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El proyecto europeo MARPOWER ha alcanzado el ecuador de sus cuatro años de desarrollo con avances en turbomaquinaria, combustión flexible, recuperación térmica y simulación digital.
Su objetivo es desarrollar un sistema de conversión de energía basado en turbinas de gas para generar electricidad y cogenerar a bordo de buques, compatible con distintos combustibles sostenibles y orientado a mejorar la eficiencia energética.
Tras dos años de trabajo, el consorcio ha completado el diseño general del sistema y de sus principales componentes. Entre los hitos alcanzados figura la fabricación y el ensayo satisfactorio de un prototipo de cámara de combustión con hidrógeno al 100 %, probado en un banco a presión atmosférica. Los resultados servirán de base para desarrollar un segundo prototipo con un sistema flexible de distribución de aire y nuevas optimizaciones geométricas.
La arquitectura de MARPOWER contempla el uso de hidrógeno, amoniaco, metanol y metano renovables, con el propósito de admitir diferentes combustibles sin introducir grandes modificaciones en el sistema de combustión. Esta flexibilidad pretende facilitar la adaptación de la tecnología a distintos escenarios energéticos del transporte marítimo.
El proyecto ha completado los diseños de los compresores de baja y alta presión, así como el diseño aerodinámico y de refrigeración de la turbina de alta presión y la optimización de la turbina de baja presión.
En el caso de la turbina de alta presión, se ha desarrollado un procedimiento específico para optimizar sus canales internos de refrigeración. Las simulaciones de transferencia de calor conjugada indican que el diseño resultante requiere un caudal de refrigerante aproximadamente un 15 % inferior al estimado mediante correlaciones convencionales. La turbina de baja presión, por su parte, incorpora álabes con geometrías tridimensionales adaptadas a las características de la arquitectura del sistema.
Otro de los ejes de desarrollo es la recuperación térmica. El consorcio ha fabricado y ensamblado un prototipo de recuperador de calor a escala que ha superado los ensayos no destructivos y las pruebas de presión a 22,3 bares. Su capacidad equivale a una centésima parte de la prevista para el sistema completo y presenta una nueva geometría de superficie de transferencia de calor. Para su fabricación se ha implantado, además, un proceso automatizado de soldadura láser robotizada.
La solución combina la recuperación de calor dentro del ciclo de la turbina con un sistema complementario que aprovecha la energía térmica de los gases de escape. El diseño de este segundo sistema incluye una caldera de recuperación y un ciclo asociado con turbina de vapor, bomba y generador. La integración de ambas tecnologías busca aumentar la eficiencia global y reducir el consumo de combustible.
MARPOWER también avanza en el desarrollo de rodamientos magnéticos activos, que sostienen el rotor sin contacto mecánico convencional y permiten controlar su posición para limitar el desgaste en maquinaria rotativa de alta velocidad. Un nuevo rodamiento magnético activo axial ya se ha integrado en un banco de ensayos, donde ha superado las primeras pruebas de impacto y recuperación del rotor.
El consorcio está estudiando asimismo cómo responde el sistema rotativo de 2,7 MW a los movimientos propios de un buque. Para ello, trabaja en un rotor a escala reducida y una plataforma hidráulica móvil capaz de reproducir movimientos de traslación longitudinal, cabeceo y balanceo.
En paralelo, se ha desarrollado una primera versión calibrada del gemelo digital del sistema, cuyo nivel de detalle se irá ampliando con modelos de componentes y datos experimentales. La simulación automatizada permitirá estudiar diferentes condiciones de funcionamiento, como la operación a carga parcial, los cambios de combustible y los escenarios alejados de las condiciones nominales.
Durante la segunda mitad del proyecto, los trabajos se centrarán en ampliar los ensayos experimentales, validar las tecnologías en condiciones más representativas e integrar progresivamente los distintos componentes. Dos casos de estudio analizarán buques portacontenedores y cruceros para evaluar mediante simulaciones su comportamiento energético y sus emisiones en diferentes escenarios operativos.
También se examinará la posible aplicación de MARPOWER a buques existentes, teniendo en cuenta la larga vida útil de la flota y las dificultades técnicas y económicas de incorporar nuevas tecnologías. El proyecto abordará además la seguridad, el mantenimiento, el cumplimiento normativo, el análisis del ciclo de vida y los costes asociados, con vistas a evaluar la viabilidad de la solución completa.
Coordinado por LUT University, MARPOWER reúne a once socios de seis países europeos, entre ellos Alfa Laval, la Universidad de Vigo, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) y Chantiers de l´Atlantique. El proyecto continuará hasta agosto de 2028.
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