiento de los gases de escape:

se tiene un circuito cerrado con agua que neutraliza los óxidos de azufre con sosa

cáustica. Sin embargo, esta instalación complica los sistemas de propulsión y no

realiza ningún tratamiento sobre el CO2, uno de los principales contaminantes.

Motores duales usando combustible como gas natural licuado LNG: tiene una alta

eficiencia y un menor impacto ambiental. Sin embargo, se necesita un gran

espacio de almacenamiento en los buques perdiendo capacidad de carga y una

adaptación de las zonas del puerto para su avituallamiento.

Implantación de energía renovable (eólica y solar) en los buques: aunque los

resultados pueden ser favorables, es una tecnología en desarrollo y por ahora no

puede ser sustitutivo de los combustibles convencionales.

Sistemas de captura y tratamiento de emisiones en muelle (Sistema Baghouse):

posibilidad de implantarse en los muelles de graneles sólidos, dado que es un

sistema de filtrado de polvo.

Tabla 17. Comparación de contaminantes expulsados a la atmósfera con diferentes tipos de combustible.

Tipo de combustible SOX (g/kWh) NOX (g/Wh) PM (g/kWh) CO2 (g/kWh)

Fuel Residual (3,5% S) 13 9 – 12 1,5 580 – 630

MGO (1,1% S) 2 8 – 11 0,25 – 0,5 580 – 630

MDO (0,5% S) 0,4 8 – 11 0,15 – 0,25 580 – 630

Gas Natural LNG 0 2 0 430 – 480


Hay que resaltar que el único sistema que se instala en puerto para la reducción de

partículas contaminantes de los motores auxiliares durante su estancia en puerto es el

sistema OPS, dado que el sistema Baghouse sirve para el filtrado de polvo y los demás

sistemas vienen instalados en el propio buque para reducir emisiones durante toda su

travesía.

44




Investigación y aplicación al entorno de las

dársenas del puerto de Cartagena y Valle de

Escombreras II

Puerto de Cartagena (Murcia).

45




1. ESTUDIO DE LA LOCALIZACIÓN Y EL ENTORNO OROGRÁFICO DEL

PUERTO DE CARTAGENA Y VALLE DE ESCOMBRERAS

El puerto de Cartagena se encuentra situado en el Sureste de España, dentro de la

Comunidad Autónoma de la Región de Murcia (Longitud 0º 59’ O y latitud 37º 35’ N).

Representa la salida natural por mar de la Región, la Comarca de Cartagena y muchas de

las provincias cercanas de otras comunidades.

El puerto se compone de dos dársenas separadas entre sí y conectadas por carretera

con una separación de unos 5 km por carretera y 1,5 millas por mar.

En la dársena de Cartagena (véase Figura 24) se encuentra la terminal de cruceros

(300 m), las embarcaciones pesqueras, las embarcaciones deportivas y de recreo con

capacidad para 400 embarcaciones con el muelle de Alfonso XII (400 m), la terminal de

contenedores con el muelle de Santa Lucía (385 m), la terminal de mercancía general con

el muelle de San Pedro (405 m), la terminal hortofrutícola y un tacón para buques Ro-Ro.

En la dársena de Escombreras (véase Figura 25) se encuentra la terminal de graneles

sólidos y la terminal de graneles líquidos. La terminal de graneles sólidos está compuesta

por el muelle Príncipe Felipe e Isaac Peral, el muelle Príncipe Felipe Sur (350 m) para

recepción de fertilizantes químicos y cemento a granel y el muelle Príncipe Felipe Oeste

(180 m) para recepción de cemento a granel. La terminal de graneles líquidos está

compuesta por el muelle Príncipe Felipe Norte (200 m) como muelle polivalente para

graneles sólidos y líquidos; el dique-muelle Bastarreche (762 m) para superpetroleros; el

muelle Maese (367 m) que opera con todo tipo de gasóleos, gasolinas y aceites

lubricantes; el muelle Pantalán (225 m) que opera con gasolinas, metal y gases licuados

del petróleo; el muelle Espigón (186 m) que opera con gases licuados del petróleo; el

muelle de atraque Sureste (250 m) para recepción de graneles líquidos y el muelle de

atraque de metaneros (445 m).

Figura 24. Dársena de Cartagena.


46




Figura 25. Dársena de Escombreras.


Dado que el objetivo es utilizar energías renovables como la energía eólica y/o la

energía solar, será necesario analizar la velocidad y dirección del viento para poder ubicar

los aerogeneradores en la posición óptima, y la radiación solar para conocer la intensidad

de luz que se recibe. Para ello se ha recopilado la información de la estación del Valle de

Escombreras [29]. En la Tabla 18 y la Tabla 19 se muestran las características técnicas

de los muelles de ambas dársenas respecto al número de tomas, capacidad de elevación,

dimensiones y función.

Tabla 18. Características técnicas de los muelles de las dársenas de Cartagena en cuanto a número de tomas

y capacidad de descarga por hora.

Muelle Nº de

tomas

Capacidad de cada

toma por hora

Capacidad de cada

muelle por hora

Santa Lucía (C007, C008,

C009) 10 35 Tm 50 Tm

San Pedro (C010, C011) 11 35 Tm 50 Tm

Príncipe Felipe (E003,

E004, E005, E006) 9 60 Tm 100 Tm

Isaac Peral (E007, E008,

E009) 10 60 Tm 100 Tm

Espigón Sureste (E010,

E011) 4 50 Tm 80 Tm

Espigón (E012) 2 50 Tm 80 Tm

Pantalán (E013, E014) 6 50 Tm 100 Tm

Maese (E015, E016) 4 60 Tm 100 Tm

Bastarreche (E017, E018) 12 60 Tm 100 Tm

M. Polivalente (E021,

E022) 5 50 Tm 100 Tm

Muelle Sur (E023, E024) 5 50 Tm 100 Tm

Dique Suroeste (E025,

E026) 8 50 Tm 100 Tm


47




Tabla 19. Dimensiones y usos de los muelles de las dársenas de Cartagena.

Muelle Longitud

(m)

Calado

(m)

Ancho

(m) Empleo y usos del muelle

Alfonso XII C001 141 6,10 54 Embarcaciones turísticas

Alfonso XII C002 565 11,25 50 Terminal de cruceros

Santa Lucía C007 146 7,39 7 Embarcaciones auxiliares y remolcadores

Santa Lucía C008 200 11,25 230 Contenedores y mercancía general

Santa Lucía C009 185 11,25 230 Contenedores, mercancía general y atraque

Ro-Ro

San Pedro C010 185 11,25 27-50 Mercancía general y atraque Ro-Ro

San Pedro C011 220 11,25 27-50 Mercancía general

Metaneros E001 445 12,50 54 Gas natural licuado (LNG)

Fertilizantes E002 330 7,00 25 Graneles líquidos

Príncipe Felipe E003 277 11,10 30 Gas natural licuado (LNG) y graneles

sólidos y líquidos

Príncipe Felipe E004 180 11,90 50 Graneles sólidos



Isaac Peral E007 240 13,72 110-180 Graneles sólidos

Isaac Peral E008 240 13,72 110-180 Graneles sólidos

Isaac Peral E009 150 5,00 30 Embarcaciones auxiliares y remolcadores

Espigón SE E010 130 13,20 50 Graneles líquidos, químicos y aceite vegetal

Espigón SE E011 130 13,20 50 Graneles líquidos, refinados, bioetanol y

químicos

Espigón E012 200 8,00 23

Graneles líquidos, refinados, químicos,

aceite vegetal, bioetanol y gas licuado del

petróleo (LPG)

Pantalán E013 325 13,20 30 Graneles líquidos, refinados y gas licuado

del petróleo (LPG)

Pantalán E014 325 10,50 30 Graneles líquidos, refinados y gas licuado

del petróleo (LPG)

Maese E015 181 9,90 50 Refinados

Maese E016 181 9,90 50 Refinados, aceite vegetal y biodiesel

Bastarreche E017 400 10,80 8 Refinados

Bastarreche E018 417 21,40 8 Petróleo crudo

Prolongación

Bastarreche 450 24,00 38 Petróleo crudo

M. Polivalente E021 288 21,00 25 Graneles sólidos

M. Polivalente E022 288 21,00 25 Graneles sólidos

Muelle Sur E023 301 21,00 30 Graneles sólidos

Muelle Sur E024 300 21,00 30 Graneles sólidos

Dique SW E025 411 26,00 24 Dique de abrigo, buques en espera

Dique SW E026 411 26,00 24 Dique de abrigo, buques en espera


48




Los datos obtenidos sobre velocidad del viento, dirección del viento y radiación

solar provienen de los puntos de medición de las estaciones Mompean (ES1406) y Valle

de Escombreras (ES1404), dado que estos son los puntos de medición más próximos al

puerto de Cartagena. Los valores de estos datos están disponibles online [29], y son datos

proporcionados de manera horaria para cada día del año. Las mediciones se han realizado

a una altura de 16 m en la estación ES1404 [26], dato que se tendrá en cuenta

posteriormente para el cálculo de la densidad de potencia del aerogenerador.

1.1. RECURSO EÓLICO

Según la formulación necesaria para tratar los datos y poder obtener la potencia

media por unidad de superficie en esta zona, se necesita obtener una distribución Weibull

y la dirección de viento para las cuatro estaciones del año: invierno (diciembre, enero,

febrero), primavera (marzo, abril, mayo), verano (junio, julio, agosto) y otoño

(septiembre, octubre, noviembre). Además, se analizan los datos de velocidad del viento

de la Tabla 20 distribuyendo los porcentajes como si el porcentaje de calma 𝐹0 fuera nulo,

cutos valores pueden verse en la Tabla 21. La matemática de este procedimiento será

explicado posteriormente en el apartado 4.2.

La velocidad del viento máxima registrada en la zona de Cartagena es de 13 m/s,

por lo que se han distribuido las frecuencias hasta esa velocidad en intervalos unitarios.

En la Tabla 20 se muestra la frecuencia que se ha registrado durante el año 2016 de las

diferentes velocidades de viento, incluyendo los valores que se considerarán como

“viento en calma” para el posterior cálculo de la distribución probabilística de Weibull.

Según la rosa de los vientos en la Figura 27, se puede apreciar que la dirección

dominante en esta zona del litoral es suroeste (SW) – noreste (NE). Esta información es

útil para la orientación de la instalación y emplazamiento de los aerogeneradores

terrestres, aunque algunos modelos comerciales son capaces de orientarse según la

dirección del viento en cada instante.

Tabla 20. Valores de frecuencia de velocidad del viento con calma.

Velocidad (m/s) Invierno Primavera Verano Otoño

0 1,98% 0,87% 0,09% 3,82%

1 26,75% 19,89% 9,71% 23,25%

2 23,53% 22,74% 22,19% 27,72%

3 19,01% 22,70% 25,97% 21,82%

4 12,66% 19,01% 20,90% 15,29%

5 8,89% 11,23% 15,75% 5,43%

6 4,37% 3,18% 5,16% 2,21%

7 1,66% 0,87% 1,20% 0,64%

8 0,55% 0,46% 0,64% 0,18%

9 0,41% 0,55% 0,00% 0,05%

10 0,14% 0,09% 0,00% 0,05%

11 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%

12 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%

13 0,05% 0,00% 0,00% 0,00%


49




Tabla 21. Valores de frecuencia de velocidad del viento sin calma.

Velocidad (m/s) Invierno Primavera Verano Otoño

0 0% 0% 0% 0%

1 27,29% 19,74% 9,57% 24,06%

2 24,00% 22,58% 21,86% 28,68%

3 19,40% 22,53% 25,58% 22,58%

4 12,92% 18,88% 20,59% 15,82%

5 9,07% 11,15% 15,51% 5,62%

6 4,46% 3,15% 5,08% 2,29%

7 1,69% 0,87% 1,18% 0,67%

8 0,56% 0,46% 0,63% 0,19%

9 0,42% 0,55% 0,00% 0,05%

10 0,14% 0,09% 0,00% 0,05%

11 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%

12 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%

13 0,05% 0,00% 0,00% 0,00%


En la Figura 26 puede apreciarse la diferencia entre los valores de frecuencia entre

los datos registrados directamente considerando el viento en calma y los datos tratados

para eliminar ese porcentaje y distribuirlo sobre las demás velocidades de viento. En la

Figura 26 no se ha distinguido entre diferentes estaciones del año, sino que se han tomado

los datos del año 2016 conjuntamente. En el apartado 4.2. del presente trabajo se realizará

este análisis de forma más completa y diferenciando las estaciones del año.

Figura 26. Comparación de los valores de frecuencia de velocidad del viento registrados en 2016 con y sin

considerar el porcentaje de calma.


0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Pro

bab

ilid

ad (

%)

Velocidad del viento (m/s)

Con calma

Sin calma

50




Figura 27. Rosa de los vientos en las diferentes estaciones del año 2016 en Cartagena.


1.2. RADIACIÓN SOLAR

La radiación solar, obtenida de la misma manera que la velocidad del viento, tiene

la característica de ser prácticamente nula entre el ocaso y la puesta del sol, por lo que

sólo es aprovechable en el intervalo horario de 9:00 – 22:00 h en verano y de 10:00 –

19:00 h en invierno. Estos niveles de radiación son mayores en verano, seguidos de

primavera y otoño, y siendo menores en invierno. El valor de radiación solar medio se ha

calculado como 209,9 W/m2, mientras que el mes donde mayor radiación solar se ha

registrado es en junio con 10,11 kW/m2.

51




1.3. TERRENO DISPONIBLE

Con el objetivo de analizar las opciones para la instalación de energía renovable

para el suministro de energía desde tierra a buques en puerto, no sólo es necesario conocer

la caracterización del tráfico portuario y sus necesidades energéticas, la radiación solar y

la velocidad y dirección del recurso eólico, sino que además se necesita conocer el

emplazamiento para los sistemas de generación de potencia.

En el caso de aerogeneradores terrestres, se estudiará la opción de instalarlos en las

inmediaciones de los montes de la dársena del Valle de Escombreras. Sin embargo, la

instalación de aerogeneradores marinos se analizará según las zonas en las que se

registran mayores velocidades de viento, las zonas protegidas según el IDEA, las rutas

marítimas y la batimetría. Por otra parte, las placas fotovoltaicas se instalarían en los

tejados de las instalaciones de la autoridad Portuaria de Cartagena y de empresas cercanas

a la zona portuaria.

1.3.1. Terreno disponible para aerogeneradores terrestres

El terreno disponible en cuanto a la instalación de aerogeneradores eólicos en tierra

es complejo, dado que el lugar óptimo para su instalación es lo más cercano a la zona

portuaria posible. En principio, se podrían instalar en la zona montañosa del Valle de

Escombreras, sin embargo no se sabe con certeza cuántos podrían instalarse debido al

tamaño de los mismos y las distancias que deben guardarse para que el flujo del viento

no interfiera entre ellos. Por lo que, aunque en principio se podrían instalar en esa zona,

no es descartable que se deban llevar a zonas interiores.

1.3.2. Terreno disponible para aerogeneradores marinos

La instalación de aerogeneradores en tierra alejados de la zona costera podría

resultar en una disminución considerable de potencia, puesto que Cartagena está abrigada

por zonas montañosas, por lo que sería de interés verificar la viabilidad de una instalación

con aerogeneradores marinos. Para esta alternativa, hay que tener en cuenta las

características de la plataforma continental, dado que a pocas millas de la costa se

alcanzan altas profundidades. Así, entre las diferentes opciones que deben considerarse

para este tipo de instalación, la más indicada sería una plataforma flotante.

Entre los diferentes tipos de plataformas flotantes posibles para la instalación de

diferentes sistemas de generación de potencia en aguas abiertas se encuentran las

estructuras de la Figura 28 con las siguientes características:

Plataforma de tirantes tensionados (TLP): estructuras flotantes que se mantienen

firmes a unas fundaciones en el subsuelo del fondo marino mediante unos tensores

tubulares metálicos pretensados. Son estructuras altamente estables con un mejor

comportamiento frente a movimientos angulares. El flotador es semi-sumergible

con diferentes configuraciones, siendo el más común el de sección cuadrada y tres

o cuatro columnas. Sin embargo, los sistemas de fijación al fondo oceánico son

más complejos que los sistemas basados en anclas.

Plataforma semi-sumergible: estructura flotante compuesta por pontones y

columnas estancas. Tienen un excelente comportamiento en ambientes marinos

con severos estados de mar y son más utilizadas en aguas profundas. El fondeo

implica ocho o más de doce líneas con anclas de alta eficiencia o anclajes

penetrantes en el fondo marino.

52




Plataforma Spar: estructura flotante compuesta por un gran cilindro de gran

calado, normalmente de diámetro constante y con su centro de gravedad en una

posición muy baja. Se posicionan en alta mar sujetas al fondo marino mediante

sistemas de fondeo de tipo catenaria o tirantes en tensión en algunas ocasiones.

Al ser las plataformas con el centro de gravedad más bajo, son más estables y las

más resistentes a viento, olas y otros fenómenos climatológicos.

Debido a las características de estabilidad y resistencia, la plataforma tipo Spar sería

la más adecuada. De hecho, en la actualidad la mayoría de los parques eólicos marinos

tienen plataformas flotantes de este tipo. Algunos ejemplos pueden ser el parque London

Array de 630 MW (Reino Unido), Gemini Wind Farm de 600 MW (Holanda) o Gode

Wind de 582 MW (Alemania). En España, se va a instalar la primera torre eólica marina

en las islas Canarias con una potencia de 5 MW [34].

Figura 28. Diferencia entre los tipos de plataformas para la instalación de aerogeneradores.


En este caso, aunque la instalación y el mantenimiento sería más costoso, las rachas

de viento que pueden encontrarse en aguas abiertas pueden suministrar mucha más

potencia que los aerogeneradores instalados en tierra. Con el fin de encontrar la zona más

óptima para la instalación se han consultado los mapas de velocidad en la zona costera de

la región de Murcia, su batimetría y las zonas donde es posible instalar esta tecnología

lejos de zonas protegidas [37].

En la Figura 29 puede apreciarse la combinación de diferentes factores que son

determinantes a la hora de elegir el emplazamiento de los aerogeneradores marinos. En

primer lugar puede verse en línea discontinua las líneas de tráfico marítimo, por lo que

cualquier zona que rodee esas líneas entorpecería los buques que navegan por esas aguas.

En segundo lugar puede verse en color rojo las zonas de exclusión, en color amarillo las

zonas con condicionantes y en verde las zonas aptas. Por último, a diferentes niveles

puede verse la velocidad de viento media que se desarrolla a una altura de 80 m.

53




Aunque en principio podría pensarse que la zona óptima sería la de mayor velocidad

(entre 8 y 8,5 m/s) para conseguir mayor potencia. Sin embargo, su instalación sería muy

costosa dado que en esa zona se tiene una batimetría de 2000 m, siendo conveniente

analizar dos alternativas: la posibilidad de instalarlo más cerca de la costa con menor

velocidad o instalarlo a altas profundidades para mayor potencia.

Figura 29. Zonas protegidas, líneas de tráfico marítimo y velocidad de viento.


1.3.3. Terreno disponible para placas fotovoltaicas

El terreno disponible para la instalación de placas fotovoltaicas será el disponible

en los tejados de las instalaciones portuarias y/o de empresas relacionadas con el sector

que se encuentren entorno al puerto. La instalación de estas placas en edificios públicos

tendría una instalación más sencilla, pero instalar esta tecnología en edificios de

propiedad privada puede que no sea posible. En la Figura 30 y Figura 31 se muestra en

azul la superficie disponible cerca de la zona portuaria, y en verde la superficie más

alejada del puerto. Los datos sobre cada una de las opciones que se presentan pueden

visualizarse más adelante, en la Tabla 33.

54




Figura 30. Superficies disponibles en la dársena de Cartagena para la instalación de placas fotovoltaicas.


Figura 31. Superficies disponibles en la dársena del Valle de Escombreras para la instalación de placas

fotovoltaicas.


55




2. ANÁLISIS, CARACTERIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL TRÁFICO

PORTUARIO

Debido a las instalaciones portuarias en sus diferentes dársenas, Cartagena es capaz de

recibir diferentes tipos de buques con distintas mercancías. En general, puede recibir

buques que transportan graneles líquidos y sólidos, mercancía general, embarcaciones de

recreo y deportivas, buques portacontenedores, buques de pesca y cruceros. En la Tabla

22 se muestra la cantidad de mercancía que se ha transportado en toneladas durante el

periodo 2010-16, donde puede verse que esta cantidad ha aumentado un 191,5% en 2016

desde el año 2010, aunque ha disminuido un 2,30% desde 2015.

Tabla 22. Cantidad de mercancía transportada en toneladas según presentación en el puerto de Cartagena.

Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Graneles

líquidos 8.872.350 17.872.399 24.229.644 23.719.898 25.799.868 25.621.089 24.948.889

Graneles

sólidos 1.465.876 3.635.646 4.876.149 4.519.222 5.308.337 5.553.542 5.320.518

Instalación

especial 423.118 170.500 176.053 204.394 243.163 282.218 220.321

Instalación

convencional 1.042.758 3.485.092 4.692.781 4.314.828 5.093.929 5.271.828 5.187.006

Mercancía

General 538.963 1.141.421 996.008 1.135.319 1.228.539 1.283.009 1.386.176

Convencional 107.325 270.323 171.092 171.068 168.391 175.920 211.416

En TEUS 431.638 871.098 821.916 964.251 1.060.148 1.107.089 1.162.839

Total 10.877.189 22.649.466 30.101.801 29.374.439 32.336.744 32.457.640 31.655.583


Los buques de pesca tienen mercancías variables a lo largo de los años. Sin

embargo, el análisis del tráfico de los buques pesqueros es poco significativo dado que

este tipo de buque sale de puerto para realizar su captura y vuelve a puerto a la espera de

la siguiente jornada de trabajo. En este caso, cuando este tipo de embarcación se encuentra

atracado en puerto no tiene necesariamente que tener los motores auxiliares encendidos.

Además, la Cofradía de Pescadores dispone de unas instalaciones con paneles

solares para el consumo eléctrico del edificio. Las placas fotovoltaicas instaladas están

funcionando a pleno rendimiento, estando integradas completamente en el sistema de

control y gestión de la red eléctrica.

A partir de la Figura 32, puede observarse que el número de escalas de diferentes

tipos de buques ha aumentado durante el periodo 2010-16. En concreto, los buques de

carga general han aumentado un 84% respecto al 2010, mientras que los buques

graneleros de cereales han aumentado un 264% respecto al 2010. Sin embargo, los buques

frigoríficos, cementeros y de transporte de gas licuado han descendido en un 5%, 19% y

64% respectivamente. Por otra parte, dentro de las diferentes categorías de estudio resulta

que los buques de granel líquido o transporte de productos químicos, los buques

portacontenedores y buques de carga a granel de cereales son los que mayor número de

escalas han realizado en el periodo de tiempo mencionado.

Durante el periodo 2010-16, el puerto de Cartagena ha tenido una evolución

positiva en cuanto al número de buques, TEUS y pasajeros, tal y como puede observarse

en la Tabla 23 y la Figura 33.

56




Figura 32. Número de escalas en el puerto de Cartagena según el tipo de buque.


Tabla 23. Número de pasajeros en tránsito, número de buques y número de contenedores TEUS anual.

Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Pasajeros en tránsito 53.084 34.779 38.108 134.765 137.989 147.403 183.014

Número de buques 842 866 1.018 1.832 1.853 1.747 1.820

TEUS 37.840 40.614 40.048 80.955 88.784 85.115 89.700


Figura 33. Número de pasajeros en tránsito, número de buques y número de contenedores TEUS anual.


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Núm

ero

de

buq

ues

Año

Frigoríficos

Cemento (granel)

Gaseros

Cruceros

Petroleros

Graneleros

Carga general

Cereal (granel)

Portacontenedores

Quimiqueros

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000

200.000

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Buq

ues

Pas

ajer

os

y T

.E.U

.S.

Año

Pasajeros TEUS Nº buques

57




En la Tabla 24 se puede observar el número de buques diferentes que han atracado

en el puerto de Cartagena desde el 2010 hasta el 2016, y el número total de escalas

realizadas por un tipo de buque. Además, se ha realizado una relación aproximada entre

el número de escalas que realiza un solo buque (véase Figura 34). Así, podría decirse que,

aunque los graneleros de cereales y los quimiqueros tienen un mayor número de escalas,

estos buques no suelen volver con regularidad. Por el contrario, son los graneleros de

cemento y los portacontenedores los cuales, el mismo buque, suelen volver al puerto de

Cartagena más regularmente.

Tabla 24. Número de buques y de escalas 2010-16.

Tipo Nº

buques

% Nº

buques

Nº

escalas

% Nº

escalas

Escalas por

buque

Carga general 449 11,8% 1.247 10,4% 2,78

Cruceros 141 3,7% 682 5,7% 4,84

Buques frigoríficos 41 1,1% 123 1,0% 3,00

Gaseros 223 5,8% 605 5,0% 2,71

Graneleros de

cemento 25 0,7% 280 2,3% 11,20

Graneleros de

cereales 815 21,4% 1.426 11,9% 1,75

Graneleros 419 11,0% 1.155 9,6% 2,76

Petroleros 524 13,7% 949 7,9% 1,81

Portacontenedores 117 3,1% 2.031 16,9% 17,36

Quimiqueros 1.063 27,8% 3.489 29,1% 3,28

Total 3.817 100% 11.987 100% -


Figura 34. Número medio de escalas que realiza un mismo buque en diferentes mercancías desde el año

2010 hasta el año 2016.


Carga general; 2,78

Cruceros; 4,84

Buques frigoríficos;

3,00

Gaseros; 2,71

Graneleros de

cemento; 11,20

Graneleros de

cereales; 1,75Graneleros; 2,76

Petroleros; 1,81

Portacontenedores;

17,36

Quimiqueros; 3,28

58




En los siguientes subapartados (véase 2.1. a 2.10.) se podrá encontrar una

clasificación de los distintos tipos de buques que realizan escala en Cartagena. Dentro de

cada una de las categorías se encuentra información acerca del tipo de mercancía que

transportan, características generales del tipo de buque, un análisis temporal del número

de escalas que ese determinado tipo de buque de ha ido realizando de forma mensual

forma mensual durante el periodo 2010-16, una clasificación según el tiempo de estancia

en puerto y de su tamaño en arqueo bruto (GT).

A partir de la base de datos de las escalas realizadas por todos los buques que han

atracado en el puerto, suministrada por la Autoridad Portuaria de Cartagena, se han

dividido según la mercancía que se transportaba. Una vez que se tiene toda la información

acerca de las escalas de un tipo de buque en particular, se puede comenzar el análisis

acerca del tiempo en puerto o de su tamaño, como los datos representados en la Tabla 25.

Algunas consideraciones que se han tomado para realizar este estudio son las siguientes:

Contabilizar el número de buques que han realizado escala segregado por meses,

para cada uno de los años del periodo 2010-16. El propósito es conocer si un tipo

de buque en particular sufre de estacionalidad.

Para cada tipo de buque, teniendo en cuenta la totalidad de la base de datos,

clasificar la duración de las escalas según ocho franjas horarias. La definición de

las franjas horarios está particularizada para cada tipo de buque, de tal forma que

se tenga en cuenta las características propias de cada tráfico. Además de conocer

la distribución de duración de estancia en puerto se pueden obtener otros datos

como tiempo de estancia medio.

Realizar una división en ocho franjas de tamaño hasta el máximo arqueo bruto

registrado para la base de datos completa y para cada tipo de buque. El propósito

es conocer en qué franja de tamaño suelen estar los buques que realizan escala en

Cartagena para esa mercancía, pudiendo obtener otros datos como arqueo bruto

medio.

Realizar una representación anual de la división de tamaño en arqueo bruto para

un tipo de buque en particular. El propósito es analizar si el tipo de tráfico

marítimo estudiado ha variado a lo largo de los años y de qué manera, además de

facilitar la interpretación del análisis anterior de tamaño, medido por el arqueo

bruto.

Tabla 25. Tamaño en arqueo bruto mínimo, máximo, medio y tiempo en puerto medio de cada tipo de

buque durante el periodo 2010-16.

Tipo de buque GT mínimo GT máximo GT medio Tiempo medio (h)

Carga general 422 46.940 5.197 46,34

Cruceros 2.298 168.666 53.226 8,39

Buques frigoríficos 206 14.406 8.593 53,52

Gaseros 2.796 136.980 51.875 48,69

Cementeros 1.725 29.342 3.877 46,27

Graneleros de cereales 998 63.864 14.821 71,85

Graneleros 920 91.971 8.152 37,60

Petroleros 4.373 163.257 69.729 48,71

Portacontenedores 2.749 37.518 7.905 16,00

Quimiqueros 1.304 85.362 12.978 42,15


59




2.1.TRÁFICO DE BUQUES DE CARGA GENERAL

Los buques de carga general transportan diferentes mercancías, por lo que los

atraques de estos buques están localizados en diferentes muelles con una distribución

horaria amplia, pero con un tamaño definido en un pequeño intervalo (< 10.000 GT).

Entre los buques que mayor número de escalas han realizado, destacan los buques de

transporte de ganado. Durante el periodo 2010-2016 el número de escalas creció un 78,1%

de media anual, y como consecuencia, el número de horas en puerto. Debido a la

diversidad de la carga, este tipo de buque no es estacional, sino que tiene un número de

escalas medianamente constantes a lo largo del año.

Figura 35. Buques de carga general que realizan escalas en Cartagena.


Figura 36. Número de escalas por mes de buques de carga general durante el periodo 2010-16.


El número de horas de estancia en puerto de la Figura 37 es muy variado. En

concreto, se tiene un porcentaje de 28,9% para estancias de entre 12 y 24 horas, mientras

que se tiene un 24,7% para estancias de entre 24 y 36 horas. Por lo tanto, podría afirmarse

que este tipo de buques suele estar alrededor de un día y medio atracados Dependiendo

del tipo de carga y del número de operaciones a realizar, ha habido buques que han tenido

un periodo de carga y descarga más corto o ligeramente más largo.

En cuanto al tamaño medido en arqueo bruto, éste está concentrado en un 63,3%

para buques de menos de 5.000 GT y un 24,9% para buques de entre 5.000 y 10.000 GT.

Sin embargo, durante el periodo 2010-16 estos porcentajes han disminuido, aumentando

ligeramente los tamaños comprendidos entre 10.000 y 20.000 GT (véase la Figura 38).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Enero Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ag. Sep. Oct. Nov. Dic.

Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

60




Figura 37. Distribución de horas en puerto para buques de carga general durante el periodo 2010-16.


Figura 38. Distribución de GT para buques de carga general durante el periodo 2010-16.


A continuación, se muestra en la Figura 39 la distribución de arqueo bruto (GT)

desagregada por años. Ésta pone de relieve la concentración de flota en los rangos de

menos de 5.000 GT y en el rango de entre 5.000 y 10.000 GT.

0

20

40

60

80

100

120

< 12 12 - 24 24 - 36 36 - 48 48 - 60 60 - 72 72 - 84 84 - 96 > 96

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

20

40

60

80

100

120

< 5.000 5.000 -

10.000

10.000 -

15.000

15.000 -

20.000

20.000 -

25.000

25.000 -

30.000

30.000 -

35.000

35.000 -

40.000

40.000 -

45.000

> 45.000

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

61




Figura 39. Distribución de GT para buques de carga general durante el periodo 2010-16.


62




2.2.TRÁFICO DE CRUCEROS

Los buques de pasaje o cruceros tienen un tráfico claramente estacional, siendo más

pronunciado en los meses de primavera y otoño. Estos buques tienen una amplia variedad

de tamaños, aunque la mayoría se encuentra en cruceros de mediano tamaño, y con un

rango muy claro de estancia en puerto. Se tiene un incremento del 57,1% de escalas de

crucero y de tamaño de buque respecto al año 2010 (véase Figura 41). En general, este

tipo de buque atraca un 95% de las veces en el Muelle Alfonso XII, aunque ha llegado a

atracar en muelles cercanos como el Dique de Curra cuando hay que simultanear dos o

tres escalas de buques.

Figura 40. Cruceros que realizan escalas en Cartagena.


Figura 41. Número de escalas por mes de cruceros durante el periodo 2010-16.


La estancia en puerto de este tipo de buque está definido por tener que ajustarse a

unos itinerarios establecidos, por lo que las escalas se encuentran en un 33,9% entre 6 y

8 horas, y un 46,3% entre 8 y 10 horas, teniendo de media una estancia en puerto

aproximada de 8 horas (véase Figura 42). Se encuentran casos donde se han tenido

tiempos ligeramente más cortos o más largos, pero como casos aislados.

0

5

10

15

20

25


Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

63




En cuanto al tamaño medido en arqueo bruto de la Figura 43, se encuentra en un

rango muy amplio desde buques de menos de 20.000 GT hasta grandes cruceros de más

de 160.000 GT. Aunque es más común encontrarse con buques de tamaño mediano (hasta

80.000 GT) con un porcentaje de 75%, el puerto de Cartagena tiene capacidad para que

cruceros más grandes hagan escala en él.

Figura 42. Distribución de horas en puerto para cruceros durante el periodo 2010-16.


Figura 43. Distribución de GT para cruceros durante el periodo 2010-16.


0

10

20

30

40

50

60

70

< 2 2 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 16 > 16

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

< 20.000 20.000 -

40.000

40.000 -

60.000

60.000 -

80.000

80.000 -

100.000

100.000 -

120.000

120.000 -

140.000

140.000 -

160.000

> 160.000

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

64





desagregada por años. En ella podrá verificarse que los cruceros que escalan en Cartagena

tienen un tamaño muy variado, aunque el rango más común sea para menores de 20.000

GT y entre 20.000 y 40.000 GT.

Figura 44. Distribución de GT para cruceros durante el periodo 2010-16.


65




2.3.TRÁFICO DE BUQUES FRIGORÍFICOS

El tráfico de buques frigoríficos es muy irregular, dado que no es de los principales

tráficos del puerto de Cartagena. El tamaño de los buques no es mayor de 15.000 GT,

aunque es muy variado en ese rango. Tiene un tráfico estacional (véase Figura 46), sobre

todo en los meses de verano. Además, suelen atracar en el muelle de San Pedro.

Figura 45. Buques frigoríficos que realizan escalas en Cartagena.


Figura 46. Número de escalas por mes de buques frigoríficos durante el periodo 2010-16.


Dependiendo del tipo de mercancía, de la cantidad de la misma y de su estiba, se

tienen tiempos de escala en puerto muy variados según la Figura 47, aunque podría

decirse que suele estar alrededor de 36 y 48 horas con un porcentaje de 25,2% teniendo

en cuenta todas las escalas realizadas durante 2010-16. Sin embargo, durante cada año se

han tenido escalas cuyo mayor porcentaje de estancia en puerto ha estado en otra franja.

Por ejemplo, durante el año 2010, el tiempo en puerto de mayor porcentaje fue entre 60

y 72 horas con un 40%. Sin embargo, durante el año 2016, el tiempo en puerto de mayor

porcentaje fue tanto el rango entre 72 y 84 horas como el rango de 84 y 96 horas, con el

mismo porcentaje de 27,3%.

Aunque el tamaño de los buques frigoríficos no sea muy grande en comparación

con otros tipos de buques que atracan en puerto, existe una amplia horquilla de tamaños

pasando de un buque de menos de 1.000 GT hasta otro buque de casi 15.000 GT. Además,

hay una irregularidad considerable en cuanto a escalas realizadas a lo largo de los años.

0

1

2

3

4

5

6

7

8


Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

66




Esto es debido a que pueden encontrarse buques que transporten contenedores

frigoríficos, otros que transporten la mercancía dentro de sus bodegas refrigeradas u otros

con capacidad de congelación. Aun así, el tipo de buque más común es el buque que

puede transportar contenedores frigoríficos en un rango de 11.900 a 13.600 GT con un

31,1% (véase Figura 48).

Figura 47. Distribución de horas en puerto para buques frigoríficos durante el periodo 2010-16.


Figura 48. Distribución de GT para buques frigoríficos durante el periodo 2010-16.


0

2

4

6

8

10

12

< 12 12 - 24 24 - 36 36 - 48 48 - 60 60 - 72 72 - 84 84 - 96 > 96

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

1

2

3

4

5

6

7

8

< 1.700 1.700 -

3.400

3.400 -

5.100

5.100 -

6.800

6.800 -

8.500

8.500 -

10.200

10.200 -

11.900

11.900 -

13.600

> 13.500

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

67





desagregada por años. En ella podrá verificarse que los buques frigoríficos que escalan

en Cartagena tienen un tamaño muy variado e irregular en todos los años durante el

periodo 2010-16.

Figura 49. Distribución de GT para buques frigoríficos durante el periodo 2010-16.


68




2.4.TRÁFICO DE BUQUES GASEROS

Este tipo de buque transporta gases en estado líquido, tanto gases derivados del

petróleo (LPG) como gas natural licuado (LGN). En general, los buques de hasta 50.000

GT transportan gases derivados de petróleo y a partir de 50.000 GT hasta más de 136.000

GT transportan gases licuados, en su mayoría en tanques de membrana pero también en

tanques esféricos (véase Tabla 26). Este tráfico es ligeramente estacional, habiendo

mayor número de escalas en los meses de invierno (véase Figura 51) y con una estancia

en puerto media aproximada de 24 horas. Algo a destacar es que es el único tipo de buque

que ha tenido una disminución del número de escalas en puerto durante el periodo 2010-

16, como puede verse en la Figura 51. En este caso, se ha disminuido un 62,9% en el año

2016 respecto al año 2010. Además, este tipo de buque tiene un muelle especial para su

mercancía y se concentra en el muelle de Metaneros, aunque también ha realizado escalas

en el Pantalán o el Espigón.

Por las características de la mercancía que transporta puede existir incompatibilidad

en la aplicación de la tecnología OPS en este tipo de buque. Sin embargo, la norma UNE-

EN ISO 28460:2011 indica que puede realizarse la alimentación eléctrica terrestre si el

diseño reduce el mínimo la posibilidad de pérdida de energía en el buque en una situación

de emergencia y se asegura que ningún circuito eléctrico se puede romper en una zona

peligrosa o en un espacio con atmósfera explosiva.

Figura 50. Buques gaseros que realizan escalas en Cartagena.


Figura 51. Número de escalas por mes de buques gaseros durante el periodo 2010-16.


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18


Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

69




Tabla 26. Tipo de mercancía y tipo de tanque de los buques gaseros de una muestra representativa de la

base de datos según el arqueo bruto GT.

Número IMO Arqueo bruto GT Tipo de mercancía Tipo de tanque

9566306 3.430 LPG Membrana



















9324332 52.855 LNG Membrana








7390193 95.084 LNG Esférica



9390185 100.374 LNG Membrana

9636711 103.905 LNG Membrana

9434266 110.920 LNG Membrana

9477593 111.109 LNG Membrana

9433717 111.665 LNG Membrana

9361639 114.277 LNG Membrana

9275347 118.363 LNG Esférica

9275335 118.571 LNG Esférica

9284192 121.597 LNG Esférica

9397339 136.168 LNG Membrana


70




Como puede verse en la Figura 52, este tipo de buques tiene una estancia en puerto

con un porcentaje de 32,1% en el rango de 12 y 24 horas, y un porcentaje de 31,2% en el

rango de 24 y 36 horas. Al igual que con el número de escalas, el tiempo que está atracado

el buque en puerto ha disminuido durante el periodo 2010-16.

En cuanto al arqueo bruto (véase Figura 53), hay dos franjas predominantes: el

intervalo menor de 15.000 GT con un 22% que pertenece a buques LPG y el intervalo

entre 90.000 y 105.000 GT con un 26,9% que pertenece a buques LNG.

Figura 52. Distribución de horas en puerto para buques gaseros durante el periodo 2010-16.


Figura 53. Distribución de GT para buques gaseros durante el periodo 2010-16.


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

< 12 12 - 24 24 - 36 36 - 48 48 - 60 60 - 72 72 - 84 84 - 96 > 96

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

5

10

15

20

25

30

< 15.000 15.000 -

30.000

30.000 -

45.000

45.000 -

60.000

60.000 -

75.000

75.000 -

90.000

90.000 -

105.000

105.000 -

120.000

120.000 -

135.000

> 135.000

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

71





desagregada por años. En ella podrá verificarse que los buques gaseros en el año 2010

realizaban escalas en cualquier rango de arqueo bruto sin ningún tamaño predominante.

Sin embargo, a partir del año 2012, el rango de menos de 15.000 GT y el rango de 90.000

y 105.000 GT han ido creciendo, llegando en algunos de los casos hasta porcentajes

mayores del 40%.

Figura 54. Distribución de GT para buques gaseros durante el periodo 2010-16.


72




2.5.TRÁFICO DE BUQUES CEMENTEROS

El tráfico de buques cementeros está compuesto por pocos buques de un rango de

tamaños muy definido, que suele hacer escala en el puerto de manera regular a lo largo

del año (véase Figura 56), aunque son pocas en comparación con los demás tipos de

buques. Por ejemplo, el número de escalas durante el periodo 2010-16 ha sido de 280,

mientras que en otro tipo de buques como los buques de transporte de productos químicos

ha sido de 3.489. No tiene una estancia en puerto definida, pues puede estar entre 6 y 42

horas casi con la misma proporción. Además, debido a su carga tan específica, suele

atracar en el muelle Príncipe Felipe.

Figura 55. Buques cementeros que realizan escalas en Cartagena.


Figura 56. Número de escalas por mes de buques cementeros durante el periodo 2010-16.


Debido a la cantidad y complejidad de la carga y descarga del cemento, estos

buques pueden estar un tiempo indeterminado en puerto. Por ejemplo, en la Figura 57

puede verse como los rangos predominantes son entre 24 y 36 horas con un 34,3% y entre

36 y 48 horas con un 31,1%.

En lo que a diversidad de buques se refiere, hay un mayor número de buques entre

4.900 y 5.600 GT como puede verse en la Figura 58. Sin embargo, son los buques entre

2.800 y 3.500 GT los que mayor número de escalas realizan, siendo además casi todas

realizadas por un solo buque. Éste ha realizado a lo largo de estos años el 55% de las

escalas totales, aunque se trata de un buque de 1980, por lo que su vida útil llegará pronto

a su fin.

0

2

4

6

8

10

12


Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

73




Figura 57. Distribución de horas en puerto para buques cementeros durante el periodo 2010-16.


Figura 58. Distribución de GT para cementeros durante el periodo 2010-16.



desagregada por años. Ésta pone de relieve la concentración de flota en el rango de entre

4.900 y 5.600 GT.

0

5

10

15

20

25

30

35

< 12 12 - 24 24 - 36 36 - 48 48 - 60 60 - 72 72 - 84 84 - 96 > 96

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

1

2

3

4

5

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< 2100 2.100 -

2.800

2.800 -

3.500

3.500 -

4.200

4.200 -

4.900

4.900 -

5.600

5.600 -

6.300

> 6.300

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

74




Figura 59. Distribución de GT para cementeros durante el periodo 2010-16.


75




2.6.TRÁFICO DE BUQUES GRANELEROS DE CEREALES

El tráfico de graneleros de cereales se caracteriza por tener un número de escalas

muy regular (véase Figura 61) a lo largo del año por un gran número de buques. En

concreto, para este tipo de tráfico portuario se han realizado 1.426 escalas por 815 buques

durante el periodo 2010-16. Estos buques se distribuyen en el rango hasta 56.000 GT, con

una concentración elevada en el rango de menos de 7.000 GT (véase Figura 62). Además,

debido a la naturaleza de su carga, suele atracar en los muelles Príncipe Felipe e Isaac

Peral, aunque también han llegado a atracar en el muelle polivalente y el muelle sur en

Escombreras.

Figura 60. Buques graneleros de cereales que realizan escalas en Cartagena.


Figura 61. Número de escalas por mes de buques graneleros de cereales durante el periodo 2010-16.


En cuanto a la estancia en puerto hay un 24,9% que se encuentra entre 24 y 48

horas, seguido de un 23,9% de menos de 24 horas. Según la Figura 62, podría decirse que

este tipo de buque suele estar en puerto 72 horas como media.

Los buques que mayor número de escalas han realizado son los menores de 7.000

GT, con un porcentaje del 44,3% de las escalas durante el periodo 2010-16 (véase Figura

63). Hay que añadir que los buques de menos de 15.000 GT aproximadamente se tratan

de buques de carga general con capacidad para transportar productos a granel, mientras

que los de tamaño mayor son graneleros.

0

5

10

15

20

25

30

35


Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

76




Figura 62. Distribución de horas en puerto para buques graneleros de cereales durante el periodo 2010-16.


Figura 63. Distribución de GT para buques graneleros de cereales durante el periodo 2010-16.



desagregada por años. Ésta pone de relieve la concentración de flota en el rango de menos

de 7.000 GT. Además, puede verse que con el paso de los años, el perfil del tráfico apenas

ha cambiado.

0

20

40

60

80

100

120

< 24 24 - 48 48 - 72 72 - 96 96 - 120 120 - 144 144 - 168 168 - 192 > 192

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

20

40

60

80

100

120

< 7.000 7.000 -

14.000

14.000 -

21.000

21.000 -

28.000

28.000 -

35.000

35.000 -

42.000

42.000 -

49.000

49.000 -

56.000

56.000 -

63.000

> 63.000

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

77




Figura 64. Distribución de GT para buques graneleros de cereales durante el periodo 2010-16.


78




2.7.TRÁFICO DE BUQUES GRANELEROS

Este tipo de buques, aunque viene englobado en la misma categoría que el buque

anterior, éste se diferencia en el tipo de mercancía que transporta. Concretamente,

transporta mineral de hierro, carbón, bauxita, alúmina o chatarra. En comparación, estos

graneleros realizan un 23,5% menos de escalas a lo largo del año que los graneleros de

cereales (véase Figura 66) y tiene un tamaño ligeramente menor, pero tienen una

distribución horaria en puerto muy similar. En cuanto al muelle de atraque, al contrario

que en el buque anterior, esta categoría de graneleros suelen atracar más en el muelle

polivalente, aunque también realiza escala en el muelle sur y el muelle Príncipe Felipe.

Figura 65. Buques graneleros que realizan escalas en Cartagena.


Figura 66. Número de escalas por mes de buques graneleros durante el periodo 2010-16.


En cuanto al número de horas en puerto (véase Figura 67), al igual que en los

graneleros de cereales, se tiene una distribución con un mayor porcentaje de escalas entre

12 y 24 horas con un 38,2%, seguido del rango horario entre 24 y 36 horas con un 24,6%.

El tiempo de estancia dependerá de la cantidad y del tipo de mercancía que necesiten

cargar o descargar.

0

5

10

15

20

25

30


Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

79




Los buques que mayor número de escalas han realizado son los menores de 5.000

GT con un porcentaje del 47% de las escalas durante el periodo 2010-16, seguidos de los

buques entre 5.000 y 10.000 GT con un porcentaje del 18,9% (véase Figura 68). Esta

tendencia no existía en el año 2010, se hizo patente a partir del 2011 y reduciéndose a lo

largo de los años. En este caso, hay tanto buques de carga general con capacidad para

transportar mercancía a granel como graneleros en todos los rangos de tamaño medido en

arqueo bruto.

Figura 67. Distribución de horas en puerto para buques graneleros durante el periodo 2010-16.


Figura 68. Distribución de GT para graneleros durante el periodo 2010-16.


0

20

40

60

80

100

120

< 12 12 - 24 24 - 36 36 - 48 48 - 60 60 - 72 72 - 84 84 - 96 > 96

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

10

20

30

40

50

60

70

< 5.000 5.000 -

10.000

10.000 -

15.000

15.000 -

20.000

20.000 -

25.000

25.000 -

30.000

30.000 -

35.000

35.000 -

40.000

40.000 -

45.000

> 45.000

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

80





desagregada por años. Ésta pone de relieve la concentración de flota en el rango de menos

de 5.000 GT a partir de 2011, mientras que en el año 2010 se tenía una distribución

homogénea.

Figura 69. Distribución de GT para graneleros durante el periodo 2010-16.


81




2.8.TRÁFICO DE BUQUES PETROLEROS

El buque petrolero transporta diferentes tipos de hidrocarburos en estado líquido en

sus tanques, siendo una mercancía diferente a la de los buques LPG que transportan gases

derivados del petróleo. Este tráfico es constante a lo largo del año como se ve en la Figura

71, soliendo atracar de media unos 135 buques al año en el muelle del Pantalán en la

dársena de Escombreras, con buques de un tamaño específico entre 54.000 y 90.000 GT.

Figura 70. Buques petroleros que realizan escalas en Cartagena.


Figura 71. Número de escalas por mes de buques petroleros durante el periodo 2010-16.


En cuanto a la distribución horaria, aunque se trata casi siempre del mismo tamaño

de buques, el trasiego de la mercancía es muy variada, teniendo un porcentaje de un

37,1% en el rango entre 24 y 36 horas, y un 29% en el rango entre 36 y 48 horas. Esto

puede apreciarse en la Figura 72.

Existe el mismo número de buques de tamaño entre 54.000 y 72.000, que entre

72.000 y 90.000 GT, pero varían sus escalas a lo largo de los años (véase Figura 73).

Estos buques representan el 92,7% de los buques totales que han escalado en Cartagena.

Aunque el intervalo de tamaños es muy estrecho, las escalas no se realizan por el mismo

número de buques, sino que son realizadas por un amplio rango de buques diferentes. De

hecho, el número de buques totales durante el periodo 2010-16 que han escalado en este

rango de tamaño es de 486, realizando de media casi 2 escalas por buque.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20


Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

82




Figura 72. Distribución de horas en puerto para buques petroleros durante el periodo 2010-16.


Figura 73. Distribución de GT para buques petroleros durante el periodo 2010-16.



desagregada por años. Puede apreciarse que el perfil se mantiene constante a lo largo de

todo el periodo analizado. Además, puede notarse como los dos rangos de arqueo bruto

en los que se mueve este tipo de tráfico van alternándose crecimientos y descensos según

el año.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

< 12 12 - 24 24 - 36 36 - 48 48 - 60 60 - 72 72 - 84 84 - 96 > 96

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

< 18.000 18.000 -

36.000

36.000 -

54.000

54.000 -

72.000

72.000 -

90.000

90.000 -

108.000

108.000 -

126.000

126.000 -

144.000

144.000 -

162.000

> 162.000

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

83




Figura 74. Distribución de GT para buques petroleros durante el periodo 2010-16.


84




2.9.TRÁFICO DE BUQUES PORTACONTENEDORES

Los buques portacontenedores son el tipo de buques más regular de todos los

buques analizados. El número de escalas a lo largo de los meses y durante los años de la

muestra son muy regulares, como se muestra en la Figura 76, con un número de escalas

medio de 290 por año. Al ser una carga estandarizada, este tipo de buque no suele estar

mucho tiempo en puerto, siendo el tiempo de escala más común entre 6 y 12 horas. El

muelle de atraque para estos buques es el muelle de Santa Lucía, específico para

contenedores.

Figura 75. Buques portacontenedores que realizan escalas en Cartagena.


Figura 76. Número de escalas por mes de buques portacontenedores durante el periodo 2010-16.


En cuanto al tiempo de estancia en puerto, éste ha ido disminuyendo a lo largo de

los años, concentrándose entre 6 y 12 horas con un porcentaje de 37,9%, seguido del

rango entre 12 y 18 horas con un 23,8% y el rango de menos de 6 horas con un 14%

(véase Figura 77).

El rango de tamaño de buques existentes más común está entre 4.000 y 8.000 GT

con un 47,9% (véase Figura 78), aunque en el año 2016 hay una tendencia hacia rangos

más altos. Además, el 25% de las escalas totales ha sido realizado por un solo buque de

6.362 GT. Adicionalmente, no sólo ha habido buques portacontenedores, sino también

buques de carga general con capacidad en cubierta para contenedores.

0

5

10

15

20

25

30

35


Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

85




Figura 77. Distribución de horas en puerto para buques portacontenedores durante el periodo 2010-16.


Figura 78. Distribución de GT para buques portacontenedores durante el periodo 2010-16.



desagregada por años. En ella puede verse como el rango predominante es entre 4.000 y

8.000 GT desde 2010 hasta 2015, mientras que en el año 2016 hay un aumento del rango

entre 8.000 y 12.000 GT, junto con el rango entre 16.000 y 20.000 GT.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

< 6 6 - 12 12 - 18 18 - 24 24 - 30 30 - 36 36 - 42 42 - 48 > 48

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

5

10

15

20

25

< 4.000 4.000 -

8.000

8.000 -

12.000

12.000 -

16.000

16.000 -

20.000

20.000 -

24.000

24.000 -

28.000

28.000 -

32.000

32.000 -

36.000

> 36.000

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

86




Figura 79. Distribución de GT para buques portacontenedores durante el periodo 2010-16.


87




2.10. TRÁFICO DE BUQUES QUIMIQUEROS

Los buques de productos químicos o buques quimiqueros son los que mayor

número de escalas realizan al cabo del año de manera constante (véase Figura 81), con

un número de escalas medio de 514 por año, siendo un buque cuyas escalas van en

aumento en un 56,3% durante el periodo 2010-16. Los atraques se realizan tanto en el

muelle del Espigón, en el Pantalán, en el muelle Maese o en el muelle Bastarreche.

Figura 80. Buques quimiqueros que realizan escalas en Cartagena.


Figura 81. Número de escalas por mes de buques quimiqueros durante el periodo 2010-16.


Debido a la variación tan grande de arqueo bruto, hay una distribución horaria

variada, siendo el rango más común el que se encuentra entre 12 y 24 horas con un 33,6%,

teniendo un porcentaje muy bajo para estancias menores de 12 horas (2,6%) y para

mayores de 72 horas (4%), como puede verse en la Figura 82.

El tamaño de este tipo de buque se sitúa hasta 45.000 GT con una notable

concentración hasta 30.000 GT (véase Figura 83). Puede encontrarse en un 23,5% de

menos de 5.000 GT, en un 19,5% entre 20.000 y 25.000 GT, en un 17,5% entre 5.000 y

10.000 GT y en un 15,7% entre 25.000 y 30.000 GT. No hay un tamaño de buque

claramente predominante, sin embargo, se sabe que el número de buques ha aumentado

en todos los rangos durante el periodo 2010-16. Asimismo, pueden encontrarse buques

que llegan a realizar incluso 64 escalas por año.

0

10

20

30

40

50

60

70


Núm

ero

de

esca

las

Mes

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Media

88




Figura 82. Distribución de horas en puerto para buques quimiqueros durante el periodo 2010-16.


Figura 83. Distribución de GT para quimiqueros durante el periodo 2010-16.



desagregada por años. Puede observarse como los rangos de menos de 5.000 hasta 15.000

GT y los rangos entre 20.000 y 30.000 GT tienen porcentajes similares a lo largo de los

años, mientras que el rango entre 15.000 y 20.000 tiene una notable diferencia respecto a

los anteriores y posteriores. A partir de 30.000 GT las escalas que se han realizado han

sido mínimas.

0

50

100

150

200

250

< 12 12 - 24 24 - 36 36 - 48 48 - 60 60 - 72 72 - 84 84 - 96 > 96

Núm

ero

de

esca

las

Horas en puerto

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

< 5.000 5.000 -

10.000

10.000 -

15.000

15.000 -

20.000

20.000 -

25.000

25.000 -

30.000

30.000 -

35.000

35.000 -

40.000

40.000 -

45.000

> 45.000

Núm

ero

de

buq

ues

Arqueo bruto GT

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

89




Figura 84. Distribución de GT para quimiqueros durante el periodo 2010-16.


90




3. INVESTIGACIÓN DE LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS DE LOS

BUQUES EN PUERTO

Una vez que se ha analizado el tráfico portuario de los diferentes tipos de buques, se

necesita una estimación del consumo de los grupos generadores a bordo de los buques

que realizan escala en Cartagena para conocer la cantidad de emisiones de los mismos

durante su estancia en puerto, así como, para conocer la energía a suministrar. Para ello,

se ha realizado una muestra de diferentes rangos de tamaño en arqueo bruto (GT) y se ha

consultado a Sociedades de Clasificación2 sobre las características de los generadores

diésel para cada tipo de buque. En cada uno de ellos se han tomado unas consideraciones

específicas que se explicarán en cada uno de los apartados correspondientes.

En los siguientes subapartados (véase 3.1. a 3.10.) se podrá encontrar un estudio y

distribución horaria para cada año de las necesidades energéticas de los distintos tipos de

buques que realizan escala en Cartagena. A partir de la base de datos de las escalas

realizadas por todos los buques que han atracado en el puerto suministrada por la

Autoridad Portuaria de Cartagena, se han dividido según la mercancía que se

transportaba, al igual que en el apartado anterior. Algunas consideraciones que se han

tomado para realizar este estudio son las siguientes:

Tener en cuenta la información acerca de las características técnicas que influyen

en el tipo de instalación de los grupos generadores en cámara de máquinas. Por

ejemplo, conocer si los motores auxiliares son motores duales (capaces de usar

combustibles como fuel-oil, gas-oil y gas), si son motores eléctricos o si utilizan

únicamente fuel-oil y/o gas-oil.

Escoger alrededor de 50 buques como muestra representativa para cada tipo de

buque, realizando ajustes en algunos casos según las necesidades de la estimación

estadística. Por ejemplo, aumentar el número de buques en un rango de arqueo

bruto con pocos datos, eliminar buques que no son significativos para el propio

tráfico de Cartagena, eliminar buques cuya información no está disponible o

incluso realizar estimaciones en base a alguno de los datos obtenidos para

completar la regresión.

Realizar una búsqueda de la potencia de los grupos generadores para cada uno de

los buques de la muestra escogida en cada tipo de buque

Escoger una regresión estadística con un alto coeficiente de correlación,

relacionando la potencia obtenida frente al arqueo bruto (véase Figura 85).

Realizar una distribución de las escalas de todos los buques de una categoría en

cuanto a arqueo bruto, tiempo de estancia en puerto y potencia instalada. Esta

distribución ajustada a la hora (según la fecha de entrada y salida) se ha realizado

para todos los 365 días del año durante el periodo 2010-16. Además, se realiza

una representación de la potencia resultante de todos los buques que realizaron

escala en Cartagena, teniendo en cuenta la simultaneidad de las mismas.

Obtener la distribución de potencia mensual (MWh/mes) y el pico de demanda de

potencia diaria (MWh/día) y horaria (kWh).

Obtener el consumo de combustible a partir de la potencia de los grupos

generadores, el factor de utilización de los mismos en puerto y el consumo

específico para cada tipo de buque (véase Tabla 27).

2 Bureau Veritas: http://www.veristar.com/portal/veristarinfo; American Bureau of Shipping:

http://ww2.eagle.org/en/rules-and-resources/abs-vessel-information.html; Base de datos de Bélgica:

http://www.scheepvaartwest.be; DNV-GL: http://vesselregister.dnvgl.com.

91




Como resultado del estudio que se expondrá en los apartados siguientes, en la

Figura 85 puede observarse las comparaciones entre potencias de los generadores más

destacables que cabe mencionar:

La potencia de los grupos generadores a bordo de los cruceros es bastante mayor

que en el resto de los buques debido a la propia naturaleza y función del buque.

Los buques portacontenedores y los buques frigoríficos tienen una tendencia

parecida, siendo la potencia de los buques frigoríficos mayor debido a las

necesidades de refrigeración de sus bodegas.

Los buques de carga general, los buques graneleros y los buques graneleros de

cereales son muy similares en cuanto a distribución de potencia hasta 20.000 GT.

A partir de ese arqueo bruto, la tendencia de la potencia de los buques de

graneleros de cereales empieza a hacerse ligeramente constante y deja de

aumentar como los buques de carga general y graneleros.

Los buques de transporte de productos químicos y los buques de petróleo crudo

tienen una tendencia similar en cuanto a potencia de grupos generadores. Sin

embargo, los buques quimiqueros tienen una potencia ligeramente mayor.

Aunque a simple vista no puede apreciarse, los buques cementeros se han incluido

en la misma línea de potencia que los buques de carga general debido a la

dificultad de crear una propia regresión con los datos de la muestra y las

similitudes entre ambos tipos de buques.

Los buques gaseros, además de tener una potencia muy elevada, puede apreciarse

como tiene un ligero aumento de potencia hasta el arqueo bruto de 30.000 GT, a

partir del cual se hace constante hasta 80.000 GT. Para buques de arqueo bruto

mayores de 80.000 GT vuelve a tenerse un aumento de potencia.

Figura 85. Resumen de la estimación de potencia de los generadores para diferentes buques en función del

arqueo bruto en el puerto de Cartagena.


0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 100.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s cr

uce

ros

(kW

)

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (e

xce

pto

cru

cero

s) (

kW

)

Arqueo bruto GT

Carga general + cementeros Buques frigoríficos Gaseros

Graneleros de cereales Graneleros Petroleros

Portacontenedores Quimiqueros Cruceros

92




La potencia mostrada en los siguientes apartados con el fin de encontrar una

regresión estadística es la suma de los distintos grupos generadores, es decir, es la

potencia total instalada. Por ejemplo, si un buque tiene tres motores auxiliares de 500 kW,

la potencia total será 1.500 kW, la cual será la que se tratará en los diferentes apartados.

Dado que un buque en puerto no utiliza el 100% de la potencia de estos equipos, es

necesario utilizar un factor que represente la utilización de esa potencia en puerto y un

consumo específico, dados en la Tabla 27.

Tabla 27. Factor de utilización de los grupos generadores y consumo específico de combustible en puerto

para diferentes tipos de buques.

Tipo de buque

Factor de utilización de

grupos generadores en

puerto (%)

Consumo específico de

combustible en puerto

(g/kWh)

Buque de carga general 20% 225

Buque de pasaje o crucero 20% 236

Buque frigorífico 20% 225

Buques de transporte de

gas licuado 40% 278

Buque cementero 20% 225

Buque granelero 20% 222

Buque granelero de

cereales 20% 222

Buque petrolero 40% 237

Buque de transporte de

productos químicos 40% 223

Buque portacontenedores 20% 223


El objetivo de realizar la búsqueda de la potencia de los grupos generadores de cada

tipo de buque es obtener el pico de potencia en kWh y conocer qué tipo de buque es el

que mayor consumo de combustible necesita durante su estancia en puerto, dado que este

último dato está relacionado con el nivel de emisiones contaminantes. El resultado del

estudio que se presenta en los siguientes apartados puede verse en la Tabla 28 y en la

Figura 86. En concreto, en la Tabla 28 puede verse la comparación entre la potencia

máxima registrada y la potencia media de cada tipo de buque. Aunque el buque granelero

tiene una ligera potencia media más alta que el portacontenedores, las ventajas que ofrece

éste último a la hora de instalar la tecnología OPS hace que siga siendo una de las

opciones más acertadas.

El consumo de combustible se ha calculado como consumo medio anual del periodo

de estudio en unidades de toneladas/año para tener en cuenta todas las fluctuaciones de

potencia que se generan diariamente durante el periodo 2010-16. Este cálculo es más

ajustado que extrapolar un consumo específico a partir del pico de potencia, dado que

éste se obtiene en un momento puntual y, en consecuencia, el consumo sería mucho

mayor.

Como puede observarse en la Figura 86, los buques que tienen un mayor consumo

de combustible son los buques de transporte de gas licuado, los buques de transporte de

productos químicos, los cruceros, los buques graneleros de cereales y los buques de

transporte de petróleo crudo. Por ello, cabe esperar que sean los buques que mayores

emisiones emitan a la atmósfera en su estancia en puerto y los de mayor demanda de

energía para la instalación OPS.

93




Tabla 28. Consumo específico de combustible máximo (t/año), demanda de potencia pico (kWh) y demanda

de potencia media (kWh).

Tipo de buque Consumo

(t/año)

Potencia máxima

(kWh)

Potencia media

(kWh)

Buques de transporte de gas licuado 1.493,7 10.900 757,2

Buque de transporte de productos

químicos 3.573,9 6.200 1.827,7

Buque de pasaje o crucero 568,1 5.700 274,6

Buque petrolero 1.759,1 4.800 846,6

Buque portacontenedores 261,3 2.100 133,6

Buque granelero de cereales 727,6 2.000 373,7

Buque granelero 265,2 1.900 136,3

Buque de carga general 233,7 1.200 118,5

Buque frigorífico 75,5 800 38,3

Buque cementero 19,6 500 9,9


Figura 86. Consumo específico de combustible promedio (por demanda de potencia pico) del periodo 2010-

16 en toneladas por año.


Gaseros; 1.493,7Quimiqueros;

3.573,9

Cruceros; 568,1

Petroleros;

1.759,1 Portacontenedores; 261,3

Graneleros de cereales; 727,6

Graneleros;

265,2

Carga general;

233,7

Buques

frigoríficos;

75,5

Graneleros de

cemento; 19,6

Otros

94




3.1. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES DE CARGA GENERAL

Los buques de carga general tienen un rango aproximado de 500 – 45.000 GT. Se

ha tomado una muestra de 41 buques y se ha aplicado la regresión estadística con la que

mejor coeficiente de correlación se obtenía (véase Figura 87). Dado que los buques de

carga general se distribuyen sobre todo en el rango de menos de 5.000 GT, hay una mayor

concentración de puntos en esa zona, teniendo menos datos en rangos de tamaños más

alto debido a la falta de buques en esas zonas. Como resultado se obtiene que la potencia

de grupos generadores se puede estimar por medio de (1).

La demanda de potencia máxima mensual suele producirse entre los meses de

septiembre y octubre (véase Figura 88). La potencia máxima que se ha registrado en todos

los años es de 433,29 MWh/mes. Sin embargo, se ha encontrado un pico de demanda de

28,81 MWh/día en el año 2010, lo que supondría una potencia de 1.200 kWh.

Figura 87. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques de carga general.


A continuación, se muestra en la Figura 88 la distribución de la demanda diaria de

potencia en puerto para el periodo 2010-16. Puede observarse como en el año 2010 se

tienen dos picos de potencia elevados durante los meses de febrero y marzo. Éstos son

debidos a buques de un arqueo bruto entre 12.000 y 40.000 GT realizan escala a la vez y

durante un largo periodo. De hecho, un buque de 32.387 GT estuvo atracado en puerto

durante 41 días.

A partir de la representación gráfico de las series temporales de demanda de

potencia, puede apreciarse que las escalas de buques de carga general suelen realizarse

con frecuencia, con un número de buques que escalan simultáneamente el mismo día entre

1 y 2 de media. Debido a que éstas aumentan con el tiempo y se produce simultaneidad

de las mismas, los picos de potencia en 2016 son cada vez mayores.

y = 1,3282x0,7321

R² = 0,7986

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000 50.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

𝑃𝑔𝑒𝑛 = 1,3282 · 𝐺𝑇0,7321 (1)

95




Figura 88. Demanda de potencia en puerto diaria de buques de carga general durante el periodo 2010-16.


96




3.2. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE CRUCEROS

Los cruceros tienen un mayor número de personas a bordo entre tripulación y

pasajeros, por lo que las necesidades energéticas serán mucho mayores que en otro tipo

de buque, como puede verse en la Figura 85. Dependiendo del tamaño, se pueden

encontrar cruceros con motores dedicados a la propulsión y generadores diésel para los

demás servicios, mientras que otros cruceros tienen propulsión eléctrica, por lo que

disponen de un número de generadores (entre cuatro y seis) para la generación eléctrica

completa del buque, incluyendo propulsión.

Por lo tanto, en el primer caso (véase Figura 89) se han buscado los datos de

generadores diésel de forma directa, mientras que en el segundo caso (véase Figura 90)

se ha buscado la potencia total del buque y la potencia de propulsión para poder obtener

mediante (2) la potencia de los generadores equivalente a los demás buques.

𝑃𝑔𝑒𝑛 = 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑃𝑝𝑟𝑜𝑝𝑢𝑙𝑠𝑖ó𝑛 (2)

Se ha tomado una muestra de 33 buques y se ha aplicado la regresión estadística

con la que mejor coeficiente de correlación se obtenía. Como resultado se obtiene que la

potencia de grupos generadores se puede estimar por medio de (3). Salvo en algunas

excepciones, podría afirmarse que la relación entre la potencia de los generadores

auxiliares y la potencia de propulsión está alrededor de 0,45 (véase Figura 91). Por lo

tanto, las necesidades energéticas de un crucero suelen ser prácticamente la mitad de las

necesidades de propulsión.

Figura 89. Regresión estadística de las necesidades energéticas de los motores generadores de los cruceros.


𝑃𝑔𝑒𝑛 = −1,11923 · 10−6 · 𝐺𝑇2 + 0,3692 · 𝐺𝑇 (3)

y = -1E-06x2 + 0,3692x

R² = 0,8488

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 160.000 180.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

97




Figura 90. Regresión estadística de las necesidades energéticas totales de los cruceros (incluyendo

propulsión).


Figura 91. Relación entre la potencia de propulsión y la potencia de generación de cruceros.



potencia en puerto para el periodo 2010-16. La demanda de potencia máxima mensual

suele producirse entre los meses de septiembre y octubre. La potencia máxima que se ha

registrado en todos los años es 582,29 MWh/mes. Sin embargo, se ha registrado un pico

de demanda de 136,46 MWh/día en el año 2015, lo que supondría una potencia de 5.700

kWh aproximadamente.

y = -2E-06x2 + 0,8107x

R² = 0,9153

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 160.000 180.000

Po

tenci

a m

oto

res

de

pro

puls

ión (

kW

)

Arqueo bruto GT

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 160.000 180.000

Rel

ació

n p

ote

nci

a gen

erac

ión/p

rop

uls

ión

Arqueo bruto GT

98




Estos picos de potencia se generan diariamente de forma individual, ya que las

escalas de este tipo de buques no se enlazan unas con otras durante la noche, sino que se

suelen realizarse durante la mañana en un horario establecido. Además, estos buques no

realizan escala en el puerto de Cartagena todos los días de manera constante. Esto quiere

decir que, aparte de la estacionalidad que sufre este tipo de tráfico portuario por el cual

no hay escalas constantes a lo largo del año, estos buques realizan escalas en puerto cada

tres días de media.

Este último dato se ha calculado teniendo en cuenta la temporada en la que los

cruceros realizan escala durante el año 2016. En ese periodo (marzo – diciembre) se ha

calculado el número de días que transcurren desde la escala de uno o varios buques hasta

la siguiente. Con esta información se ha calculado la frecuencia del número de días que

transcurren entre escalas de cruceros en el puerto de Cartagena. En la Figura 92 puede

verse como lo más frecuente es que un crucero realice una escala tras haber pasado un día

completo desde el crucero anterior, es decir, al día siguiente, con un 39%. Adicionalmente

se ha calculado el número de cruceros que escalan simultáneamente con otros, resultando

un 23,7% de las escalas totales, o un 6% de los 365 días del año.

Figura 92. Frecuencia con la que un crucero escala tras un tiempo en días de otro crucero.


Al realizar un análisis sobre la simultaneidad de cruceros durante el año 2016, se

comprobó que en un 82% se realizan escalas de dos cruceros, en un 14% se realizan

escalas de tres cruceros y en un 4% se realizan escalas de cuatro cruceros.

Sin embargo, ésta no es siempre la causa de tener picos de potencia en la Figura 93.

En ocasiones estos picos de potencia aparecen debido a que ha escalado en el puerto de

Cartagena un crucero de un gran arqueo bruto, como en el caso del mes de julio de 2010.

En otras ocasiones, estos picos se deben a la demanda de potencia de varios cruceros en

diferentes muelles, como en el caso del mes de abril de 2012.

39%

24%

11%9%

6%

3%1%

2%1%

0%1% 1% 1%

0% 0%1%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Fre

cuen

cia

(%)

Tiempo entre escalas (días)

99




Figura 93. Demanda de potencia en puerto diaria de cruceros durante el periodo 2010-16.


10

0




3.3. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES FRIGORÍFICOS

El tráfico de buques frigoríficos es minoritario en el puerto de Cartagena, dado que

realiza un número de escalas muy pequeño y ha estado compuesto durante el periodo

2010-16 por 41 buques, los cuales se han intentado utilizar todos en la muestra a la hora

de buscar una regresión estadística. Se ha buscado la potencia de los generadores

auxiliares de todos ellos, viendo que algunos de éstos tienen una potencia mucho mayor

que en el resto debido, probablemente, por tener capacidad de congelación en sus bodegas

y/o capacidad de llevar en cubierta contenedores frigoríficos. Por ello, se ha realizado una

división en la Figura 94 entre buques frigoríficos con capacidad de congelación y buques

frigoríficos sin esa capacidad. Para la estimación de potencia, dado que los buques con

capacidad de congelación son casos aislados, se tomará la regresión estadística de los

buques sin capacidad de congelación. Como resultado se obtiene que la potencia de

grupos generadores se puede estimar por medio de (4).

Figura 94. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques frigoríficos (con y sin capacidad

de congelación).


𝑃𝑔𝑒𝑛 = 0,2073 · 𝐺𝑇 + 587,4 (4)



suele producirse entre los meses de julio y septiembre. La potencia máxima que se ha

registrado en todos los años es 200,38 MWh/mes. Sin embargo, se ha encontrado un pico

de demanda de 19,22 MWh/día en el año 2016, lo que supondría una potencia de 800


Puede deducirse un tráfico portuario claramente estacional en los meses de verano,

con un número de escalas muy pequeño y espaciado en el tiempo. Los picos de potencia

son producidos normalmente por un solo buque, dado que no es habitual que dos buques

frigoríficos coincidan el mismo día. Por lo tanto, aquellos picos que sean más elevados

que los demás son debidos al propio tamaño y consumo del buque que ha realizado la

escala.

y = 0,2073x + 587,4

R² = 0,5982

y = 1,2225x + 123,42

R² = 0,8769

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

Sin capacidad de congelación Con capacidad de congelación

10

1




Figura 95. Demanda de potencia en puerto diaria de buques frigoríficos durante el periodo 2010-16.


10

2




3.4. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES GASEROS

En esta categoría, tal y como se ha visto en apartados anteriores, se engloba tanto

el transporte de gases licuados del petróleo (LPG) para buques de menos de 50.000 GT y

el transporte de gas natural licuado (LNG) para buques mayores de 50.000 GT, de forma

genérica.

Una práctica habitual de buques de transporte de gas licuado para cierto tamaño es

recircular parte de ese gas para la propulsión, por lo que pueden llevar motores duales

que funcionen tanto con combustible diésel como con gas. En ese caso, se ha estimado

un porcentaje de la potencia instalada que va destinada a propulsión y la que va destinada

como propio generador auxiliar. Por otra parte, hay otro tipo de buques que optan por

disponer tanto de generadores diésel como de generadores de vapor, teniendo en cuenta

en este caso únicamente la potencia de los generadores diésel. Por último, hay buques que

simplemente disponen de generadores diésel, por lo que estos buques no tienen ninguna

dificultad en el tratamiento de los datos. Se ha tomado una muestra de 52 buques y se ha

aplicado la regresión estadística de la Figura 96 con la que mejor coeficiente de

correlación se obtenía.

Como resultado se obtiene que la potencia de grupos generadores se puede estimar

por medio de (5). En esta regresión puede apreciarse como se tiene un ligero aumento de

potencia hasta el arqueo bruto de 30.000 GT, a partir del cual se hace constante hasta

80.000 GT. Para buques de arqueo bruto mayores de 80.000 GT vuelve a tenerse un

aumento de potencia bastante pronunciado.

Figura 96. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques gaseros incluyendo generadores

diésel y duales.


𝑃𝑔𝑒𝑛 = 2,59708 · 10−11 · 𝐺𝑇3 − 4,13079 · 10−6 · 𝐺𝑇2 + 0,20399 · 𝐺𝑇 + 422,6181 (5)

y = 3E-11x3 - 4E-06x2 + 0,204x + 422,62

R² = 0,9005

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 160.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

10

3





potencia en puerto para el periodo 2010-16. La demanda de potencia máxima mensual no

tiene un periodo específico, dado que no es un tráfico tan estacional como otros. Por ello,

puede encontrarse un pico tanto en meses de invierno como en el año 2010, como en

meses de primavera y verano como en el año 2012.

La potencia máxima que se ha registrado en todos los años es 2243,23 MWh/mes.

Sin embargo, se ha registrado un pico de demanda de 261,01 MWh/día en el año 2010,

lo que supondría una potencia de 10.900 kWh aproximadamente. La demanda de potencia

ha ido disminuyendo con los años, dado que también se ha reducido el número de escalas

y el arqueo bruto de los buques que realizan escala.

Tal y como puede apreciarse en la Figura 98, ha habido un descenso del 62,9% del

número de escalas de buques gaseros en 2016 respecto al 2010. Por ello, también ha

habido un descenso en el número de buques que estaban atracados simultáneamente

(véase Figura 97). De hecho, en el año 2010 se produjeron escalas de este tipo de buques

en un 72,1% de los días del año, de las cuales podían encontrarse hasta seis buques en

puerto. Sin embargo, en el año 2016 sólo se produjeron escalas en un 27,9% de los días

del año, donde el máximo de buques que han atracado de forma simultánea ha sido tres,

en una sola ocasión.

Los picos de potencia que se encuentran en años como 2010 y 2012 son producidos

por la demanda de varios buques atracados en puerto. Sin embargo, los picos registrados

en años como 2016 donde el número de escalas es menor que en los años anteriores, son

debido a la propia demanda de un buque debido que tiene un mayor arqueo bruto que los

demás buques que han realizado escala durante el año.

Figura 97. Número de gaseros atracados simultáneamente en 2010 y 2016.


27,9%

33%

25%

8%5%

1,1% 0,3%

72,1%

25%

2,7%0,3% 0% 0% 0%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

0 1 2 3 4 5 6

Fre

cuen

cia

(%)

Número de buques atracados en un día

2010 2016

10

4




Figura 98. Demanda de potencia en puerto diaria de buques gaseros durante el periodo 2010-16.


10

5




3.5. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES CEMENTEROS

Al igual que en el tráfico de buques frigoríficos, el de buques cementeros es

minoritario en el puerto de Cartagena, dado que realiza un número de escalas muy

pequeño y ha estado concentrado durante el periodo 2010-16 en 24 buques en un rango

de tamaño entre 3.000 y 6.000 GT.

Se ha buscado la potencia de los generadores auxiliares de todos ellos, pero no se

ha conseguido una regresión estadística adecuada debido a la concentración de datos en

un mismo rango (véase Figura 99), obteniendo un coeficiente de correlación de 0,0527.

Por ello, se ha decidido añadir estos buques a la regresión de buques de carga general en

la Figura 100 debido a las similitudes técnicas de ambos, con objeto de utilizar la potencia

obtenida mediante su regresión.

Figura 99. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques cementeros.


Figura 100. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques cementeros y de carga general.


R² = 0,0527

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

y = 1,3282x0,7321

R² = 0,7986

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000 50.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

Carga general Cementero

10

6




Como resultado se obtiene que la potencia de grupos generadores se puede estimar

por medio de (6).

𝑃𝑔𝑒𝑛 = 1,3282 · 𝐺𝑇0,7321 (6)



tiene un periodo específico, dado que no es un tráfico estacional. La potencia máxima que

se ha registrado en todos los años es 59,09 MWh/mes. Sin embargo, se produjo un pico

de demanda de 11,89 MWh/día en el año 2011, lo que supondría una potencia de 500


Dado que este tipo de buques no realizan un gran número de escalas en puerto, no

suele haber simultaneidad. Sin embargo, ha habido casos donde se ha producido un pico

de demanda por haber dos buques atracados, como los picos resultantes del año 2010. Por

otra parte, el pico de potencia del año 2011 es producido por un solo buque de casi 30.000

GT con una gran demanda energética.

Aunque en principio podría deducirse por la Figura 101 que el número de escalas

ha disminuido con el paso de los años desde 2010, los datos demuestran que el número

de escalas ha sido fluctuante durante el periodo 2010-16 con aumentos y descensos del

número de escalas. De hecho, en el año 2015 se aumentó un 33,3% las escalas de buques

cementeros en puerto, pero la demanda de potencia anual es un 73,5% más baja. Esto

último es debido a que en el año 2010 los atraques en puerto fueron de buques de un

tamaño relativamente mayor y de forma simultánea con el buque de 3.375 GT que realiza

el 55% de las escalas en Cartagena, tal y como se mencionó en el apartado 2.5.

10

7




Figura 101. Demanda de potencia en puerto diaria de buques cementeros durante el periodo 2010-16.


10

8




3.6. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES GRANELEROS DE CEREALES

Los graneleros que transportan cereales se encuentran en un rango entre 1.500 y

65.000 GT. Se ha tomado una muestra de 63 buques y se ha aplicado la regresión

estadística con la que mejor coeficiente de correlación se obtenía.

Aunque en algunos tramos se tienen diferencias considerables de potencia, en

general se tiene una regresión uniforme de datos y una correlación adecuada (véase Figura

102). Podría decirse que la potencia aumenta hasta 30.000 GT aproximadamente, y a

partir de ahí se mantiene constante con una ligera tendencia a ascender. Se necesitarían

tamaños de buques mucho más grandes (> 140.000 GT) para tener un aumento de 500

kW respecto a la potencia constante del rango entre 30.000 y 60.000 GT. Como resultado

se obtiene que la potencia de grupos generadores se puede estimar por medio de (7).

Figura 102. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques graneleros de cereales.


𝑃𝑔𝑒𝑛 = 2,78589 · 10−11 · 𝐺𝑇3 − 3,60585 · 10−6 · 𝐺𝑇2 + 0,1506 · 𝐺𝑇 − 99,9688 (7)



suele producirse entre los meses de octubre y diciembre, aunque no es un tráfico

estacional y este consumo suele ser relativamente constante durante el año. La potencia

máxima que se ha registrado en todos los años es 567,78 MWh/mes. Sin embargo, se ha

encontrado un pico de demanda de 48,95 MWh/día en el año 2012, lo que supondría una

potencia de 2.000 kWh aproximadamente.

Una característica peculiar de este tipo de tráfico es que entre los años 2011 y 2016

el número de escalas es un 400% mayor que en el año 2010. De hecho, en el año 2010 no

hubo atraques de graneleros de cereales en un 66,3% de los días del año, mientras que en

el año 2012 no hubo atraques sólo en un 4,6% de los días del año. Durante 2012, hubo

entre dos y tres buques simultáneamente, llegando a haber hasta ocho buques en

determinadas ocasiones.

y = 3E-11x3 - 4E-06x2 + 0,1506x - 99,969

R² = 0,8662

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

10

9




Figura 103. Demanda de potencia en puerto diaria de buques graneleros de cereales durante el periodo

2010-16.


11

0




3.7. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES GRANELEROS

Los graneleros que transportan minerales y otros materiales que no sean cereales se

encuentran en un rango entre 1.000 y 40.000 GT. Se ha tomado una muestra de 44 buques

y se ha aplicado la regresión estadística con la que mejor coeficiente de correlación se

obtenía, como puede verse en la Figura 104. Como resultado se obtiene que la potencia

de grupos generadores se puede estimar por medio de (8).

Figura 104. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques graneleros.


𝑃𝑔𝑒𝑛 = 0,0661 · 𝐺𝑇 + 335,24 (8)

Al contrario que en los graneleros de cereales que siguen una línea de tendencia

cúbica, estos graneleros se adaptan a una línea de tendencia recta con un coeficiente de

correlación incluso mayor.



suele producirse entre los meses de agosto y noviembre. La potencia máxima que se ha

registrado entre 2010 y 2016 es 417,87 MWh/mes. Sin embargo, se produjo un pico de

demanda de 45,52 MWh/día en el año 2010, lo que supondría una potencia de 1.900 kWh

aproximadamente.

Aunque en la Figura 105 aparezca que en el año 2010 se tiene una demanda de

potencia más alta que en el resto de los años, ésta no es debida a un mayor número de

escalas, sino a la simultaneidad de escalas de hasta tres buques de gran arqueo bruto. Por

otra parte, en el año 2014 hubo un aumento del 121% en cuanto al número de escalas, con

simultaneidad de hasta seis buques. Sin embargo, el arqueo bruto de los buques que

estuvieron atracados en el 2014 era menor que los del 2010. Finalmente, los picos de

potencia que se registraron en años como 2014, 2015 y 2016 son debidos a la demanda

simultánea entre tres y seis buques de diferentes tamaños.

y = 0,0661x + 335,24

R² = 0,8937

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

11

1




Figura 105. Demanda de potencia en puerto diaria de buques graneleros durante el periodo 2010-16.


11

2




3.8. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES PETROLEROS

El tráfico de buques petroleros es comparable con el tráfico de buques de cemento,

dado que ambos se encuentran concentrados en un rango muy pequeño de tamaño. En

este caso, aunque el número de escalas es muchísimo mayor, el rango entre 60.000 y

80.000 GT concentra el 92,7% de los buques petroleros. Por lo tanto, no se ha podido

obtener una regresión estadística adecuada con los petroleros de la muestra debido a tres

razones: se tiene un coeficiente de correlación de 0,0408 como puede verse en la Figura

106, los buques se concentran muy claramente en dos rangos, y tienen una diferencia de

potencias muy amplia para un mismo tamaño.

Figura 106. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques petroleros que escalan en el

puerto de Cartagena.


Aunque los buques de productos químicos pueden tener similitudes técnicas y de

construcción con los buques de transporte de petróleo crudo, se ha demostrado que los

buques quimiqueros tienen una línea de tendencia que queda ligeramente superior a la

que podría encajar con los buques petroleros (véase Figura 85).

La solución que se ha determinado en este caso ha sido añadir a la muestra de

buques que escalan en el puerto de Cartagena, otros buques de transporte de petróleo

crudo (Tanker) en diferentes tamaños para poder obtener una línea de tendencia de

potencia de generadores de manera global. Puede observarse en la Figura 107 que a partir

de 60.000 GT sigue apareciendo una amplia gama de potencias para el mismo tamaño,

además de que no se han encontrado buques en el rango entre 100.000 y 150.000 GT

debido a las características de transporte de petróleo crudo. Como resultado se obtiene

que la potencia de grupos generadores se puede estimar por medio de (9).

R² = 0,0408

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 100.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

11

3




Figura 107. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques petroleros a nivel mundial.


𝑃𝑔𝑒𝑛 = 70,862 · 𝐺𝑇0,3317 (9)

Aunque la equivalencia entre toneladas de peso muerto TPM y arqueo bruto GT no

está definida, se ha determinado una relación lineal entre ambas unidades para buques de

transporte de petróleo crudo. Asimismo, indicar que dentro de la clasificación no se han

encontrado buques entre 167.300 y 296.200 TPM. Esta relación puede determinarse de

manera aproximada mediante la Tabla 29 o mediante la siguiente expresión:

𝐺𝑇 = 0,5273 · 𝑇𝑃𝑀 ; 𝑅2 = 0,991 (10)

Tabla 29. Clasificación general de los petroleros según las toneladas de peso muerto (TPM) y equivalencia

aproximada en arqueo bruto (GT).

Tipo de petrolero TPM (t) GT (t)

Coastal Tanker (Costeros) < 16.500 < 11.000

General Purpose Tanker (Multipropósito) 16.500 – 25.000 11.000 – 17.800

Handysize Tanker 25.000 – 45.000 17.800 – 28.000

Panamax 55.000 – 80.000 35.000 – 40.000

Aframax 75.000 – 120.000 39.000 – 65.000

Suezmax 120.000 – 200.000 65.000 – 110.000

Very Large Crude Carrier (VLCC) 200.000 – 320.000 110.000 – 162.000

Ultra Large Crude Carrier (ULCC) > 320.000 > 162.000




suele producirse entre los meses de agosto y noviembre. La potencia máxima que se ha

registrado en todos los años es 1.455,38 MWh/mes. Sin embargo, el pico de demanda de

115,16 MWh/día fue en el año 2010, lo que supondría una potencia de 4.800 kWh

aproximadamente.

y = 70,862x0,3317

R² = 0,6467

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 160.000 180.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

11

4




El número de escalas de petroleros crece desde el 2010 hasta el 2012 en un 98,6%,

mientras que desde el 2012 hasta el 2016 vuelve a decaer en un 17,7%. Aun así, en el

2016 se tiene un número de escalas un 63,4% mayor que en el 2010. Sin embargo, la

demanda de potencia más elevada se encuentra en 2010 aunque tenga el menor número

de escalas registrado.

El perfil de demanda de potencia es similar durante el periodo 2010-16, teniendo

picos de potencia en algunas ocasiones debido a la simultaneidad de escalas de hasta cinco

buques en el muelle, como es el caso del pico registrado en 2010.

Figura 108. Demanda de potencia en puerto diaria de buques petroleros durante el periodo 2010-16.


11

5




3.9. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES PORTACONTENEDORES

Los buques portacontenedores se encuentran en un rango entre 2.500 y 20.000 GT,

aunque se registró alguna escala con buques de mayor tamaño, pero se eliminan de la

regresión por no ser representativos. Además, no se tienen buques que hayan escalado en

un intervalo de 12.000 a 16.000 GT, por lo que esa franja está vacía en la representación.

Se ha tomado una muestra de 46 buques y se ha aplicado la regresión estadística con la

que mejor coeficiente de correlación se obtenía, tanto en relación con el tamaño en arqueo

bruto (véase Figura 109) como en relación con uno de los parámetros más característicos

de este tipo de buques, la capacidad de carga en TEUS (véase Figura 110). En este caso,

dado que se obtiene un coeficiente de correlación mayor para la relación con arqueo bruto,

se usará la fórmula obtenida mediante esa regresión. Una característica a tener en cuenta

en ambas regresiones es la ausencia de buques entre 12.000 y 16.000 GT debido al propio

tráfico portuario de Cartagena. Como resultado se obtiene que la potencia de grupos

generadores se puede estimar por medio de (11).

Figura 109. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques portacontenedores.




suele producirse entre los meses de diciembre y febrero. La potencia máxima que se ha

registrado en todos los años es 324,12 MWh/mes. Sin embargo, se ha encontrado un pico

de demanda de 49,42 MWh/día en el año 2013, lo que supondría una potencia de 2.100


y = 4E-06x2 + 0,1331x

R² = 0,7697

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 20.000

Po

tenci

a to

tal

auxil

iar

(kW

)

Arqueo bruto GT

𝑃𝑔𝑒𝑛 = 4,21728 · 10−6 · 𝐺𝑇2 + 0,1331 · 𝐺𝑇 (11)

11

6




En general, el perfil de demanda de potencia no varía demasiado durante el periodo

2010-16, teniendo una demanda media de 3 MWh/día. En ocasiones se registran picos de

potencia como en el mes de diciembre del 2010 debido al atraque simultáneo de hasta

cuatro buques en el puerto de Cartagena. Sin embargo, los picos del mes de diciembre de

2013 y en el mes de enero de 2014 son debidos al atraque de un solo buque de gran arqueo

bruto.

Figura 110. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques portacontenedores en función

del número de contenedores TEUs.


y = 0,0003x2 + 1,5622x

R² = 0,7494

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Po

tenci

a to

tal

auxil

iar

(kW

)

TEUs

11

7




Figura 111. Demanda de potencia en puerto diaria de buques portacontenedores durante el periodo 2010-

16.


11

8




3.10. NECESIDADES ENERGÉTICAS DE BUQUES QUIMIQUEROS

Los buques de transporte de productos químicos o quimiqueros se encuentran en un

rango entre 1.500 y 85.000 GT. Se ha tomado una muestra de 57 buques y se ha aplicado

la regresión estadística con la que mejor coeficiente de correlación se obtenía (véase

Figura 112). Dado que hay una mayor distribución de buques para menos de 30.000 GT,

existe una mayor concentración de puntos en esa zona para tener una mejor definición de

la misma, mientras que para buques de mayor tamaño se tiene un número menor de

puntos. Aunque estos buques tienen características similares a los buques petroleros,

tienen una potencia de generadores ligeramente mayor (véase Figura 85). Como resultado

se obtiene que la potencia de grupos generadores se puede estimar por medio de (12).

Figura 112. Regresión estadística de las necesidades energéticas de buques quimiqueros.


𝑃𝑔𝑒𝑛 = 108,61 · 𝐺𝑇0,3062 (12)



tiene un periodo específico, dado que es muy constante a lo largo del año. La potencia

máxima que se ha registrado en todos los años es 2.039,90 MWh/mes. Sin embargo, el

pico de demanda fue de 148,34 MWh/día en el año 2012, lo que supondría una potencia

de 6.200 kWh aproximadamente.

En general, el perfil de demanda de potencia no varía demasiado durante el periodo

2010-16, teniendo una demanda media de 45 MWh/día. Adicionalmente, no se tienen

picos de potencia significativamente más altos que la demanda de potencia general.

Teniendo en cuenta que este tipo de tráfico es el que tiene el mayor número de escalas,

durante el periodo 2010-16 se registraron hasta nueve buques de transporte de productos

químicos simultáneamente.

y = 108,61x0,3062

R² = 0,8441

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000

Po

tenci

a gen

erad

ore

s (k

W)

Arqueo bruto GT

11

9




Figura 113. Demanda de potencia en puerto diaria de buques quimiqueros durante el periodo 2010-16.


12

0




4. ANÁLISIS DE LAS ALTERNATIVAS PARA LA INSTALACIÓN DE

SISTEMAS DE GENERACIÓN DE POTENCIA BASADOS EN

ENERGÍAS RENOVABLES

El objetivo del proyecto es minimizar al máximo las emisiones contaminantes de los

buques en puerto, por lo que las opciones más favorables serán aquellos buques que

tengan un mayor consumo de combustible y un mayor consumo energético en puerto. En

el caso de seleccionar dos tipos de buque por dársena, se elegirían los cruceros y

portacontenedores para la dársena de Cartagena y los buques de transporte de cereal a

granel y buques de transporte de petróleo crudo en la dársena del Valle de Escombreras.

En este caso, no se ha seleccionado los buques de transporte de gas licuado y los buques

quimiqueros debido a los riesgos derivados de la mercancía que transportan.

Tabla 30. Potencia total necesaria en cada dársena del puerto según el tipo de buque seleccionado en el caso

de que todos los buques seleccionados utilizasen la tecnología OPS.

Dársena de Cartagena Dársena del Valle de Escombreras

Cruceros 5.700 Graneleros de cereales 2.000

Portacontenedores 2.100 Petroleros 4.800

Total (kWh) 7.800 Total (kWh) 6.800


En cuanto a la instalación para buques portacontenedores y cruceros, éstos son los

buques que se encuentran en la dársena más cercana al núcleo urbano. La mayor ventaja

de esta instalación es que se trata de un tipo de buque que realiza escala regularmente.

Por ejemplo, los cruceros que hacen escala varias veces al año son de las navieras AIDA

Cruises, Thompson Cruises y P&O Cruises. Mientras, los buques portacontenedores son

de navieras como W.E.C. Lines, Sloman Neptun y OPDR. La diferencia entre ambos

tipos de buque es que la frecuencia de las escalas de los cruceros es menor, pero consumen

en puerto mayor energía; mientras que los buques portacontenedores realizan un número

de escalas mucho mayor, pero consumen menos energía en puerto. Esta circunstancia

puede dar lugar a la posibilidad de negociar con los armadores para implantar esta

tecnología tanto en los buques actuales como en los buques de nueva construcción.

Los buques que atracan en la dársena del Valle de Escombreras son buques que

realizan un alto número de escalas realizadas por diferentes buques, por lo que un mismo

buque no suele volver al puerto. Por ejemplo, el número total de buques petroleros que

han realizado escala durante el periodo 2010-16 son 524. Sin embargo, el 54,2% sólo ha

realizado una escala mientras que el 24% ha realizado dos escalas a lo largo de todo el

periodo. En este caso, la instalación de esta tecnología a los buques de transporte a granel

líquido y sólido sería más difícil a corto plazo.

Sin embargo, se va a partir de la hipótesis de que la normativa obligue a todos los

buques a utilizar la tecnología Onshore Power Supply para poder atracar en el puerto, por

lo que se va a dimensionar con la potencia total obtenida de las necesidades energéticas

de los apartados anteriores. Además, dado que los cruceros y los petroleros funcionan en

su mayoría con 60 Hz, y que los graneleros y los portacontenedores funcionan con ambas

frecuencias, se necesitará instalar un transformador de frecuencia en puerto.

Con el objetivo de realizar el dimensionamiento de la instalación de 14,6 MWh, se

procede al análisis de las posibilidades de generación de energía mediante instalaciones

de diferentes fuentes de energías renovables. En este caso, se procederá a analizar

instalaciones de tipo solar, eólica terrestre, eólica marina y la combinación de solar-eólica

terrestre.

12

1




4.1. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN SOLAR

La generación de energía a partir de la radiación solar es una tecnología muy estudiada,

resultando paneles solares fotovoltaicos de mejor rendimiento y que generan menores

costes de mantenimiento. Estos paneles, aunque invadirían un gran espacio en la zona

portuaria para obtener el máximo de potencia disponible, no tendría un gran impacto

medioambiental o visual, dado que se aprovecharían espacios como tejados de edificios

públicos. Sin embargo, el aumento de capacidad estaría limitado debido al poco terreno

disponible, teniendo que utilizar zonas más alejadas de puerto y poco conectadas entre sí,

por lo que se generaría un coste de transporte de la energía.

Se puede obtener la potencia que se genera a través de la radiación solar [41]

mediante la siguiente expresión:

𝐸𝑠 =𝐺𝑑𝑚(𝛼, 𝛽) · 𝑃𝑚𝑝 · 𝑃𝑅

𝐺𝑐𝑒𝑚 (13)

donde 𝐺𝑑𝑚(𝛼, 𝛽) es la radiación solar media anual en kWh/m2, 𝑃𝑚𝑝 es la potencia pico

del panel solar fotovoltaico seleccionado en kW, 𝑃𝑅 es el rendimiento final de la

instalación y 𝐺𝑐𝑒𝑚 es la constante de irradiación en kW/m2.

Con el fin de obtener todos estos parámetros, se consultan los datos registrados

durante 2016 sobre radiación solar y se calculan las pérdidas que se pueden obtener por

sombras según el ángulo de latitud 𝜙 del puerto de Cartagena, el ángulo de azimut 𝛼

según la inclinación del sol que se tomará constante y nulo, y el ángulo de inclinación de

la placa 𝛽. Teniendo en cuenta que la latitud es 37,6 grados, se utilizará la siguiente

expresión para calcular el porcentaje de pérdidas por sombras:

𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠(%) = 100 · [1,2 · 10−4 · (𝛽 − 𝜙 + 10)2 + 3,5 · 10−5𝛼2] (14)

Se calculará la radiación solar mensual y se le aplicarán las pérdidas por sombras

en función del ángulo de inclinación de la placa. Así, se escogerá el ángulo de inclinación

que tenga un valor medio anual más alto (véase Tabla 32). En este caso, el ángulo de la

placa fotovoltaica será de 30 grados. Por lo tanto, se tendrá una potencia solar media

anual de 153,8 kWh/m2 y una potencia solar total de 1845 kWh/año·m2, lo que supondría

una potencia de 210,6 Wh/m2.

Tabla 31. Valores de potencia obtenida mediante la radiación solar incluyendo las pérdidas por sombras

para una inclinación de la placa fotovoltaica de 30º.

Potencia solar con pérdidas por sombras

Potencia media máxima (kWh/m2) 153,8

Potencia anual (kWh/año·m2) 1845

Potencia horaria (Wh/m2) 210,6


Se escoge una placa fotovoltaica modelo KD320GH-4YB del fabricante Kyocera

con una potencia pico de 320 W, unas dimensiones de 1662 mm de longitud y 1320 mm

de ancho, obteniendo un área de placa de 2 m2. Por lo tanto, la potencia pico se tomará

como 0,32 kW y la constante de irradiación se tomará como 1,366 kW/m2.




Tabla 32. Cálculo de la radiación solar mensual y promedio anual en kW/m2 según el ángulo de inclinación de la placa fotovoltaica.

Ángulo/Mes Enero Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ag. Sep. Oct. Nov. Dic. Promedio

0 71,8 82,5 143,9 162,5 206,7 220,1 211,7 197,8 151,8 100,8 77,1 50,9 139,8

5 74,1 85,2 148,6 167,9 213,6 227,4 218,7 204,4 156,8 104,2 79,7 52,6 144,4

10 76,0 87,4 152,5 172,2 219,0 233,2 224,3 209,6 160,9 106,9 81,7 53,9 148,1

15 77,5 89,0 155,3 175,4 223,2 237,6 228,5 213,5 163,9 108,9 83,3 55,0 150,9

20 78,4 90,1 157,2 177,6 225,9 240,6 231,4 216,2 165,9 110,2 84,3 55,6 152,8

25 78,9 90,7 158,2 178,7 227,3 242,0 232,8 217,5 166,9 110,9 84,8 56,0 153,7

30 78,9 90,7 158,2 178,7 227,3 242,1 232,8 217,5 167,0 110,9 84,8 56,0 153,8

35 78,5 90,2 157,3 177,7 226 240,7 231,5 216,3 166,0 110,3 84,3 55,7 152,8

40 77,5 89,1 155,4 175,5 223,3 237,8 228,7 213,7 164,0 108,9 83,3 55,0 151,0

45 76,1 87,5 152,6 172,3 219,2 233,4 224,5 209,8 161,0 107,0 81,8 54,0 148,3

50 74,2 85,3 148,8 168,1 213,8 227,7 219,0 204,6 157,0 104,3 79,8 52,7 144,6

55 71,9 82,6 144,1 162,7 207,0 220,4 212,0 198,1 152,0 101,0 77,2 51,0 140,0

60 69,0 79,3 138,4 156,3 198,8 211,7 203,6 190,3 146,0 97,0 74,2 49,0 134,5

65 65,7 75,5 131,8 148,8 189,3 201,6 193,9 181,2 139,0 92,4 70,6 46,6 128,0

70 61,9 71,2 124,2 140,3 178,4 190,0 182,7 170,7 131,0 87,0 66,6 43,9 120,7

75 57,7 66,3 115,6 130,6 166,2 176,9 170,2 159,0 122,0 81,1 62,0 40,9 112,4

80 52,9 60,9 106,2 119,9 152,5 162,4 156,2 146,0 112,0 74,4 56,9 37,6 103,2

85 47,7 54,9 95,7 108,1 137,6 146,5 140,9 131,6 101,0 67,1 51,3 33,9 93,0

90 42,1 48,4 84,4 95,3 121,2 129,1 124,1 116,0 89,0 59,1 45,2 29,8 82,0


12

3




El rendimiento de la instalación o Performance Ratio (PR) es el factor de

rendimiento global del sistema en el que se tienen en cuenta las pérdidas energéticas

asociadas a los rendimientos de conversión de corriente continua a alterna, de seguimiento

del punto de máxima potencia del inversor y al hecho de que el rendimiento de las células

solares es inferior al que indica el valor de su potencia nominal, debido a que el valor de

la temperatura de operación suele ser notablemente superior a 25ºC. Este parámetro puede

calcularse como:

𝑃𝑅 = 1 −𝐺𝑑𝑚(𝛼, 𝛽) · 𝑆𝑚𝑝 · 𝜂𝑚𝑝

𝑃𝑚𝑝 (15)

donde 𝐺𝑑𝑚(𝛼, 𝛽) es la radiación solar en Wh/m2, 𝑆𝑚𝑝 es la superficie de la placa

fotovoltaica en m2, 𝜂𝑚𝑝 es el rendimiento de la placa fotovoltaica y 𝑃𝑚𝑝 es la potencia

pico de la placa fotovoltaica en Wh.

En cuanto a la instalación de placas solares se consideran las tres posibilidades de

estudio:

C: Número de placas a instalar en la superficie de la dársena de Cartagena.

C+V1: Número de placas a instalar en la superficie de la dársena de

Cartagena y en la superficie cercana al puerto de la dársena de Valle de

Escombreras.

C+V1+V2: Número de placas a instalar en la superficie de la dársena de

Cartagena y Valle de Escombreras.

Así, el número de placas fotovoltaicas de unas determinadas dimensiones, se puede

calcular como:

𝑁𝑖 =𝑆𝑖 · 𝐶𝑆

𝑆𝑚𝑝 (16)

donde 𝑁𝑖 es el número de placas, 𝑆𝑖 es la superficie total de cada una de las tres

posibilidades en m2, 𝐶𝑆 es el coeficiente de aprovechamiento de la superficie y 𝑆𝑚𝑝 es la

superficie de la placa fotovoltaica en m2.

El coeficiente de aprovechamiento no está definido mediante una fórmula explícita,

sin embargo, puede calcularse de manera aproximada mediante la relación entre el área

proyectada ocupada por las placas solares y el área total disponible en los tejados. Puesto

que se disponen de fotografías aéreas de algunas instalaciones existentes, se ha calculado

la relación entre el área proyectada de las placas y el área total, resultando un coeficiente

aproximadamente de 0,35. En la Figura 114 puede verse en cálculo de algunos de los

ejemplos tomados para el cálculo de este coeficiente, donde 𝐴𝐷𝐼𝑆𝑃𝑂𝑁𝐼𝐵𝐿𝐸 es el área total

del tejado donde se instalan las placas solares y 𝐴𝑃𝐿𝐴𝐶𝐴𝑆 es el área proyectada de todas

las placas. Así, el coeficiente de aprovechamiento será la relación entre 𝐴𝐷𝐼𝑆𝑃𝑂𝑁𝐼𝐵𝐿𝐸 y

𝐴𝑃𝐿𝐴𝐶𝐴𝑆, cuyo resultado es aproximadamente el valor descrito. Este coeficiente se ha

calculado debido a que en esta etapa del proyecto no es viable calcular los espacios

necesarios entre placas para cada uno de los tejados disponibles.

12

4




Figura 114. Ejemplos tomados para el cálculo del coeficiente de aprovechamiento en Bigastro (izquierda)

y la Cofradía de Pescadores de Cartagena (derecha).


Se ha comprobado que no hay una diferencia significativa entre elegir o no las

superficies más alejadas del Valle de Escombreras (véase Tabla 33), dado que aún con

todas las placas disponibles no se alcanzaría la potencia necesaria a suministrar en el

puerto. Por lo que se ha escogido la opción de utilizar los paneles en Cartagena y en las

zonas cercanas a puerto del Valle de Escombreras (opción C+V1).

Tabla 33. Cálculo del número de placas solares a instalar.

Posibilidad Superficie disponible (m2) Número de paneles

C 29.087,8 5.091

C+V1 114.545,1 20.046

C+V1+V2 163.866,6 28.677


Con el fin de conocer las necesidades energéticas máximas de cada mes para cada

tipo de buque, se ha escogido el máximo mensual de cada año entre 2010 y 2016 por ser

la posibilidad más restrictiva. Por lo tanto, la potencia necesaria a suministrar en cada

mes por los paneles solares puede verse en la Tabla 34 y Figura 115. La potencia que

puede suministrarse a partir de los paneles se debe calcular, de igual manera, para todos

los meses calculando la radiación solar, el performance ratio y la energía total obtenida

con el número de paneles seleccionado, que puede verse en la Tabla 35.

12

5




Tabla 34. Necesidades energéticas mensuales de cada tipo de buque.

Mes Cruceros

(MW/mes)

Portacontenedores

(MW/mes)

Graneleros

(MW/mes)

Petroleros

(MW/mes)

Enero 92,5 229,1 567,8 764,4

Febrero 37,4 179,8 386,5 932,9

Marzo 179,1 193,5 567,5 657,2

Abril 420,4 155,1 351,9 889,4

Mayo 437,3 150,0 295,0 873,2

Junio 223,5 165,3 400,2 862,3

Julio 346,0 146,4 435,7 851,8

Agosto 353,9 195,5 507,3 990,6

Septiembre 582,3 119,5 520,8 1001,2

Octubre 473,8 131,1 537,8 1455,4

Noviembre 483,5 143,9 562,5 1354,2

Diciembre 138,6 324,1 533,2 1005,6


Figura 115. Necesidades energéticas mensuales de cada tipo de buque.


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600


Dem

and

a d

e en

ergía

(M

W/m

es)

Mes

Cruceros Portacontenedores Graneleros Petroleros

12

6




Tabla 35. Radiación solar, performance ratio y energía total obtenida.

Mes Gdm (kWh/

mes·m2)

Gdm

(Wh/m2) PR

Ep

(kWh/mes)

Ep*N

(MWh/mes)

Enero 78,9 106,1 0,90 33,42 900,4

Febrero 90,7 130,3 0,88 37,48 1079,5

Marzo 158,2 212,7 0,81 59,85 1612,4

Abril 178,7 248,2 0,78 64,90 1806,9

Mayo 227,3 305,6 0,72 77,02 2075,1

Junio 242,1 336,2 0,70 78,86 2195,6

Julio 232,8 312,9 0,72 78,15 2105,5

Agosto 217,5 292,4 0,74 74,92 2018,5

Septiembre 167,0 231,9 0,79 61,78 1720,2

Octubre 110,9 149,1 0,86 44,94 1211,0

Noviembre 84,8 117,8 0,89 35,50 988,4

Diciembre 56,0 75,3 0,93 24,44 658,6


En este caso, se conseguiría suministrar energía suficiente para los buques de la

dársena de Cartagena (cruceros y portacontenedores). Sin embargo, sólo podría

suministrarse energía suficiente para los buques de la dársena del Valle de Escombreras

(graneleros de cereales y petroleros) en los meses de verano. En ningún caso podría

suministrarse energía suficiente para ambas dársenas, ni tan siquiera en los meses de

mayor radiación solar. En la Tabla 36 y la Figura 116 se muestra la potencia necesaria

para la dársena de Cartagena, del Valle de Escombreras y para ambas, además de la

potencia restante de utilizar toda la energía suministrada por las placas fotovoltaicas. En

el caso de analizar la potencia restante, los datos en verde representan el margen positivo

de potencia mientras que los datos en rojo representan el margen negativo de la potencia

que falta la demanda de energía de cada dársena.

Tabla 36. Necesidades energéticas por dársena y potencia restante de usar la totalidad de las placas

fotovoltaicas en cada caso.

Mes Cartagena

(MW/mes)

Potencia

(MW/mes)

Valle de

Escombreras

(MW/mes)

Potencia

(MW/mes)

Cartagena y

Escombreras

(MW/mes)

Potencia

(MW/mes)

Enero 321,6 348,3 1332,2 -662,3 1653,8 -983,9

Febrero 217,1 534,2 1319,3 -568,0 1536,5 -785,1

Marzo 372,6 827,0 1224,7 -25,1 1597,3 -397,7

Abril 575,4 725,5 1241,3 59,6 1816,7 -515,8

Mayo 587,3 956,6 1168,2 375,7 1755,5 -211,6

Junio 388,8 1192,0 1262,4 318,4 1651,2 -70,4

Julio 492,4 1074,1 1287,5 279,0 1779,9 -213,4

Agosto 549,3 952,4 1497,9 3,8 2047,3 -545,5

Septiembre 701,8 536,8 1522,0 -283,4 2223,8 -985,2

Octubre 604,8 296,1 1993,1 -1092,2 2598,0 -1697,0

Noviembre 627,5 84,2 1916,7 -1205,0 2544,1 -1832,5

Diciembre 462,8 27,2 1538,8 -1048,8 2001,6 -1511,6


12

7




Figura 116. Necesidades energéticas por dársena y suministro de potencia usando la totalidad de las placas

fotovoltaicas.


En conclusión, esta opción de usar únicamente energía solar para suministrar

energía a los buques en puerto sólo sería viable para la dársena de Cartagena. Además,

las superficies que se encuentran en los edificios de la dársena del Valle de Escombreras

no pertenecen a la Autoridad Portuaria de Cartagena, sino que son empresas privadas

relacionadas con tareas de puerto o refinerías de gas y petróleo, por lo que no es seguro

que esa superficie pudiera utilizarse. En el caso más desfavorable en el que únicamente

se disponga de las placas de las superficies de la dársena de Cartagena, sólo podría

suministrarse energía en el mes de junio para cruceros y portacontenedores, con una

potencia restante de 12,6 MW, por lo que aun así se tendría un margen muy pequeño.

Esta opción podría utilizarse combinada con alguna otra fuente de energía

renovable, como se analizará posteriormente en la opción de dimensionamiento de la

instalación eólica-solar.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000


Po

tenci

a (M

W/m

es)

Mes

Cartagena Valle de Escombreras

Cartagena + Escombreras Suministro de energía

12

8




4.2. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN EÓLICA TERRESTRE

El aprovechamiento de la energía eólica en Cartagena está siendo utilizada actualmente

en los montes de las inmediaciones de la localidad de La Unión (Murcia), por lo que esta

vía debe ser estudiada para ver su viabilidad en la zona portuaria. Aunque esta opción

podría ser adecuada, debe considerarse la velocidad del viento para obtener un nivel de

potencia lo más óptimo posible para los aerogeneradores y tener en cuenta las limitaciones

de espacio para el emplazamiento de los mismos para no interferir en el campo de estelas.

En este caso, el impacto medioambiental sería mínimo, pero habría un gran impacto visual

en el puerto y un coste de adquisición y mantenimiento más alto que las placas

fotovoltaicas.

En primer lugar, se analizaron los datos registrados acerca de velocidad de viento

para las diferentes estaciones del año. Con estos datos se puede obtener una distribución

de Weibull para cada uno, y obtener una densidad de potencia para el caso más

desfavorable (otoño en este caso) con el fin de dimensionar la instalación con un margen

de seguridad. Además, se analizan los datos de velocidad del viento de la Tabla 20

distribuyendo los porcentajes como si el porcentaje de calma 𝐹0 fuera nulo, cuyos valores

pueden verse en la Tabla 21 (véase apartado 1.1.).

La distribución de Weibull depende del porcentaje de calma del viento 𝐹0, el factor

de forma 𝑘, el factor de escala 𝑐 y la velocidad del viento 𝑉. Hay que tener en cuenta que

se tiene una delta de Dirac, por lo que cuando la velocidad del viento es cero, la

probabilidad de encontrar esa velocidad 𝑝(𝑉) será la frecuencia de calma. Para los demás

valores de velocidad la delta de Dirac se hace cero y se toma el valor del resto de la

ecuación.

𝑝(𝑉) = 𝐹0 · 𝛿(𝑉) + (1 − 𝐹0) ·𝑘

𝑐· (

𝑉

𝑐)

(𝑘−1)

𝑒−(

𝑉𝑐

)𝑘

(17)

Dado que las mediciones de viento incorporaban medidas de temperatura y presión

atmosférica, se ha podido calcular la densidad de aire media de cada estación del año.

Para ello se ha tomado como densidad de referencia 𝜌0 para 1013,3 mbar de presión y

una temperatura de 15ºC, una densidad de aire de 1,225 kg/m3.

𝜌 = 𝜌0 · (288,15

𝑇 + 273,5) · (

𝑝

1013,3) (18)

Para determinar los parámetros 𝑐 y 𝑘 de la ecuación de la distribución de Weibull,

debe obtenerse una recta (método de aproximación lineal) a partir de los siguientes datos:

𝑥𝑖 = ln 𝑉𝑖 𝑦𝑖 = ln[− ln(1 − 𝑃𝑖)]

(19)

donde 𝑃𝑖 es la frecuencia acumulada de una velocidad 𝑉𝑖 sin considerar el viento en calma.

Obteniendo una recta cuya ordenada en el origen será 𝑎 y una pendiente de la recta

𝑏, siendo la ecuación: 𝑦𝑖 = 𝑎 + 𝑏 𝑥𝑖. A partir de estos datos obtenidos de las rectas

representadas en la Figura 117, pueden obtenerse los parámetros de Weibull:

𝑘 = 𝑏

𝑐 = 𝑒−𝑎𝑘

(20)

12

9




Figura 117. Método lineal para obtener los parámetros a y b para la distribución de Weibull.


Una vez que se han obtenido estos parámetros puede calcularse la curva que

representa la probabilidad de encontrar una determinada velocidad de viento, que junto

con estos parámetros y los valores obtenidos de la función gamma 𝛾 puede obtenerse la

velocidad media de viento, la velocidad al cubo, el factor de irregularidad 𝐾𝑒 y la

densidad de potencia 𝑃𝑑 𝑆⁄ . Los valores de estos factores vienen representados en la Tabla

37, donde la altura de 16 m es la altura de medición de la estación donde se han recogido

los datos en [29]. Las distribuciones de Weibull resultantes están representadas en la

Figura 118 para cada estación del año.

Tabla 37. Parámetros de Weibull para la altura de medición.

Parámetros Invierno Primavera Verano Otoño

Temperatura (ºC) 13,60 15,50 23,97 20,58

Presión (mbar) 1019,98 1012,29 1014,60 1013,91

Densidad aire ρ (kg/m3) 1,238 1,220 1,188 1,201

Mediciones N 2172 2207 2207 2182

Calma F0 (%) 1,98 0,87 0,09 3,82

Altura de medición h = 16 m

Constante k 1,365 1,600 2,047 1,566

Constante c 2,447 2,723 3,162 2,325

Velocidad Media V (m/s) 2,194 2,418 2,798 2,006

Velocidad Media V3 (m/s) 34,476 35,621 40,837 22,281

Factor Ke 3,264 2,519 1,864 2,759

Pd/S (W/m2) 21,334 21,733 24,260 13,380


13

0




Figura 118. Distribución de Weibull para las estaciones del año 2016.


Sin embargo, estos datos se encuentran para la altura de medición de las velocidades

en cada instante, por lo que es necesario realizar una extrapolación para la nueva altura

del aerogenerador que se seleccione:

𝑘(𝑧) =𝑘𝑎 [1 − 0,088 ln (

𝑧𝑎

10)]

[1 − 0,088 ln (𝑧

10)] (21)

𝑐(𝑧) = 𝑐𝑎 (𝑧

𝑧𝑎)

𝛼

; 𝛼 =[0,37 − 0,088 ln(𝑐𝑎)]

[1 − 0,088 ln (𝑧

10)] (22)

13

1




La función gamma puede calcularse como:

𝛾(𝛼) = ∫ 𝑥𝛼−1 · 𝑒−𝑥 · 𝑑𝑥∞

0

; 1 ≤ 𝛼 ≤ 5 (23)

La velocidad media de viento de Weibull a la altura del aerogenerador puede

calcularse como:

�� = (1 − 𝐹0) ∫ 𝑉 · 𝑝(𝑉) · 𝑑𝑉∞

0

= (1 − 𝐹0) · 𝑐 · 𝛾 (1 +1

𝑘) (24)

La velocidad media al cubo de viento de Weibull a la altura del aerogenerador puede

calcularse como:

𝑉3 = (1 − 𝐹0) ∫ 𝑉3 · 𝑝(𝑉) · 𝑑𝑉∞

0

= (1 − 𝐹0) · 𝑐3 · 𝛾 (1 +3

𝑘) (25)

El factor de irregularidad a la altura del aerogenerador puede calcularse como:

𝐾𝑒 =𝑉3

(��)3=

𝛾 (1 +3𝑘

)

(1 − 𝐹0)2 · 𝛾3 (1 +1𝑘

) (26)

La densidad de potencia y la potencia que se obtiene a la altura del aerogenerador

puede calcularse como:

𝑃𝑑

𝑆=

1

2𝜌𝑉3 ; 𝑃𝑑

=1

2𝐶𝑝𝜌 (

𝜋

4𝐷2) 𝑉3 (27)

Dado que la mínima potencia se obtiene en otoño, se usará esa densidad de potencia

y velocidad media de Weibull para una determinada altura del aerogenerador. La densidad

de potencia real dependerá del coeficiente de potencia para un aerogenerador de tres

palas, que puede calcularse con la Figura 119, cuya expresión (28) ha sido calculada a

través de ella y utilizada en expresiones como (27).

Figura 119. Coeficiente de potencia para diferentes sistemas de generación de energía eólica.


13

2




𝐶𝑝 = −0,0096 · 𝑉2 + 0,1601 · 𝑉 − 0,1814 (28)

A partir de todos estos datos, se consideran diferentes modelos de aerogeneradores

con una altura y un diámetro diferentes. Los resultados de la potencia obtenida de los

diferentes tipos de aerogeneradores pueden verse en la Tabla 38:

Tabla 38. Modelo de aerogenerador, velocidad media de Weibull, potencia obtenida de Weibull y potencia

según la curva del fabricante.

Modelo Fabricante Altura

(m)

Diámetro

(m)

Velocidad

(m/s)

Potencia

Weibull

(kW)

Potencia

fabricante

(kW)

G126-2.5 MW Gamesa 137 126 5,13 506,1 400

G132-3.3 MW Gamesa 154 132 5,41 684 1375

3.4M140 Senvion 130 140 5,01 570 500

V150-4.0 MW Vestas 1653 150 5,59 1001,3 1150

SWT-3.15-142 Siemens 165 142 5,59 897,3 1150

3.4-137 MW GE 155 137 5,43 746 600

E-141 EP4 Enercon 159 141 5,49 829,7 800


Se han elegido, en su mayoría, aerogeneradores de clase IEC III para vientos suaves.

Aun así, la potencia obtenida es pequeña en comparación con la potencia nominal

instalada. Esta potencia se ha calculado para la estación del año que menor potencia

proporciona como criterio restrictivo. Por lo tanto, el aerogenerador a instalar en principio

sería el modelo G132-3.3MW de Gamesa, dado que el diseño de la turbina permite

obtener una mayor potencia que la calculada, es decir, que la potencia obtenida de la curva

de potencia (véase Figura 120) es mayor que la esperada. Esto puede reducir

considerablemente el número de aerogeneradores, factor importante debido a que las

limitaciones de espacio son muy grandes y se necesita el menor número posible. En este

caso, se instalarían 11 aerogeneradores de 1.375 kW cada uno, suministrando una

potencia total de 15.125 kW.

3 Altura sin especificar, dependerá de las condiciones del terreno y el emplazamiento.

13

3




4.3. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN EÓLICA-SOLAR

La mayor desventaja de la instalación solar es que no se produce energía entre el ocaso y

la puesta de sol, por lo que no se podría suministrar esa energía a los buques que atracan

de noche o se necesitaría tal cantidad de baterías que sería un proyecto poco viable. Sin

embargo, la instalación eólica produce energía a lo largo de todo el año a cualquier hora

siempre y cuando haya viento, pero como inconveniente podría decirse que tiene la

potencia limitada por el valor de la velocidad de viento y el espacio para el emplazamiento

de los aerogeneradores es reducido. Por lo tanto, si se utiliza la energía solar en la

superficie portuaria y se combina junto con la instalación eólica, se reduciría el número

de aerogeneradores necesarios facilitando su emplazamiento, reduciendo el coste de la

instalación y se cubriría todo el rango horario para el suministro de energía en puerto.

En este caso se calculará la energía que se puede obtener con las placas fotovoltaicas

de la zona portuaria de la dársena de Cartagena y Valle de Escombreras a partir de la

Tabla 35 en las cuatro estaciones del año, para poder obtener la energía restante que se

necesita suministrar mediante la energía eólica terrestre en cada una de las estaciones

mediante las ecuaciones presentadas en el apartado anterior. Para dimensionar la

instalación se utilizará la potencia calculada de 14,6 MW. Al igual que en el

dimensionamiento de la instalación eólica, se selecciona el modelo de Gamesa G132-3.3

MW cuya curva de potencia puede verse en la Figura 120.

Figura 120. Curva de potencia del modelo de aerogenerador G132-3.3 MW.

Fuente: [42].

En cada estación del año se calculará la potencia obtenida mediante las placas

fotovoltaicas y la potencia en kWh equivalente en cada estación a partir de la Tabla 39,

obteniendo la potencia restante que se necesita suministrar mediante energía eólica.

Debido a la velocidad media de Weibull de cada estación y la altura del aerogenerador,

se tendrá una potencia que puede obtenerse de ese modelo, obteniendo el número de

turbinas que se necesitan instalar.

13

4




Tabla 39. Cálculo de número de turbinas a instalar según la estación del año.

Estación Solar

(kWh)

Potencia

restante (kWh)

Velocidad

viento (m/s)

Potencia

turbina (kW)

Número

turbinas

Invierno 875,1 13.724,9 5,10 1.311 11

Primavera 1.831,8 12.768,2 5,54 1.541 9

Verano 2.105,6 12.494,4 6,25 1.929 7

Otoño 1.305,5 13.294,5 4,79 1.158 12


Por lo tanto, se podrían instalar 20.046 placas fotovoltaicas en los tejados de los

edificios públicos de la dársena de Cartagena y las propiedades cercanas a la zona

portuaria de la dársena del Valle de Escombreras, junto con 12 aerogeneradores del

modelo G132-3.3 MW en el terreno más próximo al puerto. Esta instalación estaría

preparada para suministrar el pico de potencia de los cuatro tipos de buques seleccionados

a cualquier hora del día.

En esta situación, en comparación con la instalación eólica pura, las placas

fotovoltaicas ocupan mucho espacio, del cual no todo se sabe a ciencia cierta que podría

ser utilizado, y tan solo equivalen a la potencia de un solo aerogenerador.

13

5




4.4. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN EÓLICA MARINA

Entre las opciones a considerar, se encuentra dimensionar una planta de energía eólica

marina. Para ello, es necesario consultar la velocidad del viento registrada en el mar y los

lugares en los que podría instalarse esta tecnología, como puede verse en la Figura 29.

Tal como se explicó en apartados anteriores (véase Figura 28), con el fin de obtener la

potencia que puede generar un aerogenerador con una plataforma Spar, se ha realizado

una simulación acoplada mediante FAST y SeaFem tomando un modelo de validación

similar a modelos comerciales. Es decir, en cada paso de tiempo se calcula el equilibrio

dinámico resultante de los movimientos del flotador sometido a todas a las acciones

exteriores.

El código FAST tiene diferentes módulos para realizar un cálculo acoplado entre

cargas de oleaje y viento para la estructura del aerogenerador y la estructura Spar que la

mantiene en el mar. Estos módulos están compuestos por ElastoDyn para cálculos

estructurales, HydroDyn para cálculos hidrodinámicos, AeroDyn para cálculos

aerodinámicos donde se incluye el generador de viento Turbsim y el módulo InflowWind,

Servodyn para cálculo de los sistemas de control y MAP para cálculos de fondeo. En este

caso, se usará SeaFem como sustituto a los módulos hidrodinámicos y de fondeo.

En apartados anteriores se mencionó que la estructura flotante más indicada sería

de tipo Spar debido a su estabilidad, resistencia a climatologías adversas y por haberse

instalado las primeras versiones comerciales. Además, la zona de instalación de estos

aerogeneradores tiene una batimetría elevada de alrededor de 2.000 m, lo que podría

elevar el coste de la instalación por los sistemas de fondeo.

Se ha seleccionado un aerogenerador modelo NREL 5-MW Baseline OC3-Hywind

cuyas características se encuentran en la Tabla 40. Se procede a la obtención de la altura

y periodo de ola según los datos obtenidos de Puertos del Estado para la boya en Cabo de

Palos, y velocidad del viento media (véase Figura 29) del Instituto para la Diversificación

y Ahorro de la Energía (IDAE).

Tabla 40. Características del aerogenerador NREL 5-MW Baseline OC3-Hywind.

Características NEG Micos NM 92/2750

Diámetro del núcleo (m) 3

Altura (m) 90

Diámetro de las palas (m) 126

Potencia nominal (kW) 5.000

Velocidad de arranque (m/s) 3

Velocidad de corte (m/s) 25


Mediante todos estos datos se ha determinado una velocidad media de viento de 8,5

m/s, una altura significativa de ola de 0,85 m y un periodo pico de 5,7 s. Introduciendo

estos datos y realizando la simulación, se ha obtenido una potencia generada de forma

instantánea de aproximadamente 2 MW, tomando este dato como la media de la Figura

122. Esta simulación es un caso de verificación DLC 1.1 Power Production, durante un

tiempo de simulación de 1.800 s, con unas condiciones determinadas que se asemejan a

las condiciones de la zona de Cartagena.

13

6




Figura 121. Histograma de periodo pico de ola y altura significativa de ola para la boya de Cabo de Palos.

Fuente: [44].

Figura 122. Potencia del aerogenerador marino en función del tiempo de simulación.


Se instalarían 8 aerogeneradores con una potencia de 2.000 kW para suplir los

14.600 kW que se necesitan para la demanda energética de los buques seleccionados. En

este caso, se ahorraría la instalación entre 5 y 4 aerogeneradores para los casos anteriores,

aunque el coste de la instalación y el mantenimiento serían más costosos al estar en el

ambiente marino más corrosivo. Si bien, constituye una alternativa en caso de que no

hubiera terreno suficiente o no fuera posible la instalación de aerogeneradores en las

inmediaciones de la dársena de Cartagena y Valle de Escombreras.

Sin embargo, en el caso de considerar según [45], que los aerogeneradores marinos

pueden estar operativos alrededor del 60% o más, la energía que se puede aprovechar

variará diariamente.

Esta potencia puede ser pequeña a la esperada en comparación con las turbinas

terrestres, pero es debido a que la altura de este aerogenerador es de 90 m, mucho menor

que los elegidos de un catálogo para la instalación en tierra. Por lo tanto, con una altura

mayor como en el caso de las turbinas terrestres, se conseguiría una potencia mucho más

elevada.

13

7




4.5. SELECCIÓN DE LA INSTALACIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE

Una vez que se ha analizado cada una de las opciones que pueden implantarse con

el fin de obtener energía a través de una fuente renovable, se debe realizar una selección

de cuál sería la más óptima para el puerto de Cartagena. En este caso, se va a realizar una

comparación cualitativa mediante el método de los factores ponderados, donde se le dará

un porcentaje a cada uno de los parámetros a tener en cuenta y una puntuación del 1 al 4,

siendo 1 el caso más favorable y 4 el más desfavorable. De esta manera, la opción que se

seleccionará será aquella que quede más cerca del número 1. La formulación a utilizar

será la siguiente:

𝑃𝑇 =1

100∑ 𝑃𝑟𝑖 · 𝑃𝑖

𝑖

(29)

donde 𝑃𝑇 es la puntuación total de cada alternativa, 𝑃𝑟𝑖 es el peso relativo de cada factor

𝑖 y 𝑃𝑖 es la puntuación de la alternativa en el factor 𝑖. Los factores a tener en cuenta son

los siguientes:

I1: Coste de adquisición e instalación

I2: Coste de mantenimiento

I3: Viabilidad

I4: Potencia obtenida

I5: Impacto visual

I6: Impacto medioambiental

I7: Legislación que regula la instalación de las diferentes fuentes de energía

I8: Capacidad de ampliación para el futuro

Las alternativas a tener en cuenta son los siguientes:

A1: Instalación solar

A2: Instalación eólica terrestre

A3: Instalación eólica-solar

A4: Instalación eólica marina

En la Tabla 41 se muestra la cantidad de paneles y/o aerogeneradores terrestre o

marinos que se necesitan para cada alternativa.

Tabla 41. Resumen del número de placas fotovoltaicas y aerogeneradores eólicos terrestres y/o marinos

que podrían instalarse con cada alternativa.

Alternativa Instalación

A1 Solar 20.046 placas

A2 Eólica terrestre 11 aerogeneradores

A3 Eólica-solar 20.046 placas

12 aerogeneradores

A4 Eólica marina 8 aerogeneradores


En la Tabla 42 se muestra el resultado del procedimiento de selección del sistema

de generación de potencia basado en energía renovable.

13

8




Tabla 42. Método de los factores ponderados para las distintas alternativas de generación de potencia con

energía renovable.

Factor Pr P (A1) P (A2) P (A3) P (A4)

I1 15% 1 3 2 4

I2 15% 1 2 3 4

I3 15% 3 1 2 4

I4 40% 4 2 3 1

I5 0,5% 1 4 3 2

I6 0,5% 1 4 2 3

I7 10% 1 2 3 4

I8 4% 4 2 3 1

Total 100% 2,62 2,02 2,70 2,67


Dado que el número más bajo se ha encontrado en la alternativa A2, sería

conveniente realizar la instalación de un sistema de generación de potencia basado en

aerogeneradores terrestres. Esta opción ha resultado ser más óptima que las restantes por

las siguientes razones:

La instalación solar no puede suministrar la potencia total, además de que en caso

de hacerlo, sólo podría hacerlo mientras que sea de día y las condiciones

climatológicas lo permitan. Por otro lado, no se sabe a ciencia cierta que puedan

utilizarse todas las superficies seleccionadas para la instalación de las mismas.

La instalación eólica terrestre combinada con placas solares tiene el inconveniente

de tener la incertidumbre de que las placas fotovoltaicas puedan suministrar su

parte de energía en los casos mencionados con la instalación solar.

Adicionalmente, se tiene el mismo problema en cuanto a las superficies de la

instalación de las placas. Por último, las más de 20.000 placas fotovoltaicas

suministran la misma energía que un solo aerogenerador terrestre, por lo que sería

más conveniente instalar un aerogenerador más en vez de un número tan elevado

de placas.

La instalación eólica marina tiene el coste de instalación y mantenimiento más

elevado, además de tener un sistema de fondeo muy complejo debido a la

batimetría tan elevada de la zona. El ambiente tan corrosivo, una legislación sin

definir y la complejidad de la instalación para suministrar la misma cantidad de

energía que los aerogeneradores terrestres con un número de los mismos

ligeramente menor, hace que esta opción sea poco recomendable.

Sin embargo, hay que resaltar que la potencia calculada que podría suministrar la

instalación eólica marina corresponde a un modelo de aerogeneradores concreto, con una

altura y diámetro de pala determinados. En el caso de poder aumentar alguna de esas dos

características, debido a que la velocidad del viento es mayor en mar abierto, se obtendría

una potencia mucho mayor que la calculada, y por tanto, se tendría un número de

aerogeneradores bastante menor que la instalación de aerogeneradores terrestres.

En conclusión, la instalación seleccionada es el sistema basado en energía eólica,

con 13 aerogeneradores terrestres que se emplazarían en los montes de las inmediaciones

de la dársena del Valle de Escombreras. Estos aerogeneradores, tal y como se mencionó

anteriormente, serán de la marca comercial Gamesa, suministrando una potencia de 1.375

kW aproximadamente.

13

9




5. ESTIMACIÓN DE LA REDUCCIÓN DE EMISIONES DE GASES

CONTAMINANTES

El objetivo principal de este proyecto es la reducción de gases contaminantes en

puerto, por lo que es conveniente calcular la cantidad de emisiones que se reducirían en

el caso de que se llevara a cabo la instalación en los buques citados. Para ello, se necesita

conocer la cantidad de emisiones de cada gas contaminante que se expulsa a la atmósfera

cuando el buque está en puerto, dado en la Tabla 43. En este caso, se tendrán en cuenta

los gases que se emiten en mayor cantidad por los motores auxiliares: óxidos de nitrógeno

(NOX), dióxido de azufre (SO2), dióxido de carbono (CO2), partículas en suspensión

(PM), compuestos orgánicos volátiles (VOC) y monóxido de carbono (CO).

Tabla 43. Cantidad de partículas contaminantes emitidas en kilogramos por toneladas de combustible de

buques en puerto.

Tipo de buque Emisión de contaminantes (kg/t combustible)

NOX SO2 CO2 PM VOC CO

Buque de pasaje o crucero 50 54 3179 7,7 2,4 7,4

Buque petrolero 55 54 3179 9,6 2,4 7,4

Buque portacontenedores 62 54 3179 6,7 2,4 7,4

Buque granelero de cereales 62 54 3179 6,8 2,4 7,4


Puesto que se han calculado las necesidades energéticas de cada buque con una

potencia estimada de grupos generadores y se conoce el consumo específico de cada tipo

de buque en la Tabla 27, puede conocerse la cantidad de combustible utilizado de forma

mensual en cada uno de los años (véase de la Tabla 44 a la Tabla 52).

𝑅𝑖,𝑗 = ∑ 𝑃𝐴𝐸(𝑗) · 𝐶𝐹𝐴𝐸(𝑖) · 𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸 · 10−9

𝑗

(30)

donde 𝑅𝑖,𝑗 es la reducción del gas 𝑖 durante el año 𝑗 en toneladas, 𝐶𝐹𝐴𝐸(𝑖) es la cantidad

de emisión del gas 𝑖 en kilogramos por toneladas de combustible, 𝑃𝐴𝐸(𝑗) es la potencia

demandada durante el año 𝑗 en kW y 𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸 es el consumo específico en gramos de

combustible por kW de potencia.

Tabla 44. Reducción de gases anual promedio en toneladas de cada tipo de buque que utilice la tecnología

OPS en puerto.

Tipo de buque Reducción de gases anual promedio (t)

Porcentaje NOX SO2 CO2 PM VOC CO

Buque petrolero 88,0 95,0 5.592,3 13,5 4,2 13,0 53%

Buque granelero de cereales 36,4 39,3 2.312,9 5,6 1,7 5,4 22%

Buque de pasaje o cruceros 28,4 30,7 1.806,1 4,4 1,4 4,2 17%

Buque portacontenedores 13,1 14,1 830,6 2,0 0,6 1,9 8%

Total 165,8 179,1 10.541,9 25,5 8,0 24,5 100%


Según la IDAE, un vehículo que utiliza gasolina como carburante expulsa 2,3 kg

de CO2 por litro de combustible. Suponiendo que se consumen 5 litros cada 100 km y que

un vehículo puede recorrer 15.000 km al año, se llega a la conclusión que implantando

esta tecnología en los buques citados, la reducción de emisiones equivaldría a la de

6.100 coches aproximadamente.

14

0




El contaminante que más expulsan los buques es CO2 con un 96,3%, como puede

verse en la Figura 123. En la Figura 124 puede verse la cantidad máxima registrada anual

de CO2 durante el periodo 2010-16 para cada tipo de buque. A partir de esta figura, puede

verse como los buques petroleros son los que mayor cantidad de CO2 emiten a la

atmósfera. Los buques petroleros expulsan un 53% de la cantidad total de los cuatro tipos

de buques, seguido por los graneleros de cereales con un 21,9%, los cruceros con un

17,1% y, por último, los portacontenedores con un 7,9%.

Figura 123. Proporción media de la cantidad de contaminantes que expulsan los buques de estudio durante

el periodo 2010-16.


Figura 124. Cantidad máxima registrada anual de partículas de CO2 durante el periodo 2010-16.


NOX

1,5%

SO2

1,6%

CO2

96,3%

PM

0,2%

VOC

0,1%

CO

0,2%

Otros

3,7%

0

200

400

600

800

1.000

1.200

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Portacontenedores Granelero de cereales Crucero Petrolero

14

1




Tabla 45. Reducción de las partículas NOX, SO2 y CO2 (kg) para buques de pasaje o cruceros.

Reducción de NOX (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 1.091,0 452,1 0,0 0,0 0,0 131,4 0,0

2 440,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3 1.017,1 43,5 910,0 619,7 366,7 1.402,4 2.113,5

4 1.889,6 2.459,6 2.943,9 2.160,5 3.081,2 4.960,2 4.914,3

5 1.816,0 2.938,1 2.975,8 5.160,2 3.683,8 3.808,2 5.041,6

6 2.369,5 885,4 1.317,3 2.444,2 2.637,0 2.104,0 1.601,2

7 2.899,6 754,4 858,0 4.083,4 3.252,8 3.672,3 4.044,8

8 1.231,2 812,0 1.966,0 2.374,9 3.183,0 4.076,6 4.175,4

9 2.573,4 2.374,9 2.132,5 4.177,3 3.052,5 4.052,4 6.871,1

10 3.739,1 4.627,1 2.866,3 4.637,6 5.490,3 4.268,1 5.590,3

11 3.678,6 2.070,7 3.242,1 3.945,0 5.050,0 5.705,8 4.619,3

12 1.263,2 1.324,3 187,7 1.635,9 582,4 1.568,5 354,1

Reducción de SO2 (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 1.178,3 488,2 0,0 0,0 0,0 142,0 0,0

2 476,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3 1.098,5 47,0 982,8 669,2 396,1 1.514,6 2.282,6

4 2.040,8 2.656,4 3.179,5 2.333,4 3.327,7 5.357,0 5.307,5

5 1.961,3 3.173,1 3.213,9 5.573,0 3.978,5 4.112,9 5.444,9

6 2.559,0 956,3 1.422,7 2.639,8 2.848,0 2.272,3 1.729,3

7 3.131,6 814,7 926,6 4.410,0 3.513,0 3.966,0 4.368,4

8 1.329,7 877,0 2.123,3 2.564,9 3.437,7 4.402,7 4.509,5

9 2.779,3 2.564,9 2.303,1 4.511,5 3.296,6 4.376,6 7.420,8

10 4.038,2 4.997,2 3.095,6 5.008,6 5.929,6 4.609,5 6.037,5

11 3.972,9 2.236,4 3.501,4 4.260,6 5.454,0 6.162,2 4.988,8

12 1.364,3 1.430,3 202,7 1.766,8 629,0 1.694,0 382,4

Reducción CO2 (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 69.365,7 28.741,6 0,0 0,0 0,0 8.356,7 0,0

2 28.022,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3 64.668,2 2.766,5 57.857,1 39.398,2 23.317,8 89.164,0 134.375,2

4 120.140,9 156.383,6 187.175,9 137.367,2 195.903,5 315.370,0 312.453,6

5 115.460,5 186.801,9 189.202,7 328.085,7 234.215,9 242.127,0 320.543,2

6 150.649,8 56.294,9 83.756,8 155.403,8 167.662,3 133.774,0 101.801,7

7 184.359,4 47.964,4 54.552,2 259.619,5 206.812,1 233.481,8 257.167,9

8 78.280,8 51.627,0 124.998,9 150.995,8 202.376,9 259.189,2 265.474,7

9 163.618,5 150.994,8 135.586,5 265.593,6 194.074,8 257.649,7 436.862,7

10 237.730,2 294.189,1 182.238,5 294.859,1 349.075,0 271.365,9 355.428,4

11 233.884,0 131.655,9 206.131,6 250.821,7 321.081,1 362.773,1 293.694,9

12 80.316,1 84.202,1 11.932,7 104.012,2 37.027,9 99.726,8 22.510,6


14

2




Tabla 46. Reducción de las partículas PM, VOC y CO (kg) para buques de pasaje o cruceros.

Reducción PM (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 168,0 69,6 0,0 0,0 0,0 20,2 0,0

2 67,9 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3 156,6 6,7 140,1 95,4 56,5 216,0 325,5

4 291,0 378,8 453,4 332,7 474,5 763,9 756,8

5 279,7 452,5 458,3 794,7 567,3 586,5 776,4

6 364,9 136,4 202,9 376,4 406,1 324,0 246,6

7 446,5 116,2 132,1 628,8 500,9 565,5 622,9

8 189,6 125,0 302,8 365,7 490,2 627,8 643,0

9 396,3 365,7 328,4 643,3 470,1 624,1 1.058,1

10 575,8 712,6 441,4 714,2 845,5 657,3 860,9

11 566,5 318,9 499,3 607,5 777,7 878,7 711,4

12 194,5 203,9 28,9 251,9 89,7 241,6 54,5

Reducción VOC (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 52,4 21,7 0,0 0,0 0,0 6,3 0,0

2 21,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3 48,8 2,1 43,7 29,7 17,6 67,3 101,4

4 90,7 118,1 141,3 103,7 147,9 238,1 235,9

5 87,2 141,0 142,8 247,7 176,8 182,8 242,0

6 113,7 42,5 63,2 117,3 126,6 101,0 76,9

7 139,2 36,2 41,2 196,0 156,1 176,3 194,2

8 59,1 39,0 94,4 114,0 152,8 195,7 200,4

9 123,5 114,0 102,4 200,5 146,5 194,5 329,8

10 179,5 222,1 137,6 222,6 263,5 204,9 268,3

11 176,6 99,4 155,6 189,4 242,4 273,9 221,7

12 60,6 63,6 9,0 78,5 28,0 75,3 17,0

Reducción CO (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 161,5 66,9 0,0 0,0 0,0 19,5 0,0

2 65,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3 150,5 6,4 134,7 91,7 54,3 207,6 312,8

4 279,7 364,0 435,7 319,8 456,0 734,1 727,3

5 268,8 434,8 440,4 763,7 545,2 563,6 746,2

6 350,7 131,0 195,0 361,7 390,3 311,4 237,0

7 429,1 111,7 127,0 604,3 481,4 543,5 598,6

8 182,2 120,2 291,0 351,5 471,1 603,3 618,0

9 380,9 351,5 315,6 618,2 451,8 599,8 1.016,9

10 553,4 684,8 424,2 686,4 812,6 631,7 827,4

11 544,4 306,5 479,8 583,9 747,4 844,5 683,7

12 187,0 196,0 27,8 242,1 86,2 232,1 52,4


14

3




Tabla 47. Reducción de las partículas NOX, SO2 y CO2 (kg) para buques portacontenedores.

Reducción NOX (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 1.576,2 815,6 2.554,7 1.328,5 1.675,8 568,2 846,7

2 1.989,7 2.004,7 838,5 947,9 858,2 559,0 791,2

3 2.157,6 999,8 1.204,6 924,0 685,3 718,4 1.038,1

4 1.284,7 845,6 1.729,0 1.094,0 684,9 580,1 847,9

5 1.564,4 756,9 1.672,3 907,3 774,8 608,0 1.056,8

6 1.843,4 671,2 1.443,3 622,8 866,0 821,4 895,1

7 997,2 1.151,0 1.631,8 723,8 921,3 659,4 1.211,8

8 1.247,7 933,5 2.179,7 683,1 998,6 705,1 941,0

9 803,9 962,2 1.332,3 851,2 849,3 854,2 1.136,1

10 1.146,1 1.059,9 1.461,5 663,3 766,9 661,1 745,2

11 1.604,8 685,9 884,0 653,4 674,3 758,8 900,9

12 3.613,9 1.359,9 1.173,5 1.869,8 608,7 809,5 914,4

Reducción SO2 (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 1.702,3 880,8 2.759,1 1.434,8 1.809,9 613,7 914,4

2 2.148,9 2.165,1 905,5 1.023,7 926,9 603,8 854,5

3 2.330,2 1.079,8 1.300,9 997,9 740,1 775,9 1.121,2

4 1.387,5 913,2 1.867,3 1.181,5 739,7 626,5 915,7

5 1.689,5 817,4 1.806,1 979,9 836,8 656,7 1.141,4

6 1.990,8 724,9 1.558,7 672,6 935,3 887,1 966,7

7 1.077,0 1.243,1 1.762,4 781,7 995,0 712,1 1.308,8

8 1.347,5 1.008,2 2.354,0 737,8 1.078,5 761,5 1.016,3

9 868,3 1.039,2 1.438,8 919,3 917,3 922,6 1.227,0

10 1.237,8 1.144,7 1.578,4 716,3 828,3 714,0 804,9

11 1.733,2 740,8 954,7 705,7 728,2 819,5 973,0

12 3.903,0 1.468,6 1.267,4 2.019,3 657,4 874,3 987,5

Reducción CO2 (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 100.215,6 51.853,8 162.429,0 84.468,5 106.547,3 36.126,4 53.831,9

2 126.506,9 127.459,1 53.310,1 60.268,2 54.566,0 35.543,7 50.307,2

3 137.181,6 63.567,4 76.585,3 58.748,0 43.569,3 45.677,2 66.005,3

4 81.681,0 53.762,9 109.930,4 69.554,2 43.545,8 36.884,6 53.907,1

5 99.463,2 48.121,4 106.326,7 57.687,8 49.260,1 38.659,2 67.192,4

6 117.200,3 42.677,3 91.761,8 39.595,0 55.059,5 52.224,2 56.912,4

7 63.402,8 73.179,6 103.750,8 46.021,7 58.577,5 41.923,2 77.049,2

8 79.328,1 59.354,8 138.583,0 43.432,0 63.492,1 44.830,7 59.831,0

9 51.114,4 61.175,5 84.704,6 54.121,0 54.000,3 54.313,2 72.236,3

10 72.870,3 67.388,2 92.922,2 42.170,1 48.761,3 42.032,8 47.381,9

11 102.033,4 43.612,4 56.206,2 41.545,9 42.871,9 48.243,6 57.278,5

12 229.771,1 86.459,9 74.611,3 118.879,1 38.698,6 51.469,5 58.134,4


14

4




Tabla 48. Reducción de las partículas PM, VOC y CO (kg) para buques portacontenedores.

Reducción PM (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 242,7 125,6 393,4 204,6 258,1 87,5 130,4

2 306,4 308,7 129,1 146,0 132,2 86,1 121,9

3 332,3 154,0 185,5 142,3 105,5 110,6 159,9

4 197,8 130,2 266,3 168,5 105,5 89,3 130,6

5 240,9 116,6 257,5 139,7 119,3 93,6 162,7

6 283,9 103,4 222,3 95,9 133,4 126,5 137,9

7 153,6 177,3 251,3 111,5 141,9 101,5 186,6

8 192,1 143,8 335,7 105,2 153,8 108,6 144,9

9 123,8 148,2 205,2 131,1 130,8 131,6 175,0

10 176,5 163,2 225,1 102,1 118,1 101,8 114,8

11 247,1 105,6 136,1 100,6 103,8 116,9 138,7

12 556,5 209,4 180,7 287,9 93,7 124,7 140,8

Reducción VOC (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 75,7 39,1 122,6 63,8 80,4 27,3 40,6

2 95,5 96,2 40,2 45,5 41,2 26,8 38,0

3 103,6 48,0 57,8 44,4 32,9 34,5 49,8

4 61,7 40,6 83,0 52,5 32,9 27,8 40,7

5 75,1 36,3 80,3 43,6 37,2 29,2 50,7

6 88,5 32,2 69,3 29,9 41,6 39,4 43,0

7 47,9 55,2 78,3 34,7 44,2 31,7 58,2

8 59,9 44,8 104,6 32,8 47,9 33,8 45,2

9 38,6 46,2 63,9 40,9 40,8 41,0 54,5

10 55,0 50,9 70,2 31,8 36,8 31,7 35,8

11 77,0 32,9 42,4 31,4 32,4 36,4 43,2

12 173,5 65,3 56,3 89,7 29,2 38,9 43,9

Reducción CO (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 233,3 120,7 378,1 196,6 248,0 84,1 125,3

2 294,5 296,7 124,1 140,3 127,0 82,7 117,1

3 319,3 148,0 178,3 136,8 101,4 106,3 153,6

4 190,1 125,1 255,9 161,9 101,4 85,9 125,5

5 231,5 112,0 247,5 134,3 114,7 90,0 156,4

6 272,8 99,3 213,6 92,2 128,2 121,6 132,5

7 147,6 170,3 241,5 107,1 136,4 97,6 179,4

8 184,7 138,2 322,6 101,1 147,8 104,4 139,3

9 119,0 142,4 197,2 126,0 125,7 126,4 168,2

10 169,6 156,9 216,3 98,2 113,5 97,8 110,3

11 237,5 101,5 130,8 96,7 99,8 112,3 133,3

12 534,9 201,3 173,7 276,7 90,1 119,8 135,3


14

5




Tabla 49. Reducción de las partículas NOX, SO2 y CO2 (kg) para buques graneleros de cereales.

Reducción NOX (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 895,8 1.785,2 4.691,1 4.106,2 4.711,9 3.447,2 6.302,4

2 510,3 2.346,4 4.070,3 3.012,1 2.828,2 4.289,7 3.491,7

3 113,7 1.431,9 5.251,5 1.524,2 1.338,1 4.351,4 6.299,4

4 32,2 2.189,3 3.856,9 2.856,0 1.527,9 2.818,7 3.905,7

5 0,0 3.215,2 3.274,8 2.026,6 3.260,1 2.770,6 2.695,4

6 956,5 4.441,7 4.343,4 1.355,5 1.141,2 2.091,1 1.366,2

7 9,0 3.857,9 4.533,5 870,5 895,1 4.836,3 2.135,1

8 233,0 3.342,1 3.300,6 2.535,7 3.566,7 2.896,0 5.631,3

9 338,0 4.351,8 3.298,3 1.477,7 1.176,3 5.781,1 4.279,2

10 1.432,9 3.122,7 3.107,7 1.711,4 5.969,0 5.194,7 5.533,3

11 1.230,4 4.355,8 4.946,5 3.226,3 3.837,6 6.243,6 3.987,7

12 431,5 2.702,1 5.918,2 4.825,8 2.829,7 4.180,2 3.589,4

Reducción SO2 (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 967,4 1.928,0 5.066,4 4.434,7 5.088,8 3.722,9 6.806,6

2 551,2 2.534,1 4.396,0 3.253,1 3.054,4 4.632,8 3.771,0

3 122,7 1.546,5 5.671,6 1.646,2 1.445,1 4.699,5 6.803,3

4 34,7 2.364,5 4.165,5 3.084,5 1.650,2 3.044,2 4.218,1

5 0,0 3.472,4 3.536,8 2.188,7 3.521,0 2.992,2 2.911,0

6 1.033,0 4.797,0 4.690,8 1.463,9 1.232,5 2.258,4 1.475,5

7 9,8 4.166,5 4.896,1 940,2 966,7 5.223,2 2.305,9

8 251,6 3.609,5 3.564,7 2.738,6 3.852,0 3.127,6 6.081,8

9 365,0 4.699,9 3.562,2 1.595,9 1.270,4 6.243,6 4.621,5

10 1.547,5 3.372,5 3.356,3 1.848,3 6.446,6 5.610,3 5.975,9

11 1.328,9 4.704,3 5.342,2 3.484,4 4.144,6 6.743,1 4.306,7

12 466,0 2.918,2 6.391,6 5.211,9 3.056,1 4.514,6 3.876,6

Reducción CO2 (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 56.952,2 113.503,9 298.262,2 261.073,0 299.580,8 219.170,8 400.704,8

2 32.447,0 149.183,1 258.792,6 191.510,9 179.815,9 272.736,5 221.999,4

3 7.225,9 91.041,9 333.889,5 96.910,3 85.076,3 276.663,2 400.515,0

4 2.044,8 139.196,4 245.224,1 181.583,0 97.146,1 179.212,1 248.323,6

5 0,0 204.420,7 208.212,8 128.848,3 207.279,9 176.152,6 171.373,4

6 60.815,2 282.402,9 276.150,5 86.182,4 72.556,6 132.950,0 86.861,4

7 574,0 245.284,0 288.236,9 55.348,1 56.907,7 307.492,6 135.751,9

8 14.811,5 212.491,2 209.853,7 161.222,7 226.769,6 184.124,8 358.037,6

9 21.489,4 276.687,3 209.706,7 93.951,3 74.788,9 367.562,4 272.070,5

10 91.101,5 198.542,4 197.586,2 108.809,9 379.511,3 330.277,7 351.804,9

11 78.230,6 276.943,0 314.495,7 205.126,4 243.991,8 396.968,5 253.535,6

12 27.435,2 171.796,4 376.277,9 306.824,1 179.911,2 265.778,2 228.215,9


14

6




Tabla 50. Reducción de las partículas PM, VOC y CO (kg) para buques graneleros de cereales.

Reducción PM (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 137,9 274,9 722,4 632,4 725,6 530,9 970,6

2 78,6 361,3 626,8 463,9 435,5 660,6 537,7

3 17,5 220,5 808,7 234,7 206,1 670,1 970,1

4 5,0 337,2 594,0 439,8 235,3 434,1 601,5

5 0,0 495,1 504,3 312,1 502,1 426,7 415,1

6 147,3 684,0 668,9 208,7 175,7 322,0 210,4

7 1,4 594,1 698,2 134,1 137,8 744,8 328,8

8 35,9 514,7 508,3 390,5 549,3 446,0 867,2

9 52,1 670,2 507,9 227,6 181,1 890,3 659,0

10 220,7 480,9 478,6 263,6 919,2 800,0 852,1

11 189,5 670,8 761,8 496,8 591,0 961,5 614,1

12 66,5 416,1 911,4 743,2 435,8 643,8 552,8

Reducción VOC (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 43,0 85,7 225,2 197,1 226,2 165,5 302,5

2 24,5 112,6 195,4 144,6 135,8 205,9 167,6

3 5,5 68,7 252,1 73,2 64,2 208,9 302,4

4 1,5 105,1 185,1 137,1 73,3 135,3 187,5

5 0,0 154,3 157,2 97,3 156,5 133,0 129,4

6 45,9 213,2 208,5 65,1 54,8 100,4 65,6

7 0,4 185,2 217,6 41,8 43,0 232,1 102,5

8 11,2 160,4 158,4 121,7 171,2 139,0 270,3

9 16,2 208,9 158,3 70,9 56,5 277,5 205,4

10 68,8 149,9 149,2 82,1 286,5 249,3 265,6

11 59,1 209,1 237,4 154,9 184,2 299,7 191,4

12 20,7 129,7 284,1 231,6 135,8 200,7 172,3

Reducción CO (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 132,6 264,2 694,3 607,7 697,4 510,2 932,8

2 75,5 347,3 602,4 445,8 418,6 634,9 516,8

3 16,8 211,9 777,2 225,6 198,0 644,0 932,3

4 4,8 324,0 570,8 422,7 226,1 417,2 578,0

5 0,0 475,8 484,7 299,9 482,5 410,0 398,9

6 141,6 657,4 642,8 200,6 168,9 309,5 202,2

7 1,3 571,0 671,0 128,8 132,5 715,8 316,0

8 34,5 494,6 488,5 375,3 527,9 428,6 833,4

9 50,0 644,1 488,2 218,7 174,1 855,6 633,3

10 212,1 462,2 459,9 253,3 883,4 768,8 818,9

11 182,1 644,7 732,1 477,5 568,0 924,1 590,2

12 63,9 399,9 875,9 714,2 418,8 618,7 531,2


14

7




Tabla 51. Reducción de las partículas NOX, SO2 y CO2 (kg) para buques petroleros.

Reducción NOX (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 3.100,8 5.113,3 5.914,9 9.058,6 5.401,5 7.091,5 6.427,5

2 5.001,3 5.646,0 11.054,3 6.471,1 6.456,5 7.580,1 6.367,2

3 5.647,2 5.772,0 4.688,7 5.940,6 7.787,9 6.659,2 7.523,4

4 3.229,0 4.930,6 10.539,9 5.702,2 9.153,4 5.096,1 7.022,8

5 3.915,8 4.863,3 8.865,6 5.923,6 6.162,7 10.347,6 4.700,6

6 6.063,7 4.825,4 6.615,5 4.927,7 6.684,0 10.218,2 5.970,7

7 10.094,2 4.515,8 7.207,8 5.384,8 7.452,5 7.233,0 7.930,3

8 8.896,2 4.054,9 8.556,8 8.443,6 11.738,5 6.449,5 7.049,3

9 11.863,7 10.936,5 10.025,9 7.042,7 11.145,2 7.425,8 5.229,8

10 5.274,4 13.895,7 17.246,2 6.233,9 7.976,3 9.008,8 6.238,6

11 3.193,0 16.046,9 8.207,1 6.437,8 10.585,4 6.922,1 7.364,6

12 4.421,2 11.916,7 10.530,3 5.904,3 7.331,0 6.247,6 5.579,0

Reducción SO2 (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 3.348,8 5.522,4 6.388,0 9.783,3 5.833,6 7.658,8 6.941,7

2 5.401,4 6.097,7 11.938,6 6.988,8 6.973,0 8.186,6 6.876,6

3 6.099,0 6.233,8 5.063,8 6.415,9 8.411,0 7.191,9 8.125,3

4 3.487,3 5.325,1 11.383,1 6.158,3 9.885,7 5.503,8 7.584,6

5 4.229,0 5.252,4 9.574,9 6.397,5 6.655,7 11.175,4 5.076,6

6 6.548,8 5.211,4 7.144,7 5.321,9 7.218,7 11.035,6 6.448,4

7 10.901,7 4.877,1 7.784,5 5.815,6 8.048,7 7.811,7 8.564,7

8 9.607,9 4.379,2 9.241,3 9.119,1 12.677,6 6.965,5 7.613,2

9 12.812,8 11.811,4 10.827,9 7.606,1 12.036,8 8.019,9 5.648,2

10 5.696,4 15.007,4 18.625,9 6.732,6 8.614,4 9.729,5 6.737,7

11 3.448,5 17.330,6 8.863,7 6.952,8 11.432,2 7.475,8 7.953,8

12 4.774,9 12.870,0 11.372,7 6.376,6 7.917,5 6.747,4 6.025,3

Reducción CO2 (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 197.146,4 325.104,1 376.066,8 575.948,7 343.424,5 450.877,4 408.662,1

2 317.983,6 358.971,3 702.832,0 411.431,8 410.501,5 481.945,9 404.826,0

3 359.050,6 366.983,9 298.105,0 377.704,4 495.157,6 423.391,6 478.339,1

4 205.301,2 313.488,6 670.126,6 362.543,7 581.972,6 324.011,2 446.508,1

5 248.964,1 309.207,9 563.676,0 376.621,6 391.826,4 657.901,5 298.862,7

6 385.532,7 306.797,4 420.611,2 313.302,3 424.969,5 649.672,6 379.619,8

7 641.786,5 287.115,4 458.274,0 342.367,0 473.832,2 459.875,3 504.206,8

8 565.621,3 257.807,6 544.038,8 536.843,1 746.334,6 410.060,2 448.192,7

9 754.294,3 695.341,5 637.443,9 447.773,9 708.610,9 472.133,6 332.513,3

10 335.348,1 883.490,8 1.096.516,3 396.350,1 507.132,0 572.778,4 396.648,0

11 203.013,4 1.020.259,2 521.807,4 409.316,3 673.020,3 440.104,5 468.242,3

12 281.098,8 757.662,6 669.516,8 375.393,6 466.103,8 397.224,1 354.713,6


14

8




Tabla 52. Reducción de las partículas PM, VOC y CO (kg) para buques petroleros.

Reducción PM (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 477,5 787,4 910,9 1.395,0 831,8 1.092,1 989,8

2 770,2 869,5 1.702,4 996,5 994,3 1.167,3 980,5

3 869,7 888,9 722,1 914,9 1.199,3 1.025,5 1.158,6

4 497,3 759,3 1.623,1 878,1 1.409,6 784,8 1.081,5

5 603,0 748,9 1.365,3 912,2 949,1 1.593,5 723,9

6 933,8 743,1 1.018,8 758,9 1.029,3 1.573,6 919,5

7 1.554,5 695,4 1.110,0 829,3 1.147,7 1.113,9 1.221,3

8 1.370,0 624,4 1.317,7 1.300,3 1.807,7 993,2 1.085,6

9 1.827,0 1.684,2 1.544,0 1.084,6 1.716,4 1.143,6 805,4

10 812,3 2.139,9 2.655,9 960,0 1.228,3 1.387,4 960,7

11 491,7 2.471,2 1.263,9 991,4 1.630,2 1.066,0 1.134,2

12 680,9 1835,2 1.621,7 909,3 1.129,0 962,1 859,2

Reducción VOC (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 148,8 245,4 283,9 434,8 259,3 340,4 308,5

2 240,1 271,0 530,6 310,6 309,9 363,8 305,6

3 271,1 277,1 225,1 285,1 373,8 319,6 361,1

4 155,0 236,7 505,9 273,7 439,4 244,6 337,1

5 188,0 233,4 425,5 284,3 295,8 496,7 225,6

6 291,1 231,6 317,5 236,5 320,8 490,5 286,6

7 484,5 216,8 346,0 258,5 357,7 347,2 380,7

8 427,0 194,6 410,7 405,3 563,4 309,6 338,4

9 569,5 525,0 481,2 338,0 535,0 356,4 251,0

10 253,2 667,0 827,8 299,2 382,9 432,4 299,5

11 153,3 770,2 393,9 309,0 508,1 332,3 353,5

12 212,2 572,0 505,5 283,4 351,9 299,9 267,8

Reducción CO (kg)

Mes\Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1 458,9 756,8 875,4 1.340,7 799,4 1.049,5 951,3

2 740,2 835,6 1.636,0 957,7 955,6 1.121,9 942,3

3 835,8 854,3 693,9 879,2 1.152,6 985,6 1.113,5

4 477,9 729,7 1.559,9 843,9 1.354,7 754,2 1.039,4

5 579,5 719,8 1.312,1 876,7 912,1 1.531,4 695,7

6 897,4 714,2 979,1 729,3 989,2 1.512,3 883,7

7 1.493,9 668,3 1.066,8 797,0 1.103,0 1.070,5 1.173,7

8 1.316,6 600,1 1.266,4 1.249,7 1.737,3 954,5 1.043,3

9 1.755,8 1.618,6 1.483,8 1.042,3 1.649,5 1.099,0 774,0

10 780,6 2.056,6 2.552,4 922,6 1.180,5 1.333,3 923,3

11 472,6 2.374,9 1.214,7 952,8 1.566,6 1.024,5 1.090,0

12 654,3 1.763,7 1.558,5 873,8 1.085,0 924,6 825,7


14

9




6. ÍNDICE DE EFICIENCIA ENERGÉTICA (EEDI)

El Índice de Eficiencia Energética (Energy Efficiency Design Index, EEDI) representa las

emisiones de CO2 de los buques de nueva construcción por tonelada-milla de mercancía

transportada en relación con un promedio de referencia de buques similares. La ecuación

general incluye varios factores de ajuste y adaptación para las diferentes clases específicas

de embarcaciones y configuraciones de funcionamiento. El índice calculado EEDI basado

en especificaciones de diseño y pruebas de mar de buques nuevos tendrá que ser inferior

a un valor de referencia que se basa en una regresión (línea de referencia) de los valores

EEDI de buques existentes construidos entre 1999 y 2009.

La regulación del índice EEDI se aplica a buques mercantes nuevos de más de 400

GT y varía con el tipo de buque, tamaño y función. Estas categorías incluyen buques de

transporte de petróleo, productos químicos, gas, granel sólido, buques de carga general,

buques frigoríficos y buques portacontenedores. Actualmente no se aplica en los

siguientes casos:

Buques de pasaje, ferries, buques de carga rodada y cruceros, dado que el peso

muerto no representa adecuadamente una capacidad de transporte.

Buques de menos de 400 GT.

Buques con sistemas de propulsión alternativa como diésel-eléctrica debido a que

la potencia instalada no se puede determinar de manera directa para su uso en la

ecuación.

Aunque los buques que han estado atracando en el puerto de Cartagena son buques

existentes, se calculará este índice para comparar su estado actual con el índice que se

tendría tras instalarse en el puerto la tecnología OPS.

La ecuación para calcular el índice EEDI es la relación entre la suma de las

emisiones de los motores principales, generadores diésel, generadores acoplados al motor

principal y el ahorro de esas emisiones por la implantación de tecnologías eficientes, con

las toneladas-milla de mercancía transportada o “trabajo de transporte”. Esta ecuación

desarrollada es la siguiente:

𝐸𝐸𝐷𝐼 =𝐸𝑀𝐸 + 𝐸𝐴𝐸 + 𝐸𝑃𝑇𝑂 − 𝐸𝑒𝑓𝑓

𝑇𝑊 (31)

donde 𝐸𝑀𝐸 son las emisiones de CO2 del motor principal en toneladas, 𝐸𝐴𝐸 son las

emisiones de CO2 de los generadores diésel en toneladas, 𝐸𝑃𝑇𝑂 son las emisiones de CO2

del generador de cola PTO en toneladas, 𝐸𝑒𝑓𝑓 son las emisiones de CO2 en toneladas que

se evita expulsar a la atmósfera debido a la tecnología de eficiencia energética y 𝑇𝑊 son

las toneladas-milla de mercancía transportada o “trabajo de transporte”.

En el caso de las emisiones del motor principal, se puede desarrollar como:

𝐸𝑀𝐸 = (∏ 𝑓𝑗

𝑀

𝑗=1

) ( ∑ 𝑃𝑀𝐸(𝑖) · 𝐶𝐹𝑀𝐸(𝑖) · 𝑆𝐹𝐶𝑀𝐸(𝑖)

𝑛𝑀𝐸

𝑖=1

) · 10−3 (32)

15

0




donde 𝐸𝑀𝐸 son las emisiones de CO2 del motor principal en toneladas, 𝑓𝑗 es el factor de

corrección para diseños específicos, 𝑃𝑀𝐸(𝑖) es el 75% de la potencia del motor principal

en kW, 𝐶𝐹𝑀𝐸(𝑖) es el factor de emisión de CO2 en kilogramos por tonelada de combustible

y 𝑆𝐹𝐶𝑀𝐸(𝑖) es el consumo específico del motor principal en gramos de combustible/kW.

En el caso de las emisiones de los motores auxiliares o generadores diésel, se puede

desarrollar como:

𝐸𝐴𝐸 = 𝑃𝐴𝐸 · 𝐶𝐹𝐴𝐸 · 𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸 · 10−3 (33)

donde 𝐸𝐴𝐸 son las emisiones de CO2 de los generadores diésel en toneladas, 𝑃𝐴𝐸 es la

potencia de todos los generadores diésel en kW, 𝐶𝐹𝐴𝐸 es el factor de emisión de CO2 en

kilogramos por tonelada de combustible y 𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸 es el consumo específico de los

generadores diésel en gramos de combustible por kW.

En el caso de las emisiones del generador de cola PTO se puede desarrollar como:

𝐸𝑃𝑇𝑂 = ((∏ 𝑓𝑗

𝑀

𝑗=1

· ∑ 𝑃𝑃𝑇𝑂(𝑖)

𝑛𝑃𝑇𝑂

𝑖=1

− ∑ 𝑓𝑒𝑓𝑓(𝑖) · 𝑃𝐴𝐸𝑒𝑓𝑓(𝑖)

𝑛𝑒𝑓𝑓

𝑖=1

) 𝐶𝐹𝐴𝐸 · 𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸) · 10−3 (34)

donde 𝐸𝑃𝑇𝑂 son las emisiones de CO2 del generador de cola PTO en toneladas, 𝑓𝑗 es el

factor de corrección para diseños específicos, 𝑃𝑃𝑇𝑂(𝑖) es la potencia del generador de cola

en kW, 𝑓𝑒𝑓𝑓(𝑖) es el factor de viabilidad de la tecnología de eficiencia energética, 𝑃𝐴𝐸𝑒𝑓𝑓(𝑖)

es la potencia reducida de los generadores diésel debido al uso de la tecnología de

eficiencia energética en kW, 𝐶𝐹𝐴𝐸 es el factor de emisión de CO2 en kilogramos por

tonelada de combustible y 𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸 es el consumo específico de los generadores diésel en

gramos de combustible por kW.

En el caso de las emisiones de las tecnologías de eficiencia energética se puede

desarrollar como:

𝐸𝑒𝑓𝑓 = ( ∑ 𝑓𝑒𝑓𝑓(𝑖) · 𝑃𝑒𝑓𝑓(𝑖) · 𝐶𝐹𝑀𝐸 · 𝑆𝐹𝐶𝑀𝐸

𝑛𝑒𝑓𝑓

𝑖=1

) · 10−3 (35)

donde 𝐸𝑒𝑓𝑓 son las emisiones de CO2 en toneladas que se evita expulsar a la atmósfera

debido a la tecnología de eficiencia energética, 𝑓𝑒𝑓𝑓(𝑖) es el factor de viabilidad de la

tecnología de eficiencia energética, 𝑃𝑒𝑓𝑓(𝑖) es la potencia reducida del motor principal

debido al uso de la tecnología de eficiencia energética en kW, 𝐶𝐹𝐴𝐸 es el factor de emisión

de CO2 en kilogramos por tonelada de combustible y 𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸 es el consumo específico de

los generadores diésel en gramos de combustible por kW.

En el caso de las toneladas-milla de mercancía transportada o “trabajo de

transporte” se puede desarrollar como:

𝑇𝑊 = 𝑓𝑖 · 𝐷𝑊𝑇 · 𝑉𝑟𝑒𝑓 · 𝑓𝑤 (36)

donde 𝑓𝑖 es el factor de capacidad de ajuste para cualquier limitación técnica, 𝐷𝑊𝑇 es el

peso muerto para buques de carga a granel líquida y sólida, y un porcentaje de 70% del

mismo para buques portacontenedores, 𝑉𝑟𝑒𝑓 es la velocidad máxima de diseño del buque

para la condición de carga en nudos y 𝑓𝑤 es el coeficiente que indica la reducción de

velocidad en condiciones climáticas adversas.

15

1




El objetivo será calcular el índice EEDI después de instalar la tecnología OPS, y la

línea de referencia de cada tipo de buque. El índice calculado será adecuado cuando la

nueva línea de EEDI, calculado en el apartado 6.2, quede por debajo de la curva de

referencia calculado en el apartado 6.1 (véase Figura 126).

Como puede observarse tanto en la Figura 125 como en la Figura 126, el coeficiente

de correlación de los buques portacontenedores es menor que en el caso de los buques

petroleros y los graneleros de cereales, debido a que hay una mayor dispersión de los

datos. Esto es, a su vez, debido a que estos datos se concentran en un rango mucho más

pequeño de arqueo bruto, por lo que cualquier pequeña variación en los datos produce

una mayor dispersión.

6.1. LÍNEA DE REFERENCIA DEL ÍNDICE EEDI

Según la resolución “MEPC.215(63): Guidelines for calculation of reference lines

for use with the energy efficiency design index EEDI”, se deben tomar las siguientes

premisas para poder realizar el cálculo:

El factor de emisión de CO2 es constante para todo tipo de motores cuyo valor es

3,1144 g CO2/g fuel.

El consumo específico es constante para todo tipo de buques para los motores

principales: 𝑆𝐹𝐶𝑀𝐸 = 190 g/kWh.

El consumo específico es constante para todo tipo de buques para los generadores

diésel: 𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸 = 215 g/kWh.

La potencia del motor principal 𝑃𝑀𝐸(𝑖) será un 75% de la potencia instalada

(𝑀𝐶𝑅𝑀𝐸(𝑖)).

No se usan factores de corrección.

Se tomarán nulas las potencias 𝑃𝐴𝐸𝑒𝑓𝑓, 𝑃𝑃𝑇𝑂 y 𝑃𝑒𝑓𝑓.

En buques portacontenedores, se usará el 70% del peso muerto debido a que hay

una diferencia entre el peso muerto de diseño y el peso de la mercancía que

realmente transporta.

A partir de esas premisas, se ha calculado el valor de referencia de la base de datos

de buques de cada categoría y se ha obtenido la línea de tendencia potencial para obtener

la línea de referencia y poder compararla con la línea de tendencia del índice EEDI tras

implantar la tecnología OPS. Para consultar la línea de referencia ver la Tabla 53 y la

Figura 125.

Tabla 53. Línea de referencia potencial de buques petroleros, portacontenedores y graneleros de cereales.

Tipo de buque Línea de referencia

Buque petrolero EEDIref = 4073,9 · DWT−0,577

Buque portacontenedores EEDIref = 607,59 · DWT−0,298

Buque granelero de cereales EEDIref = 2009,1 · DWT−0,525


15

2




Figura 125. Línea de referencia de EEDI para buques petroleros, portacontenedores y graneleros de

cereales.


y = 4073,9x-0,577

R² = 0,9521

0

10

20

30

40

50

60

0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 350.000

EE

DI

de

refe

renci

a

Peso muerto (t)

Buques petroleros

y = 607,59x-0,298

R² = 0,5299

0

10

20

30

40

50

60

0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000

EE

DI

de

refe

renci

a

Peso muerto (t)

Buques portacontenedores

y = 2009,1x-0,525

R² = 0,9252

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000

EE

DI

de

refe

renci

a

Peso muerto (t)

Buques graneleros de cereales

15

3




6.2. LÍNEA DEL ÍNDICE EEDI CON LA TECNOLOGÍA OPS

Se calcula el índice EEDI para los buques de la base de datos aunque éstos no sean

de nueva construcción, teniendo en cuenta que con la implantación de la tecnología OPS

es como si en puerto no existieran los grupos generadores diésel. Se han tomado las

siguientes premisas para realizar el cálculo:

El factor de emisión de CO2 es constante para todo tipo de motores cuyo valor es

3,179 g CO2/g fuel según la Tabla 43.

El consumo específico es constante para todo tipo de buques para los motores

principales: 𝑆𝐹𝐶𝑀𝐸 = 190 g/kWh.

El consumo específico para los generadores diésel 𝑆𝐹𝐶𝐴𝐸 viene dado en la Tabla

27.

La potencia del motor principal 𝑃𝑀𝐸(𝑖) será un 75% de la potencia instalada

(𝑀𝐶𝑅𝑀𝐸(𝑖)).

No se usan factores de corrección.

Se tomarán nulas las potencias 𝑃𝐴𝐸𝑒𝑓𝑓 y 𝑃𝑒𝑓𝑓.

En buques portacontenedores, se usará el 70% del peso muerto debido a que hay

una diferencia entre el peso muerto de diseño y el peso de la mercancía que

realmente transporta.

A partir de esas premisas, se ha calculado el valor de EEDI de la base de datos de

buques de cada categoría y se ha obtenido la línea de tendencia potencial (véase Tabla

54) para compararla con la línea de referencia calculada anteriormente. Como puede verse

en la Figura 126, en todos los casos el índice EEDI con la tecnología OPS quedaría bajo

la línea de referencia, por lo que se tendría un buen índice de eficiencia energética.

Tabla 54. Línea del índice EEDI potencial de buques petroleros, portacontenedores y graneleros de cereales.

Tipo de buque Línea del índice EEDI

Buque petrolero EEDIref = 1826,8 · DWT−0,530

Buque portacontenedores EEDIref = 1181,3 · DWT−0,392

Buque granelero de cereales EEDIref = 1646,9 · DWT−0,529


15

4




Figura 126. Línea de EEDI para buques petroleros, portacontenedores y graneleros de cereales.


y = 1826,8x-0,53

R² = 0,9403

0

10

20

30

40

50

60

0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 350.000

EE

DI

Peso muerto (t)

Buques petroleros

Línea de referencia EEDI

y = 1181,3x-0,392

R² = 0,6407

0

10

20

30

40

50

60

0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000

EE

DI

Peso muerto (t)

Buques portacontenedores

Linea de referencia EEDI

y = 1646,9x-0,529

R² = 0,9138

0

5

10

15

20

25

30

0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000

EE

DI

Peso muerto (t)

Buques graneleros de cereales

Línea de referencia EEDI

15

5




7. CONCLUSIONES

En el presente Trabajo Fin de Máster se ha realizado un análisis del tráfico portuario de

Cartagena, tanto en la dársena del Valle de Escombreras como en la dársena de Cartagena,

con el fin de seleccionar un tipo de buques susceptibles de instalar la tecnología Onshore

Power Supply. Con este sistema se puede realizar una conexión de los buques que realizan

escala en el puerto de Cartagena con cables de determinadas características acerca de

voltaje y frecuencia para evitar el uso de los grupos generadores a bordo durante la

estancia en puerto de los buques conectados. La energía que se les suministraría a éstos

sería suministrada a través de energía renovable con el fin de disminuir al máximo el

impacto medioambiental.

En primer lugar, se ha realizado un estudio sobre el tipo de tecnología que se desea

implantar, sus características técnicas, algunas de las instalaciones existentes y la

normativa vigente. Seguidamente, se han analizado el número de escalas, el tiempo de

estancia en puerto y las necesidades energéticas de los grupos generadores de todos los

buques que realizan escala en el puerto de Cartagena durante el periodo 2010-16 en

función de la mercancía que transportan.

Los buques que mayor número total de escalas han realizado durante el periodo

2010-16 son los buques de transporte de productos químicos, los portacontenedores y los

graneleros de cereales. Aunque en principio podría pensarse que la instalación sería más

óptima para los buques que realizan un número mayor de escalas, puede darse el caso,

como en los buques de transporte de productos químicos y los buques de transporte de

petróleo crudo, que se necesite transformar una gran cantidad de buques para poder

utilizar la tecnología OPS, debido a que éstos realizan una o dos escalas a lo largo de todo

el periodo de estudio. Por ello, se ha calculado un número promedio de escalas que puede

llegar a realizar un mismo buque. Esta relación puede dar una aproximación sobre qué

tipo de buque sería más adecuado para la instalación de la tecnología OPS, dado que

cuanto mayor sea el número de escalas que éste realice, se obtendrá una mayor reducción

de las emisiones contaminantes en puerto. El resultado de este cálculo ha resultado que

un solo buque de los portacontenedores y los buques de transporte de cemento realizan

un alto número de escalas. Se ha tenido en cuenta en esta primera etapa, tanto el número

de escalas totales como el número de escalas por buque medio.

Tras una distribución diaria de la demanda de energía de todos los tipos de buque,

se realiza la búsqueda de los picos de potencia. En función de los picos de demanda de

energía y el consumo de combustible, se seleccionan los buques sobre los que centrar el

estudio. Los buques que tienen un mayor consumo de energía promedio son los buques

de transporte de productos químicos y los buques de transporte de petróleo crudo. Sin

embargo, los buques que han registrado un pico de demanda de energía más elevado han

sido los buques de transporte de gas en estado líquido y los buques de transporte de

productos químicos. En principio, la opción más conveniente sería elegir estos dos

últimos tipos de buque, pero debido al peligro de la mercancía que transportan, no se han

tenido en cuenta en la selección para instalar la tecnología OPS. En este caso, se eligieron

los siguientes tipos de buques con un mayor pico de demanda de energía, siendo dos

buques por dársena, los cuales resultaron ser cruceros y portacontenedores para la

dársena de Cartagena, y petroleros y graneleros de cereales para la dársena de

Escombreras.

15

6




En la Tabla 55 puede verse en rojo los buques rechazados en la selección y en verde

los buques elegidos, en función de la posición en la que han resultado tener un mayor

número de escalas, mayor número de escalas por buque, mayor pico de potencia y mayor

consumo de combustible. Estos dos últimos criterios han sido determinantes en la

selección de los dos buques por dársena escogidos.

Tabla 55. Comparación de los buques que han resultado tener un mayor número de escalas, mayor número

de escalas por buque, mayor pico de potencia y mayor consumo de combustible.

Nº escalas Nº escalas por

buque Pico de potencia

Consumo

combustible

1 Quimiqueros Portacontenedores Gaseros Quimiqueros

2 Portacontenedores Graneleros de

cemento Quimiqueros Petroleros

3 Graneleros de

cereales Cruceros Cruceros Gaseros

4 Carga general Quimiqueros Petroleros Graneleros de

cereales

5 Graneleros Buques frigoríficos Portacontenedores Cruceros

6 Petroleros Carga general Graneleros de

cereales Graneleros

7 Cruceros Graneleros Graneleros Portacontenedores

8 Gaseros Gaseros Carga general Carga general

9 Graneleros de

cemento Petroleros Buques frigoríficos Buques frigoríficos

10 Buques frigoríficos Graneleros de

cereales

Graneleros de

cemento

Graneleros de

cemento


Una vez que se ha seleccionado un número de buques por dársena a los que instalar

la tecnología OPS, se procede al análisis de las alternativas de los sistemas de generación

de energía mediante energía renovable: solar, eólica terrestre, eólica-solar y eólica

marina. Tras tener en cuenta diferentes factores, el resultado de la selección del sistema

de energía más óptimo resultó ser la instalación de 13 aerogeneradores terrestres en las

inmediaciones de la dársena del Valle de Escombreras con posibilidad de suministrar la

demanda de potencia de 14.600 kW.

Por último, se realizó una estimación de la reducción de emisiones de gases

contaminantes como óxidos de nitrógeno (NOX), dióxido de azufre (SO2), dióxido de

carbono (CO2), partículas en suspensión (PM), compuestos orgánicos volátiles (VOC) y

monóxido de carbono (CO). El contaminante que más se emite a la atmósfera es el CO2,

con un porcentaje de un 96,3% frente a las demás partículas contaminantes. El resultado

de realizar la instalación OPS fue una reducción en CO2 de más de 10.500 toneladas, o lo

que es lo mismo, una cantidad equivalente a 6.100 coches al año. Adicionalmente, se

realizó un cálculo del Índice de Eficiencia Energética (EEDI) tras haber instalado la

tecnología OPS con un resultado positivo.

15

7




8. BIBLIOGRAFÍA

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[2] SAFEMED, Designation of the Mediterranean Sea as a SOx Emission Control Area

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15

8




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[27] CARM, La calidad del aire en la comunidad autónoma de la Región de Murcia

(Informe anual 2015), 2015

[28] Ministerio de la Presidencia y para las Administraciones Territoriales, Real Decreto

102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire, 2011

[29] Consejería de Agricultura y Agua (Dirección General Medio Ambiente), Calidad del

aire, sitio web: http://www.carm.es/cmaot/calidadaire/portal/. Acceso: 05 febrero

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[30] Dalsøren, S.B., Eide, M., Endersen, Ø., et al., Update on Emissions and

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Estudio y dimensionamiento de una instalación de ...

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