Las baterías más nuevas (arriba) y una mejor gestión de sistemas como los generadores móviles (abajo) contribuyen al uso eficiente de la energía
Debido a que los combustibles fósiles son escasos y costosos, el ejército está buscando alternativas a los métodos actuales de suministro de energía a sus bases y equipos de teatro de operaciones (TMD). Veamos cómo la industria está impulsando la innovación en esta área
"Desde 2001, más de 3.000 soldados y contratistas estadounidenses en Irak y Afganistán han perdido la vida o han resultado heridos en ataques contra convoyes de suministro de combustible y agua", dijeron las estadísticas del Departamento de Defensa.
Sin embargo, una reducción del 10% en el consumo de combustible durante cinco años habría salvado la vida y la salud de 35 soldados de los convoyes de transporte durante el mismo período; estos datos proceden de un estudio de la empresa auditora Deloitte, publicado en 2009. Por el momento, no se han proporcionado datos para el período 2009-2014 sobre las pérdidas asociadas con las columnas de suministro de agua y combustible.
Anteriormente, se estimaba que había un herido o muerto en cada uno de los 24 convoyes de combustible. Por ejemplo, en 2007, solo en Irak y Afganistán, el ejército de Estados Unidos condujo 6.030 convoyes de combustible. Esto llevó a un nuevo proyecto de ley presentado al Senado este año, la Ley de Seguridad Energética de 2014 del Departamento de Defensa, que tiene como objetivo ayudar a las operaciones militares a ser más eficientes energéticamente y depender menos de los combustibles fósiles.
El objetivo no es solo ahorrar dinero en el presupuesto del Pentágono, sino también reducir la necesidad de convoyes de combustible y, en última instancia, reducir los riesgos para el personal militar.
El Departamento de Defensa de EE. UU. Es actualmente el mayor consumidor de combustible y requiere alrededor de 90 millones de barriles de petróleo a un costo de casi $ 15 mil millones al año. El 75% de este monto se destina a cubrir las necesidades de las fuerzas activas, y para el 2025 se prevé incrementarlo en un 11%.
Colaboración
No solo Estados Unidos ha prestado mucha atención no solo a la eficiencia del combustible, sino también a la llamada "energía inteligente". En 2012, la OTAN creó un grupo de trabajo para identificar las soluciones de ahorro de energía más prometedoras e iniciar proyectos multinacionales para coordinarlas. La OTAN también consideró la posibilidad de integrar el concepto de energía inteligente en los documentos que definen la estrategia y los estándares de la alianza.
Después de una reunión en mayo de 2012, se estableció el SENT (Equipo de Energía Inteligente) y está financiado por el Programa Ciencia para la Paz y la Seguridad de la OTAN. El grupo está dirigido por el Centro de Seguridad Energética de la OTAN de Lituania y el Departamento Conjunto de Medio Ambiente de las Fuerzas Armadas de Suecia. El equipo está formado por expertos de ocho países, incluidos seis aliados (Canadá, Alemania, Lituania, Países Bajos, Reino Unido y Estados Unidos) y dos socios (Australia y Suecia).
"Queremos que los soldados y los comandantes comprendan que el ahorro de energía tiene un impacto directo en la seguridad y la vida de los soldados", dijo Susan Michaelis, oficial de energía inteligente en la sede de la OTAN. "Libera recursos para la misión principal de la OTAN, que actualmente se centra en proteger los convoyes de combustible".
Agregó que SENT está considerando acuerdos de estandarización de la OTAN sobre “energía inteligente, que debería incluir la instalación de medidores inteligentes en los campamentos militares existentes; diseño general de futuros campamentos; formación y participación de expertos; entrenamiento general incluido en entrenamiento militar general; y un plan de recompensas para los oficiales que hayan logrado reducir el consumo de combustible.
Sobrecarga completa
Las fuerzas armadas de los EE. UU. Y la OTAN han realizado los llamados cálculos de costo total del combustible (FBCF), que tienen en cuenta todos los factores operativos en la cadena de suministro de energía, incluido el transporte, la infraestructura, los recursos humanos, el mantenimiento, la seguridad y el almacenamiento de energía.
Por lo tanto, un galón (3.785 litros) de combustible que cuesta hasta $ 3.50 por galón (77 centavos por litro) en un pozo de EE. UU. (77 centavos por litro) puede llegar a más de $ 100 por galón ($ 22 por litro) después de ser entregado a primera línea al noreste de Afganistán.
Según estos cálculos, las fuentes de energía alternativas y las soluciones de energía inteligente, que no pueden ser económicamente competitivas en la vida cotidiana debido a sus altos costos de capital inicial, están cada vez más justificadas en el campo de batalla.
El presidente de Earl Energy, Doug Morehead, dijo: "Para ser honesto, cuando comienzas a pagar $ 15 por galón, gran parte de la nueva tecnología tiene sentido".
De hecho, si un sistema combinado de almacenamiento de energía solar y de respaldo no es económico para el hogar y la vida cotidiana, entonces es invaluable cuando se implementa en el ejército, especialmente cuando se mira con todos los componentes en el FBCF.
En junio de 2013, en el ejercicio NATO Capable Logistician 2013 en Eslovaquia, el ejército holandés hizo una demostración de una tienda de campaña cubierta con células solares. El ejército ya ha instalado 480 metros cuadrados de paneles solares en Mazar-i-Sharif en Afganistán, que actualmente generan 200 kWh. Según el experto en energía del ejército holandés, el teniente coronel Harm Renes, "la inversión ya ha dado sus frutos".
En consonancia con las tendencias
El Departamento de Defensa de los EE. UU. Organiza un Desafío de Tecnología de Energía de Defensa (DETC) anual para mantenerse al tanto de las últimas tendencias de energía inteligente y seleccionar aquellas que pueden avanzar para ayudar a las fuerzas armadas a reducir significativamente su dependencia de los combustibles fósiles. El Pentágono ha asignado $ 9 mil millones para programas de eficiencia energética para 2013-2017.
En noviembre de 2013, Sierra Energy con su planta de energía FastOx fue seleccionada como la ganadora de la competencia DETC 2013 celebrada como parte de la reunión anual de energía de defensa.
El presidente de Sierra Energy, Mike Hart, dijo: “El ejército de EE. UU. Tiene una dirección completa que se ocupa de la gestión de desechos y la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles, ya que los hace estratégicamente vulnerables. Una solución capaz de generar su propia energía tiene un impacto significativo en varios aspectos, entre los que se incluyen el aumento de la seguridad, la independencia y la sostenibilidad medioambiental.
“Nuestra tecnología de conversión de residuos en combustible se identificó como una tecnología clave en 2009 y, por lo tanto, el Centro de Pruebas de Energía Renovable del Departamento de Defensa la incluyó en su lista de prioridades. En algunos casos, al procesar 10 toneladas de residuos, podemos generar unos 500 kWh de electricidad sin interrumpir su suministro.
Planta FastOx de Sierra Energy
Escoria no lixiviante
Esta tecnología en pocas palabras. Se inyecta oxígeno y vapor, calentando los residuos a 2200 ° C (sin combustión); esto permite utilizar cualquier material siempre que contenga carbono. Los metales residuales, las cenizas o las sustancias inorgánicas se funden en un líquido, que se drena al fondo, lo que permite recuperar los metales. El resto sale como escoria no lixiviada que se puede utilizar para pavimentar. Los dos gases generados (70% de monóxido de carbono y 30% de hidrógeno) van a las pilas de combustible, que solo liberan calor y agua.
“Este sistema modular se puede colocar en cualquier área”, dijo Hart. Actualmente, el sistema se está perfeccionando para empaquetarlo en seis a siete contenedores ISO estándar para una implementación rápida y fácil.
Es probable que la tecnología de celdas de combustible sea la opción preferida para reemplazar los generadores diesel en el campo, especialmente en unidades más pequeñas. El Instituto Alemán de Tecnología Química Fraunhofer está desarrollando una celda de combustible de hidrógeno portátil para las fuerzas armadas alemanas que es silenciosamente capaz de generar 2 kW de electricidad. El sistema utiliza energía solar para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno.
Sin embargo, Chris Andrews, gerente de proyectos de la empresa australiana de generación de energía independiente Eniquest, comentó sobre el interés generalizado en los sistemas de combustibles alternativos y el mayor uso de energía renovable: la solidez y la previsibilidad del suministro superan los beneficios de reducir el uso de combustibles fósiles.
Eniquest suministra al ejército afgano una variedad de alternadores silenciosos y estaciones de distribución de energía de CA y CC. Andrews comentó: "Las mejoras en la tecnología, especialmente en la tecnología de almacenamiento / batería de energía que puede rivalizar con la energía específica de los combustibles fósiles, serán importantes para alejarse del uso de combustibles fósiles en aplicaciones militares".
Metas inmediatas
Si bien el enfoque puede estar en eliminar gradualmente la dependencia de los combustibles fósiles a mediano y largo plazo, el objetivo inmediato es reducir significativamente su uso a través de una variedad de métodos.
Uno de los enfoques es aumentar la eficiencia de los generadores que ya están en los cines. Earl Energy ganó recientemente un contrato con el Departamento de Defensa para su programa Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS), que podría llevar a la compra de alrededor de 50 unidades FlexGen. La tecnología del sistema fue adoptada previamente por el Cuerpo de Marines, que probó un prototipo de 6 kW en funcionamiento en 2010. Luego se anunció que esta tecnología reducirá el consumo de combustible en el campo de batalla en más de un 80%.
Durante las pruebas en Afganistán, el sistema Earl Energy FlexGen permitió que los generadores funcionaran de tres a seis horas al día en lugar de las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
“Fue un reflejo de cómo la producción de energía ineficiente en el campo de batalla se equipara ahora con toda la tecnología que tenemos”, dijo Morehead. “Las redes están diseñadas para la generación máxima de energía, ya que nunca se debe permitir que los militares carezcan de la energía disponible para respaldar sus operaciones. Y lo mismo, lamentablemente, se aplica a un sistema como un generador. Trabajan en este espacio operativo las veinticuatro horas del día, los 365 días del año, independientemente de si necesitan energía o no. Es como un automóvil que nunca apagas, incluso cuando no lo estás usando.
El sistema híbrido FlexGen utiliza un generador diésel automatizado con capacidad de arranque y parada, que se combina con fuentes de energía renovables y un gran dispositivo de almacenamiento de energía. El generador funciona a plena capacidad y, cuando se le apaga, carga las baterías. Si las baterías están suficientemente cargadas para hacer frente al consumo de electricidad, el generador se apagará. Durante las pruebas en Afganistán, el sistema permitió que los generadores funcionaran de tres a seis horas al día con una eficiencia de combustible promedio de más del 50%.
Earl Energy es actualmente el contratista principal de la Infantería de Marina y está desarrollando el sistema de energía portátil de 10 kW de próxima generación. La empresa vendió 12 sistemas de prueba; en el futuro, los nuevos contratos prevén la compra de hasta 50 sistemas FlexGen.
El suministro de energía está mejorando
El Departamento de Defensa británico cuenta con Power FOB, un sistema inteligente de almacenamiento y gestión de energía que permite la introducción de fuentes renovables y tecnologías de ahorro de energía. El sistema permite ahorrar hasta un 30% de combustible debido a la acumulación de energía generada por generadores diésel y paneles solares, y redistribuirla en el momento adecuado a los consumidores adecuados.
Todas estas tecnologías se basan en soluciones de baterías avanzadas para el almacenamiento de energía; en este caso, las fuentes de energía renovables pueden llegar a ser verdaderamente utilizables.
Morehead agregó: “El requerimiento diario de kilovatios-hora del soldado aumenta constantemente a medida que transporta más consumidores de energía que nunca. El soldado moderno necesita 10 veces más energía que hace 15 años.
La empresa británica Lincad fabrica una línea de baterías inteligentes de fuente de alimentación de iones de litio (LIPS). Su modelo LIPS 5 se convirtió en el más exitoso del catálogo de la empresa; Se han suministrado más de 17.500 unidades al Departamento de Defensa británico y a otros clientes de todo el mundo. Como comentó un ejecutivo de la empresa: “La primera batería LIPS se lanzó en 2000, pesaba aproximadamente 3,5 kg y tenía una capacidad de 12 Ah. El nuevo LIPS 10 pesa lo mismo pero tiene una capacidad de 23 Ah, lo que reduce drásticamente la carga logística del soldado.
Además de suministrar baterías recargables duraderas, Lincad también fabrica una línea de cargadores de baterías. Un portavoz de la compañía dijo: “En los últimos años, la tecnología de almacenamiento de energía solar se ha desarrollado rápidamente y, por lo tanto, han surgido las soluciones de cargador solar y limpiador de energía de Lincad. También existía la necesidad de cargar el móvil desde los automóviles mientras se conducía. Los vehículos ya están generando energía a partir de sus generadores y esto se implementa en el cargador de vehículos de CC de Lincad. La llegada de estos cargadores significa que los usuarios no necesitan llevar muchas baterías.
Los soldados a veces llevan hasta 10 kg de baterías que necesitan recargarse, y la gran capacidad de las baterías y las soluciones de carga flexibles reducen la necesidad de regresar a la base, lo que puede afectar positivamente el cumplimiento de una misión de combate.
