Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/41467
Title: Decarbonization of the maritime transport: an analysis of alternative fuels with a study case of a motor tank vessel
Other Titles: Descarbonização do transporte marítimo: uma análise de combustíveis alternativos com estudo de caso de um navio-tanque
Author: Cañón Perdomo, Clara Tatiana
Advisor: Silva, Fernando Neto da
Robaina, Margarita
Keywords: Transport
Fuel
Renewables
Hydrogen
Electricity
Shipping
Low carbon
Defense Date: 15-Dec-2023
Abstract: The current situation concerning climate change and the environmental impact from the transport sector is requiring us to utilize low-carbon alternative carriers and powertrains to decarbonize maritime shipping by 2035. Achieving this goal needs strong energy policies, regulations, and clear targets for emission reduction. In addition to policy support, technological advancements can significantly contribute to decreasing ships’ emissions. Improved hull designs and slower sailing speeds can help decrease fuel consumption. Finally, market-ready solutions like energy-efficient propulsion systems and alternative fuels offer promising solutions. To identify suitable alternative energies for maritime transport, a case study on a motor tank vessel was conducted. In this case study the energy densities were analyzed to determine feasible substitutes for storage and transport. Ideal storage media should exhibit high volumetric and gravimetric energy densities, ambient temperature and pressure operation, safety, and balanced cost-effectiveness. With the current technology, battery usage in shipping is not the only solution. Energy-dense liquids or compressed gaseous fuels are often more practical for retrofitting existing hull designs. Besides fuel technology, this research focuses on the required investment for alternative energy systems and the benefits of transitioning to low-carbon alternatives in the maritime industry. Innovative technologies and alternative energy sources will only be embraced by the industry if the economic impact is clear. Concerning technology, the finding of this dissertation is that hydrogen is particularly well-suited for retrofitting existing hulls, while an electric system is cost-effective, but not practical for long voyages due to the heavy weight and the size of the batteries. However, battery modules are especially suitable as an electrical storage system in barging applications.
A situação atual relacionada com as mudanças climáticas e impacto ambiental do setor dos transportes a utilizar formas de transporte e unidades de força motriz alternativas de baixo carbono para tornar possível a descarbonização do transporte marítimo até 2035. Alcançar este objetivo requer políticas energéticas sólidas, regulamentos e metas claras de redução de emissões. Além do apoio político, avanços tecnológicos podem contribuir significativamente para a redução das emissões dos navios. Melhorias nos designs dos cascos e menores velocidades de navegação podem ajudar a reduzir o consumo de combustível. Por fim, soluções prontas para o mercado, como sistemas de propulsão energeticamente eficientes e combustíveis alternativos, oferecem soluções promissoras. Para identificar energias alternativas adequadas para o transporte marítimo, foi realizado um estudo de caso sobre uma barcaça de transporte de combustível. Neste estudo, foram analisadas as densidades de energia para determinar substitutos viáveis para armazenamento e transporte de energia. O meio de armazenamento ideal deve apresentar altas densidades de energia volumétrica e gravimétrica, capacidade de operar a temperatura e pressão ambientes, segurança e custo-benefício equilibrado. Com a tecnologia atual, o uso de baterias elétricas no transporte marítimo não é a única solução. Combustíveis líquidos de alta densidade energética ou gases comprimidos são frequentemente mais práticos para a adaptação aos designs de cascos existentes. Além da tecnologia de combustíveis, esta pesquisa concentra-se no investimento necessário para sistemas de energia alternativa e nos benefícios da transição para alternativas com baixas emissões no setor marítimo. É evidente que as tecnologias inovadoras e as fontes de energia alternativa só serão adotadas pela indústria se o impacto económico for claro. No que diz respeito à tecnologia, a conclusão desta dissertação é que o hidrogénio se revela particularmente adequado para a adaptação de cascos existentes, enquanto um sistema elétrico é economicamente viável, mas não prático para viagens longas devido ao peso elevado e ao tamanho das baterias. No entanto, os módulos de bateria são especialmente adequados como sistema de armazenamento elétrico em aplicações fluviais.
URI: http://hdl.handle.net/10773/41467
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