ALBERT LÓPEZ 1

ENERGIES RENOVABLES

A LA NAVEGACIÓ

TREBALL DE RECERCA

Alumne: Albert López

Tutor: José Luís Regojo

Centre: Institut Montserrat de Barcelona

Curs: 2014-2015

ALBERT LÓPEZ 2

ÍNDEX

1. INTRODUCCIÓ .................................................................................................. 3

2. HIPÒTESI I OBJECTIU ....................................................................................... 4

3. PART TEÒRICA ................................................................................................. 6

3.1.1. Energies renovables ................................................................................. 6

3.1.2. Energies renovables als vaixells ............................................................. 10

Prototip 1: Largyalo ....................................................................................... 11

Prototip 2: Mar Empire LSV .......................................................................... 13

Prototip 3: Solar Proa .................................................................................... 14

Prototip 4: Catamaran .................................................................................. 17

Prototip 5: Tûranor Planetsolar ................................................................... 18

Prototip 6: Acciona IMOCA 60 100% Ecopowered ...................................... 20

3.3 Complements de la navegació ................................................................... 22

3.3.1. Les boies .............................................................................................. 22

3.3.2. Altres complements de la navegació .............................................. 26

4. PART PRÀCTICA ................................................................................................ 28

4.1.1. Material empleat ................................................................................ 29

4.1.2. Muntatge ............................................................................................. 30

5. CONCLUSIONS ............................................................................................... 34

6. REFERÈNCIES DE LES FIGURES ....................................................................... 36

7. ANEXOS ............................................................................................................ 38

7.1. Entrevistes ................................................................................................. 38

7. AGRAÏMENTS ................................................................................................. 43

8. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................ 44

ALBERT LÓPEZ 3

1. INTRODUCCIÓ

L’elecció del tema del meu treball de recerca no va ser fàcil de concretar.

Inicialment vaig pensar en fer el treball sobre un tema de l’actualitat relacionat

amb el medi ambient i que m’interessés, com per exemple el canvi climàtic o les

energies renovables.

Finalment, després de pensar-ho detingudament, vaig decidir que el treball

tingués relació amb un altre tema que m’apassiona, com són els vaixells. Així

doncs vaig arribar a la conclusió de que volia dedicar el meu treball de recerca a

les energies renovables aplicades a la navegació marítima.

Crec que és un tema molt important pel futur de tots, que tindrà cada vegada

més interès, per la manca de recursos energètics i també per la contaminació

del planeta que produeixen les energies convencionals.

En un futur m’agradaria dedicar-me al disseny i fabricació de vaixells i crec que

les energies renovables haurien de tenir un paper determinant en el transport

marítim, terrestre, aeri... com en el desenvolupament de la vida quotidiana, si

volem viure respectant el nostre entorn.

Per tant, espero que el treball m’ajudi a ampliar els meus coneixements en

aquest camp.

ALBERT LÓPEZ 4

2. HIPÒTESI I OBJECTIU

En iniciar el meu treball el primer que em vaig plantejar va ser la hipòtesi o

pregunta de recerca que és la següent: és possible la construcció d’un vaixell

que utilitzi només energies renovables tant per la seva mobilitat com per l’ús

d’objectes d’il·luminació i aparells elèctrics a bord?

Per respondre a aquesta pregunta i extreure’n conclusions vaig plantejar-me una

sèrie d’objectiu que són ells següents:

a) Consultar diferents fonts teòriques: llibres, revistes, internet, etc.

b) Posar-me en contacte amb diversos experts que hagin treballat en

algun projecte relacionat amb l’energia renovable aplicada al mar.

c) Contactar amb autoritats locals de la meva ciutat o del meu entorn

més pròxim per poder conèixer els diferents projectes que s’han

realitzat o que es pensen realitzar relacionats amb el meu tema.

d) Elaborar una llista de projectes d’aquí i d’arreu del món sobre vaixells

que utilitzin actualment energies renovables i que estiguin en

funcionament.

e) Descriure els diferents projectes escollits anteriorment i elaborar una

fitxa tècnica de cadascun (localització, ús, creador, disseny, cost,

materials).

f) Construir un prototip de vaixell que es pugui moure utilitzant energies

renovables.

ALBERT LÓPEZ 5

Finalment, després de seguir tot el procés, incloent les indicacions de la meva

tutora del treball, espero poder trobar les respostes necessàries per respondre

la meva hipòtesi, trobar una resolució afirmativa a la pregunta i treure’n

conclusions.

ALBERT LÓPEZ 6

3. PART TEÒRICA

3.1.1. Energies renovables

Les energies renovables són aquelles que provenen de recursos naturals

inesgotables, doncs es regeneren de forma natural al moment o per la intensitat

del poder energètic de la seva font. Hi podem recórrer de manera permanent.

Tenen un menor impacte ambiental: tot i que hi ha algun problema ecològic en

particular, els danys s’han anat minimitzant amb el pas del temps (un exemple

clar és el dels ocells amb els aerogeneradors, que xocaven contra ells i que ara

s’evita aquesta situació mitjançant uns senyals acústics i visuals que ho eviten).

S’evita la emissió de gasos, com els que provoquen l’efecte hivernacle.

Es consideren energies renovables l’energia solar, l’eòlica, la geotèrmica, la

hidràulica i l’elèctrica. També es poden incloure en aquest grup la biomassa i

l’energia mareomotriu.

En general són fonts d'energia dispersa o molt poc concentrada: moltes

depenen de la geografia i del clima, de manera que no tots els sistemes de

qualsevol tipus d'energies renovables es poden instal·lar a qualsevol indret. Una

altra característica força general és que la seva captació variable i no controlable.

Això fa que sigui imprescindible l'ús de sistemes d'emmagatzematge d'energia

que la guarden a mesura que es genera per un temps més o menys limitat

perquè sigui usada segons la demanda del seu consum.

El 2012, aproximadament el 2,4% del consum mundial d'energia havia estat

generat per fonts renovables. Actualment a Catalunya les energies renovables

representen el 2,8% de l’energia utilitzada i el Pla d'Energia de Catalunya 2006-

2015 preveu que en 2015 aquest consum d'energies renovables es multipliqui

ALBERT LÓPEZ 7

per quatre. Greenpeace va presentar un informe a la Generalitat de Catalunya

segons el qual es podria arribar al 100% de producció d'energies renovables

l'any 2050(1).

1) Font: Viquipèdia http://ca.wikipedia.org/wiki/Energia_renovable

ALBERT LÓPEZ 8

3.1.2. Avantatges i inconvenients de les energies renovables:

Els principals avantatges són:

- A diferència de les fonts de combustible fòssil o centrals nuclears, les

energies renovables provenen de fonts inesgotables.

Segons el pronòstics, el Sol brillarà uns 4600 milions d’anys més i el vent,

la calor de l’interior de la Terra i la força dels mars perdurarà fins uns mil

anys abans de l’extinció del Sol. Per tant, podem assegurar que no

s’acabaran.

- Molts procediments d’obtenció d’energia renovable no emeten cap mena

de residu tòxic per al medi ambient ni gasos d’efecte hivernacle. Un cop

obtinguda l’energia tampoc generen residus perillosos com, per exemple,

si que els genera l’urani. L’urani, un cop utilitzat, conté uns nivells de

radioactivitat molt alts i s’han d’habilitar magatzems especials per

dipositar els residus.

- És molt més econòmic l’obtenció d’energies renovables. La construcció de

parcs eòlics, recintes amb plaques solars o la col·locació d’hèlix per

obtenir energia hidràulica és inferior al cost d’obtenció de material com

l’urani, el carbó, la compra de petroli, etc. També podem afegir costos

addicionals a les energies convencionals, com el que Espanya paga per no

tenir suficients magatzems de residus nuclears: l’estat ha de pagar 65000

euros diaris a França perquè s’ocupin dels residus generats al nostre país.

- També podem tenir en compte la seguretat: recentment hem pogut

comprovar des de ben a prop com l’obtenció de gas pot provocar

terratrèmols i el perill que comporta la manipulació d’elements químics

radioactius.

ALBERT LÓPEZ 9

Els principals inconvenients són:

- El inconvenient més gran de les energies renovables és la manca d’interès

tant polític com individual a causa del seu cost econòmic en instal·lacions

i mètodes de recollida.

- L’obtenció d’energia no sempre es possible: l’energia solar depèn de la

radiació del sol, la eòlica de la força del vent, la hidràulica dels caudals

dels rius i de les marees, etc. Per tant, depenen dels fets meteorològics.

- Al dependre dels fets meteorològics, no es pot preveure la quantitat

d’energia que es pot obtindre i saber si serà suficient per satisfer la

demanda.

ALBERT LÓPEZ 10

3.1.2. Energies renovables als vaixells

Els vaixells, com qualsevol altre medi de transport, consumeixen un cert tipus de

combustible que els permet fer funcionar els mecanismes necessaris per la seva

mobilitat.

Els motors dels vaixells consumeixen fuel marí, el que queda del petroli després

de refinar-ne la benzina i la resta de derivats. Aquest combustible té 2.700

vegades més sofre que el que utilitzen els cotxes. La combinació d'aquest

combustible amb la mida dels motors dels vaixells suposa unes emissions que,

segons la Comissió Europea, causen la mort de 50.000 europeus a l'any. I a

diferència de les que s'originen a terra, seguiran creixent.

El principal problema és que aquests motors gairebé mai s'aturen (els grans

vaixells que s’aturen al Port de Barcelona no aturen els motors per continuar

tenint energia a bord)(2).

L’aplicació d’energies renovables als

vaixells és una bona solució que ha

començat a utilitzar-se però que

encara no hi ha suficient suport ni

voluntat per poder notar una

millora significativa al gran

problema de la contaminació al

qual ens enfrontem dia rere dia.

2) Font: diari ARA http://www.ara.cat/societat/vaixells-utilitzen-combustible-vegades-

benzina_0_641936005.html

Figura 1: vaixell atracat al port de Barcelona

ALBERT LÓPEZ 11

3.2. Prototips de vaixells que utilitzen energies renovables

He seguit un criteri de selecció i he escollit un conjunt de sis prototips que

utilitzen energies renovables. La importància que tenen, el projecte que hi ha al

darrere, la funció que se li dona i alguns prototips de futur són els criteris que he

utilitzat per l’estudi de cada un d’ells.

Després d’analitzar-los a fons, he pogut comprovar els mètodes d’obtenció

d’energia que utilitzen cada un d’ells. Aquests són els vaixells escollits: Largyalo,

Mar Empire LSV, Solar Proa, Catamaran, Tûranor Planetsolar i Acciona IMOCA 60

100% Ecopowered.

Prototip 1: Largyalo

El Largyalo és un vaixell dissenyat i

construït per una parella alemanya,

Rupert Kellner i la seva dona Petra

Wolfinger. La seva construcció va

començar a Pforzheim, el març de

l’any 2000 i va estar enllestit el gener

de l’any 2006. S’estima que per

construir-lo van treballar unes 30000

hores. Durant una travessia té capacitat per a 16 persones però un cop amarrat a

port hi poden pujar 30. El catamarà esta inspirat en la tradició polinèsia.

Per obtenir els materials necessaris per la construcció d'aquest vaixell, Rupert

Kellner va vendre els seus negocis per poder comprar tot el material necessari i

Figura 2: el Largyalo navegant

ALBERT LÓPEZ 12

complir finalment el somni de la parella: comptar amb un vaixell que funcionés

totalment amb energies renovables i així poder realitzar xerrades informatives

sobre les energies renovables.

Aquest vaixell esta fet principalment de fusta. Els espais lliures que disposa un

catamarà de tals magnituds va donar la possibilitat als seus creadors d'instal·lar

plaques solars d'última generació a la coberta, generant així l'energia suficient

per no haver d'utilitzar cap mena de combustible fòssil o derivats que pogués

malmetre el medi ambient.

Després de sis anys de treball va estar enllestit: “teníem la idea de que gastés el

mínim combustible fòssil” explicava Kellner. “és el vaixell més gran d'aquesta

mena que s'ha construït mai” deia Petra.

Actualment, tots dos es dediquen a navegar amb el catamarà per anar a la

recerca de fons per poder dur a terme el seu pla de futur: fer la volta al món en

1000 dies per fer conferències arreu del món sobre les energies renovables i

com les han aplicat al seu vaixell.

Figura 3: propietaris del Largyalo

ALBERT LÓPEZ 13

Prototip 2: Mar Empire LSV

El Mar Empire LSV (“Life Support Vessel” - Llei de Seguretat Viària) és un vaixell

creat per Richard Sauter, un dissenyador anglès fundador de l’empresa Sauter

Carbon Offset Design. Va ser construït en només un any i mig a Anglaterra i té

capacitat per a deu passatgers. L'increïble disseny d'aquest vaixell i totes les

comoditats d'un hotel de cinc estrelles el converteix en una autèntica

experiència luxosa a alta mar.

La autosuficiència d'aquest vaixell fa que no sigui necessari aturar-se per a

omplir dipòsits de combustible, però necessitaven tenir queviures frescos per

donar un bon servei als clients. Per a resoldre aquest inconvenient, els

dissenyadors varen decidir instal·lar dues granges hidropòniques de 30m2 (la

granja hidropònica és un mètode per cultivar plantes fent servir solucions

químiques de nutrients minerals dins l'aigua, sense fer servir cap tipus de sòl).

Aquest iot, de 44 metres d'eslora, compta amb la més avançada tecnologia de

subministrament mitjançant l'aprofitament de tres fonts principals d'energia

renovable: el sol, el vent i les onades.

La font primera i principal d'energia és la del sol, que alimenta les plaques solars

que cobreixen tota la superfície de la nau que, al mateix temps, alimenta les

dues granges hidropòniques.

La segona font d'energia és la del vent. Aquest, fa funcionar una vela “Skysail”

de 80m2, semblant a les veles utilitzades al “kitesurf”, pot propulsar el vaixell a

18 nusos (33km/h) i proporciona 200kW d'energia. Aquest sistema també ajuda

a carregar bateries de llum exterior.

Finalment, la tercera font d'energia és la de les onades. Un sistema de

generadors MDR s'activen amb el moviment i proporcionen fins a 50 kW degut

als cops de les onades, a la vegada que esmorteeix el vaivé. Aquest sistema té un

ALBERT LÓPEZ 14

avantatge afegit: al produir aquest efecte d'esmorteir el moviment, elimina els

possibles efectes de mareig dels passatgers. Aquest mètode el podem trobar en

algun gratacel, com el Taipei 101, que l'utilitza per evitar catàstrofes produïdes

per possibles terratrèmols.

Richard Sauter el cap del disseny va comentar: "El Mar Empire LSV allibera a la

comunitat Superyacht de la seva dependència estricta dels recursos no

sostenibles mitjançant l'aprofitament de l'energia renovable col·lectiva sempre

present en la Terra".

L'únic inconvenient que

presenta és el seu preu:

aquest iot autosostenible

costa ni més ni menys que

12 milions d'euros.

Figura 4: disseny del Mar Empire LSV fet a ordinador

ALBERT LÓPEZ 15

Prototip 3: Solar Proa

El Solar Proa és un vaixell dissenyat per Carolin Dissmann, Tibor Bartholoma,

Daniel Boos y Andreas Schwab, un grup d’alemanys que treballen per l’empresa

Solarproa. Va ser dissenyat a Munich, Alemanya, i testat a Hamburg. Té capacitat

per a sis passatgers incloent el conductor. És una embarcació per a l'ús privat i,

degut a que no pot arribar a mes de 12 nusos de velocitat (22km/h), pot ser

conduit sense llicència.

Sorprèn enormement pel seu disseny futurista. És un vaixell construït

principalment amb fibra de carboni i és totalment autosuficient ja que captura

l'energia del sol per generar energia neta. La forma en que esta dissenyat

permet que es pugui disposar de 14,5 metres quadrats de panells fotovoltaics

per generar l'energia elèctrica necessària. Com podem comprovar en les

imatges, quan la embarcació es “tanca”, només queden a la vista els panells

solars. Aquest fet permet una major captació d'energia per a la futura utilització

de la nau.

La recollida de l'energia del sol no només serveix per al funcionament dels

motors i altres mecanismes que fan que el vaixell es mogui, sinó que també

permet connectar altres aparells electrònics personals, com mòbils, ordinadors i

el GPS, i electrodomèstics de baix consum, com petites neveres i microones.

L'interior de la embarcació està il·luminada únicament amb llums LED, que

redueix el consum d'energia respecte la bombeta convencional, ideal quan

s'utilitza energia solar.

ALBERT LÓPEZ 16

Figura 5: el Solar Proa atracat

ALBERT LÓPEZ 17

Prototip 4: Catamaran

L’empresa argentina Ustatic ha creat un projecte de vaixell anomenat

Catamaran, el seu propi prototip de nau ecològica: es tracta d’una embarcació

completament autosuficient d’alt rendiment.

Basada en un sistema d’alimentació que combina tres fonts d’energia natural, el

converteix en un excel·lent exemple de transport verd. L’aigua, el vent i el sol són

els tres únics combustibles: és capaç de prescindir de qualsevol tipus de

combustible fòssil.

Aquest prototip posseeix dues turbines: una turbina eòlica, situada a la part més

alta del màstil, i una turbina hidràulica submergida, que permet realitzar els

moviments del vaixell a l‘aigua.

La superfície esta coberta de panells solars amb cèl·lules fotovoltaiques, les

quals permeten emmagatzemar tota l’energia provinent del sol.

Figura 6: disseny fet a ordinador del Catamaran

ALBERT LÓPEZ 18

Prototip 5: Tûranor Planetsolar

Planetsolar és una empresa constructora de vaixells autosuficients. Va crear un

iot anomenat Tûranor Planetsolar el 31 de març del 2010, amb capacitat per a

50 persones i el va presentar a Kiel, al nord d’Alemanya, just abans d'iniciar una

gira per Europa i la posterior volta al món l'any 2011. Aquest vaixell de luxe va

ser creat per a ús privat, després de superar totes les proves tècniques. En

l'actualitat però, esta sent utilitzat com a laboratori d'investigació marina flotant

per la Universitat de Ginebra.

Va ser finançat per un empresari alemany. El cost total va ser de 12,5 milions

d'euros. El nom del iot Tûranor deriva de trilogia del senyor dels anells, ja que

surt a les inscripcions de l’anell.

La nau autosuficient presentada, es considerada una de les més grans que

actualment existeixen. Mesura 31 metres d'eslora i 15 metres de màniga. Esta

equipat amb més de 500 metres quadrats de panells solars fotovoltaics que

proporcionen 93kW d'energia, la qual cosa indica que és un vaixell net i

silenciós. Aquesta energia es dirigeix a dos motors, un a cada costat de la nau,

on hi ha 8,5 tones de bateries de liti. El casc del vaixell és un model que va ser

provat en túnels de vent per determinar la seva hidrodinàmica i aerodinàmica i

fa que pugui arribar a una velocitat màxima de 15 nusos (28 km/h). Amb

l'avançat sistema tecnològic solar que disposa, la embarcació és 100%

autosuficient, ja que funciona a través de l'energia solar i demostra que el sol

pot ser una energia alternativa tan idònia com la del vent.

El 27 de setembre de 2010, el Tûranor PlanetSolar va partir de Mònaco per

donar la volta al món únicament amb l’ajut de l'energia solar. Un dels objectius

del projecte era centrar la consciència pública sobre la importància de les

energies renovables per a la protecció del medi ambient. Una parada important

ALBERT LÓPEZ 19

va ser Cancún, Mèxic, durant la Conferència sobre el Canvi Climàtic l’any 2010 de

les Nacions Unides. La embarcació va tornar a Mònaco el 4 de maig 2012

després de 584 dies de navegació per tot el món.

Durant l'expedició, el Tûranor PlanetSolar va trencar un rècords: la travessia més

ràpida de l'Oceà

Figura 7: el vaixell Tûranor PlanetSolar a prop de la costa

ALBERT LÓPEZ 20

Prototip 6: Acciona IMOCA 60 100% Ecopowered

Acciona, una empresa espanyola dedicada a l’enginyeria civil, construcció i

infraestructures, va completar

amb èxit la seva primera regata

a bord del Acciona IMOCA 60

100% Ecopowered, el primer

vaixell de competició del món

“zero emissions” dissenyat i

construït per la companyia.

Aquest vaixell totalment

competitiu i segur suposa un

triomf de la enginyeria i innovació, al estar impulsat totalment per energies

renovables. Aquest esperit sostenible s’estén més enllà de la nau: el recinte de

treball i fins i tot la roba dels

tripulants també apliquen

tècniques totalment

ecològiques.

La gran gesta per a la que es

va preparar va ser superada

amb èxit: la volta al món.

Per a la navegació, l’ Acciona

IMOCA 60 100% Ecopowered

utilitza tres fonts d’energia i subministrament: l’energia eòlica, obtinguda a partir

d’aerogeneradors de 350W cada un; energia fotovoltaica, mitjançant panells

solars integrats al casc i amb una superfície total de 12 metres quadrats; y

energia hidrodinàmica, aconseguida amb de dos generadors a partir de

Figura 8: l’Acciona IMOCA 60 100% Ecopowered al port de

Barcelona

Figura 9: popa del veler

ALBERT LÓPEZ 21

múltiples hèlix que aprofiten el moviment de l’aigua, amb una potència de 400W

cada una.

L’energia generada per aquestes tres fonts pot ser emmagatzemada en un banc

de bateries que asseguren l’alimentació. Un sistema basat en piles d’hidrogen

obtingut a partir d’energies renovables garanteix el sistema d’emergència.

“L’Acciona IMOCA 60 100% Ecopowered ha

incorporat materials i innovacions

d’enginyeria naval fruit d’investigacions

exhaustives i controls de qualitat realitzats

amb tecnologia d’ultrasons.” Informa el

president de l’empresa, José Manuel

Entrecanales.

A més d’utilitzar únicament energies

renovables en la navegació, els dissenyadors

i constructors es van assegurar que l’Acciona

IMOCA 60 100% Ecopowered fos construït

amb material sostenible i que les obres no

emetessin un gran numero d’emissions, estalviant així l’enviament de 115 tones

de CO2.

Aquest vaixell va ser presentat a Barcelona, en el marc de la Global Clean Energy

Conference 2011, com un exemple de que les energies renovables constitueixen

una alternativa real a les energies convencionals.

Figura 10: l’Acciona IMOCA 60 100%

Ecopowered durant una regata

ALBERT LÓPEZ 22

3.3 Complements de la navegació

3.3.1. Les boies

He considerat interessant fer un breu estudi d’elles perquè són elements

imprescindibles per a la navegació. A més, alguns tipus de boies utilitzen

mecanismes d’obtenció d’energies renovables per alguns dels seus dispositius.

Les boies són objectes que s’utilitzen com a senyals i que estan ancorades al fons

marí (a la costa o a alta mar, depenent de la seva funcionalitat). Poden tenir

diverses finalitats, com són l’orientació dels vaixells, realitzar tasques

meteorològiques, etc. Podríem dir que les boies són pels vaixells el que els

senyals de trànsit són per als cotxes.

Hi ha una gran varietat de boies i totes tenen unes funcions diferents però estan

construïdes amb el mateix material: plàstic dur.

Els principals tipus de boia són:

- Abalisament

- Salvavides

- DART

- Sonoboies

- Correntòmetres

- Meteorològiques i oceanogràfiques

- Fins esportius

ALBERT LÓPEZ 23

Els tipus de boies que utilitzen o generen algun tipus d’energia renovable, ja

sigui per produir-ne o simplement autoabastir-se són: a) abalisament, b) DART i

c) meteorològiques i oceanogràfiques.

a) Boies d’abalisament:

Una balisa és un objecte senyalitzador, utilitzat per indicar un lloc geogràfic o

una situació de perill potencial. En topografia, el

verb abalisar és usat per referir-se a l'acció de

situar un lloc en relació amb altres, mitjançant

balises, que asseguren el poder-lo trobar

posteriorment. En navegació, se sol emprar el

terme boia o boia d'abalisament.

Una balisa pot ser activa si emet un senyal, sigui

del tipus que sigui, o passiva, si no emet cap senyal

Tipus de balises actives:

Emissores de senyals de ràdio (satèl·lits GPS).

Emissores de senyals lluminosos (far).

Emissores de senyals d'ultrasons (sonar).

Aquest tipus de boies no son utilitzades per a produir energia. No obstant això,

la energia que requereixen per a fer funcionar els corresponents dispositius

s’adquireix mitjançant els panells solars que té a la torre (part que queda a la

superfície).

Figura 11: boia d’abalisament

ALBERT LÓPEZ 24

b) Deep-Ocean Assessment and Reporting of Tsunami (DART)

Aquestes boies es centren en la detecció de tsunamis provocats per sismes

submarins, que poden detectar canvis dràstics en

la pressió de l'aigua i que alerta de possibles

tsunamis.

Aquestes boies es transporten amb un vaixell

oceanogràfic i es fixen al fons del mar. Al fons

també es situen, pròxims a les boies, uns sensors

de pressió. Tant el sensor de pressió (mesura la

pressió i el pes que exerceix la columna d’aigua,

quanta més aigua, més pressió) com la boia

(marca l’altura del mar i altres paràmetres)

transmeten la informació via satèl·lit als Centres de

Tsunamis. Si s’observen les condicions associades a un

tsunami (sisme, canvis de la pressió bruscos del mar, modificacions de l’altura),

s’emeten les corresponents

advertències. Aquesta

informació es processa en

un supercomputador i es

determinen els models de

comportament del mar. A

partir d’aquí, es prenen les

mesures corresponents.

Figura 12: esquema

d’una boia DART

Figura 13: punts de localització

de boies DART

ALBERT LÓPEZ 25

c) Boies meteorològiques i oceanogràfiques

Les boies meteorològiques i oceanogràfiques incorporen sistemes d'adquisició

de dades per obtenir dades meteorològiques i oceanogràfiques en alta mar.

Aquest tipus de boies envien les lectures dels instruments que mesuren la

temperatura de l’aigua, la temperatura de l’aire, la humitat, la pressió

atmosfèrica, la salinitat i, en alguns casos, la corrent.

ALBERT LÓPEZ 26

3.3.2. Altres complements de la navegació

Podem afegir dos complements més de la navegació i que utilitzen energia per

funcionar: els radars i els fars.

El radar Tots els vaixells els utilitzen per indicar la seva posició i per detectar algun

element mitjançant ones de radio d’altra freqüència. El radar és un instrument

que es basa en l’emissió de ràfegues

d'ones radioelèctriques i mesurar-ne

un possible eco que es produeix en

detectar objectes com són els avions,

els automòbils o els núvols.3

A l’utilitzar ones radioelèctriques

necessita subministrament d’energia.

Si es tracta d’un vaixell que utilitza energies

renovables per funcionar, l’energia necessària

pel radar també s’obtindrà de l’energia renovable.

Els fars

És un edifici o una torre amb un aparell

lluminós a la part més alta que emet senyals

lluminosos, mitjançant un sistema de potents

llums i miralls en un interval de temps

determinat. Tenen usos com el d’avisar de

perills a la costa i senyalitzar les entrades i

sortides d’un port.

L'origen de la paraula far es deu a la

3 Font: Viquipèdia http://ca.wikipedia.org/wiki/Radar

Figura 14: radar situat a la part més alta

d’un vaixell

Figura 15: Far

ALBERT LÓPEZ 27

construcció en l'illa de Pharos, davant de la ciutat d'Alexandria a

l'antic Egipte, d'una torre d'uns 134 metres d'alçada amb un foc al damunt per

guiar a les naus.

Actualment s’està estudiant la implantació d’energies renovables en els fars,

però amb l’ús del radar cada cop s’utilitzen menys.

ALBERT LÓPEZ 28

4. PART PRÀCTICA

La part pràctica del meu treball consisteix aplicar els fonaments teòrics adquirits

anteriorment en la construcció d’un prototip de vaixell que utilitza les energies

renovables.

Construir un vaixell a escala real, tant si utilitza energies renovables com no, esta

totalment fora del meu abast. Per això no va ser tasca fàcil de concretar quina

seria la meva part pràctica. Finalment, després de donar-hi moltes voltes i amb

el suport de la meva tutora inicial del treball, vaig emprendre la creació i disseny

del meu prototip de vaixell verd 100% ecològic a mida de maqueta.

El primer que vaig haver de decidir va ser l’estructura que tindria el meu vaixell i

em vaig basar en les que havia estudiat a la part teòrica.

Per facilitar la flotabilitat vaig pensar que el tipus d’embarcació que podia

construir era un catamarà, donat que podria substituir els dos cascos per unes

ampolles de plàstic. L’aigua oposa menys resistència a aquests tipus de vaixells,

per tant, a l’utilitzar una font com l’energia solar que no poden garantir el seu

efecte i la seva potència energètica, vaig considerar que el catamarà seria la

forma ideal. Un altre aspecte important a tenir en compte va ser l’estabilitat,

vaig pensar que construint un catamarà seria més fàcil aconseguir-la. A més amb

la utilització del catamarà disposaria de més espai al centre de l’embarcació, fet

que em permetria la instal·lació de un major nombre de plaques solars.

ALBERT LÓPEZ 29

4.1. Realització del meu prototip

4.1.1. Material empleat

Per construir el meu propi prototip he utilitzat materials quotidians com dues

ampolles de plàstic de litre i mig, fusta, dues peces de plàstic i brides. Però no

podria fabricar un vaixell només amb aquest tipus de materials. Per això vaig

anar informar-me i a obtenir idees de com podria fer-lo moure.

Els materials que he utilitzat per a la construcció del meu prototip són:

- 2 ampolles d’aigua de un 1,5 litres

- 3 peces de plàstic per les ampolles

- Brides

- Aglomerat de fusta de 4 mil·límetres de gruix

- 1 hèlix

- Plaques solars

- Motor de 3 Volts

- Eix de 20 centímetres

- Cilindre metàl·lic petit

- Cargols

- Pintures plàstiques Figura 16: material emprat

ALBERT LÓPEZ 30

4.1.2. Muntatge

Per començar el muntatge del meu catamarà, un cop disposava de les peces

necessàries, vaig unir les dues ampolles amb les subjeccions de plàstic creant

l’estructura base.

Un cop feta l’estructura de flotació vaig utilitzar la banyera per contrastar la

flotabilitat, estabilitat i decantació per aplicar els ajustos necessaris.

Figura 18: l’estructura del catamarà feta Figura 17: comprovació de la flotabilitat

ALBERT LÓPEZ 31

Tot seguit vaig començar el disseny de la coberta del vaixell, pensant que sobre

aquesta estarien instal·lades les plaques i el motor. Tot seguit, mitjançant un

paper Din A3 dibuixo la forma triada per aquest espai.

Figura 21: jo retallant la forma de la base en un paper

Figura 19: comprovant que el paper encaixa bé a l’estructura

Figura 20: jo dissenyant la base en el

paper

ALBERT LÓPEZ 32

Seguidament vaig anar al fuster amb el model per encarregar la fusta a partir del

meu disseny.

A la figura 23 podem comprovar com encaixen els patins del catamarà

(ampolles) i l’estructura de plàstic amb la peça de fusta.

La següent tasca va ser la part mecànica del vaixell. La part mecànica del vaixell

consisteix en enganxar el motor a la seva superfície de fusta que el protegirà del

contacte amb l’aigua. Després, unir mitjançant un eix d’uns 20 centímetres de

longitud el motor amb l’hèlix que

mourà l’embarcació. Com que el

motor està situat a la coberta del

catamarà i l’hèlix ha d’estar en

contacte amb l’aigua, he hagut de

fer un forat de pas per l’eix. Per unir

el motor amb l’eix he necessitat un

cilindre metàlic amb uns cargols

petits, tal i com es veu a la figura 24.

Figura 22: l’estructura de fusta

Figura 23: l’estructura de fusta encaixada a la base

Figura 24: el motor i l’hèlix units per l’eix

ALBERT LÓPEZ 33

El pas següent va ser enganxar les plaques solars a la coberta del vaixell, tenint

en compte l’estabilitat del catamarà comprovant-ho a una banyera plena d’aigua.

Tot seguit, vaig realitzar la connexió elèctrica entre el motor i les plaques solars.

Un cop acabat el muntatge vaig decidir-me a pintar la coberta utilitzant pintures

plàstiques.

A l’hora de realitzar la part pràctica del meu treball m’he trobat amb algunes

dificultats. Una d’elles va ser trobar les peces de plàstic que he utilitzat per fer

l’estructura del meu prototip, que les vaig aconseguir en un taller de treballs

manuals.

Una altre dificultat ha estat l’estabilitat del vaixell. A l’inici va ser dificil muntar

l’estructura i que no es decantés.

Aquest problema s’ha anat

repetint cada cop que he afegit

peces noves.

El major inconvenient que he

tingut ha estat trobar tot el

conjunt de peces necessàries per

realitzar i unir tots els

components de la part mecànica

del prototip, com l’eix que uneix el motor amb l’hèlix o col·locar les plaques

solars.

Finalment, he pogut aconseguir l’objectiu que em vaig marcar en un principi de

construir un vaixell utilitzant energia renovable, en aquest cas solar, amb peces

reciclades i reutilitzades.

Figura 25: el catamarà acabat

ALBERT LÓPEZ 34

5. CONCLUSIONS Un cop realitzat el treball de recerca puc extreure’n algunes conclusions.

La primera és que la utilització de vaixells amb energia renovable no ha fet res

més que començar. Els governs no financen els projectes sinó que són

particulars o empreses els que aporten les inversions i això fa que el procés

d’incloure les energies renovables als vaixells estigui molt endarrerit.

Com que la contaminació del planeta és cada vegada més gran i que la

globalització ens ha portat a una major utilització de transports, és necessari la

implantació d’energies renovables en ells.

Hi ha països que tenen un gran interès per la no-utilització de les energies no

contaminants perquè els interessos econòmics i les pressions polítiques en el

sector de les energies fòssils son tant grans que no permeten la implantació de

les noves tècniques per millorar la qualitat d’obtenció d’energia.

He pogut assolir molts dels objectius que m’havia proposat. En una de les

enquestes que m’havia proposat fer no vaig poder contactar amb Philippe

Starck, un dissenyador industrial francès reconegut mundialment. Li vaig enviar

un correu però no va contestar.

No obstant això vaig poder entrevistar a en David, un capità de vaixell i enginyer

naval italià. Va ser una entrevista improvisada ja que no havia concertat cap

trobada amb ell. Una de les dades més importants que vaig obtindre va ser el

consum dels ferrys que transporten passatgers i vehicles des de Barcelona fins a

les illes Balears. Un ferry consumeix al voltant de 10 tones de combustible fòssil

per cada trajecte realitzat.

Gracies a les informacions obtingudes a l’entrevista puc extreure’n la següent

conclusió: la utilització d’energies renovables per part de les empreses de

transport marítim suposaria un estalvi tant econòmic com ecològic perquè

ALBERT LÓPEZ 35

disminuirien molt les emissions a l’atmosfera i al mar. No s’implanten perquè

suposaria una inversió molt gran per adquirir nous vaixells que utilitzin només

noves energies. A més, la construcció de grans vaixells d’aquest tipus encara no

s’ha impulsat ja que els governs no financen els projectes necessaris.

Per crear el vaixell meu he tingut una sèrie de despeses en material de

construcció i equipaments però com que pel seu funcionament no es necessita

cap mena de combustible, ja que funciona amb energia solar, el cost del seu

desplaçament és zero i no contamina. L’únic cost que generarà serà el de tasques

de manteniment.

Això que he realitzat a petita escala és aplicable avui dia a embarcacions de

passatgers, mercaderies, etc., la qual cosa permetria l’estalvi econòmic dels

propietaris i evitaria l’enviament d’emissions a l’atmosfera (la combustió interna

que utilitzen transports són els responsables del 30% al 90% de les emissions

CO2 enviades).

Per acabar l’apartat de conclusions crec convenient respondre a la pregunta de

recerca que em vaig realitzar:

“És possible la construcció d’un vaixell que utilitzi només energies renovables

tant per la seva mobilitat com per l’ús d’objectes d’il·luminació i aparells

elèctrics a bord?”

Si que ho és. Ho he pogut comprovar investigant i analitzant els diferents

prototips d’arreu del món i creant jo mateix el meu petit prototip i la conclusió

final és que és possible i, a més, és beneficiós.

ALBERT LÓPEZ 36

6. REFERÈNCIES DE LES FIGURES

Figura 1: vaixell atracat al port de Barcelona ....................................................... 10

Figura 2: el Largyalo navegant .............................................................................. 11

Figura 3: propietaris del Largyalo ......................................................................... 12

Figura 4: disseny del Mar Empire LSV fet a ordinador ........................................ 14

Figura 5: el Solar Proa atracat............................................................................... 16

Figura 6: disseny fet a ordinador del Catamaran ................................................. 17

Figura 7: el vaixell Tûranor PlanetSolar a prop de la costa ................................... 19

Figura 8: l’Acciona IMOCA 60 100% Ecopowered al port de Barcelona ............... 20

Figura 9: popa del veler ........................................................................................ 20

Figura 10: l’Acciona IMOCA 60 100% Ecopowered durant una regata ................. 21

Figura 11: boia d’abalisament .............................................................................. 23

Figura 12: esquema d’una boia DART................................................................... 24

Figura 13: punts de localització de boies DART .................................................... 24

Figura 14: radar situat a la part més alta d’un vaixell .......................................... 26

Figura 15: Far ........................................................................................................ 26

Figura 16: material emprat ................................................................................... 29

Figura 17: comprovació de la flotabilitat .............................................................. 30

Figura 18: l’estructura del catamarà feta .............................................................. 30

Figura 19: comprovant que el paper encaixa bé a l’estructura ............................ 31

Figura 20: jo dissenyant la base en el paper ........................................................ 31

Figura 21: jo retallant la forma de la base en un paper ....................................... 31

Figura 22: l’estructura de fusta ............................................................................. 32

Figura 23: l’estructura de fusta encaixada a la base ............................................. 32

Figura 24: el motor i l’hèlix units per l’eix ............................................................ 32

Figura 25: el catamarà acabat .............................................................................. 33

ALBERT LÓPEZ 37

Figura 26: interior del pont de comandament del vaixell “Levante Napoli” ........ 38

Figura 27: en Davi, capità i enginyer, i jo .............................................................. 39

Figura 28: reparació d’un sensor d’una boia ........................................................ 41

Figura 29: Pere Lagrange i jo ................................................................................ 42

Figura 30: reparació a alta mar d’una boia ........................................................... 42

ALBERT LÓPEZ 38

7. ANEXOS

7.1. Entrevistes

Entrevista 1 Entrevista realitzada el 29-08-2014 durant el trajecte Eivissa – Barcelona a bord

del vaixell “Levante Napoli” de la companyia Balearia , a l’enginyer naval i capità

del buc, David, de 37 anys. Va estudiar 5 anys i ha navegat pels mars

Mediterrani, d’Irlanda, Bàltic i l’Oceà Índic durant 13 anys.

Primer vàrem visitar el pont de

comandament del vaixell i em va

presentar la resta de la tripulació

de cabina. Tot seguit, va

ensenyar-me els aparells

utilitzats per a la navegació i els

seu funcionament. Després, vam

estar parlant sobre el consum

del vaixell i altres dades curioses:

- Quines són les mides del vaixell?

Aquest vaixell és un “ferry” llarg, ja que hi viatgen principalment

camions. Fa 150 metres d’eslora, 26 de màniga i 4,4 metres de calat.

- No sembla que sigui gaire més curt que els altres vaixell per això.

Ja. Però la diferencia entre aquest i els altres és que en aquest espai

només i viatgen 100 persones i 400 vehicles. En canvi, en els altres hi

viatgen entre 700 i 1500 i poden haver-hi entre 500 i 900 vehicles.

- Quina velocitat té aquest vaixell?

La velocitat de creuer (velocitat constant a alta mar) d’aquest vaixell és de

Figura 26: interior del pont de

comandament del vaixell “Levante Napoli”

ALBERT LÓPEZ 39

17 nusos, uns 31 km/h. No és gaire, però es tracta d’un vaixell antic i amb

molt de pes.

- Quan pesa?

El vaixell, solament l’estructura, pesa unes 14400 tones. Després, se li

poden afegir 7300 tones més, que són el pes de les persones, els vehicles,

el menjar, l’aigua dolça i tot el que no sigui estructura del vaixell.

- Un vaixell d’aquestes dimensions i pes, en el trajecte actual (Eivissa – Bar-

celona), consumeix molt de combustible?

Doncs la veritat és que si. Aquesta nau, en aquest concret recorregut

consumeix unes 10 tones de combustible.

- No creus que és excessiu?

És moltíssim. Actualment, amb les tecnologies que disposem podríem

construir vaixells que consumissin molt menys i fins i tot que no

consumissin cap mena de producte dolent per al medi ambient.

Malauradament no és així.

- Aquest vaixell no disposa de cap mena de dispositiu per a reduir el con-

sum?

Doncs no. Aquest vaixell es va

construir fa temps, aleshores

no era tant comú veure plaques

solars i altres mecanismes. En

l’actualitat, pot ser que hi hagi

vaixells que es construeixin

amb noves tecnologies i

s’apliquin certes avantatges.

Figura 27: en Davi, capità i enginyer, i jo

ALBERT LÓPEZ 40

Entrevista 2 Entrevista realitzada a Blanes el 26-10-2014 a l’instructor de submarinisme,

professor de primers auxilis, DEA i director de l’empresa Blanes-Sub, Pere

Lagranje.

L’empresa Blanes-Sub és un centre de submarinisme que, a banda de realitzar

les activitats subaquàtiques, s’encarrega del manteniment d’una boia

meteorològica i oceanogràfica situada davant de la costa de Blanes.

- Quin tipus de boia és i perquè s’utilitza.

És una boia meteorològica i oceanogràfica. S’utilitza per recollir dades

com la humitat, la pressió atmosfèrica, la força del vent, l’altura de les

onades, el corrent marí, la temperatura de l’aigua i la seva salinitat.

- Com funciona?

La boia té incorporats a la corda que arriba al fons del mar tres sensors a

profunditats diferents: a 0, 25 i a 50 metres. Aquests sensors són els res-

ponsables dels càlculs de totes les dades relacionades amb el mar. A la

superfície compta amb un sensor de vent, un altre d’humitat i pressió, un

GPS per saber la seva localització exacta en cas de que la boia es deslligui

del fons i unes plaques solars per fer funcionar tots els sistemes elèctrics.

A l’interior de la corda que va des del fons del mar fins a la superfície de

la boia hi ha uns cables que transmeten tota la informació a una petita

centraleta situada a dalt de la boia i que envia totes les dades recopilades

al centre d’estudis avançats de Blanes (CEAB). Allà es processa tota la in-

formació obtinguda.

- A qui pertany la boia?

Pertany al CEAB, col·laborador del Consell Superior d’Investigacions Cien-

tífiques (CSIC)

ALBERT LÓPEZ 41

- Quina preparació s’ha de tenir per realitzar aquesta tasca (titulació, per-

misos...)?

Nosaltres tenim el contracte de manteniment per part del CSIC. A més,

tenim els permisos de la Generalitat i Capitania Marítima.

- Quina és la vostra feina amb la boia?

Com a empresa de submarinisme (Blanes-Sub) realitzem bàsicament el

manteniment subaquàtic, tot i que alguna vegada hem hagut de fer el

rescat de la boia (quan la boia es deslliga del fons, les corrents marines se

l’enduen. Gràcies al GPS que porta incorporat podem saber la seva loca-

lització exacta i l’hem pogut anar a buscar).

- En que consisteix el manteniment de la boia?

Principalment netegem la corda que arriba al fons del mar perquè la vida

que es forma no la trenqui. També netegem els sensors i comprovem que

estigui ben lligada al fons.

- On es realitza el manteniment?

Si les condicions marítimes són bones, el manteniment es realitza a alta

mar.

- Quin material es necessita per realitzar el manteniment?

Raspalls, eines especials en cas d’averies elèctriques i l’equipament dels

submarinistes.

- Cada quant es realitza el man-

teniment?

Es realitza una inspecció visu-

al un cop cada quinze dies. Les

tasques de manteniment de-

penen de la voluntat del CSIC.

- Quins motius fan que es ne-

cessiti el manteniment?

Figura 28: reparació d’un sensor d’una boia

ALBERT LÓPEZ 42

El principal motiu és la formació d’algues que s’incrusten tant a la part de

la boia que toca l’aigua com a la corda. Els temporals marítims causen

desperfectes i també fan necessaris uns

manteniments específics.

- Perquè han contactat amb vosaltres per

fer el manteniment?

Perquè som una empresa reconeguda per

la Generalitat que realitza treballs suba-

quàtics professionals.

- Quin cost genera el manteniment de la

boia?

Al voltant d’uns 1000 euros anuals.

- Quina sol ser la vida útil d’una boia?

Si s’apliquen les renovacions i tasques de

manteniment correctes la vida de la boia

no s’acaba. Ara bé, els

temporals poden malmetre

greument la instal·lació i causar

danys irreparables... mai se sap!

Figura 29: Pere Lagrange i jo

Figura 30: reparació a alta mar d’una boia

ALBERT LÓPEZ 43

7. AGRAÏMENTS

M’agradaria agrair a Pilar Alcón, la meva primera tutora, per haver-me guiat i

encaminat durant l’inici del treball tot i ja no treballar al meu institut.

També m’agradaria donar les gracies a Blanes-Sub, per les facilitats a l’hora de

proporcionar-me material i la seva disponibilitat per l’entrevista, als pares pel

seu suport moral i a la Mariona Longarón, que va animar-me a treballar durant

l’estiu.

ALBERT LÓPEZ 44

8. BIBLIOGRAFIA

Pàgines web consultades:

http://www.elperiodico.cat/ca/noticias/societat/20081005/una-flota-ecologista-defensa-dels-mars-atraca-barcelona/print-241753.shtml http://ca.marinelink.com/story.aspx?336663

http://www.nuestromar.org/noticias/destacados/16_01_2011/35014_primer_ba

rco_autosuficiente_de_emision_cero

http://www.elmundo.es/elmundo/2011/02/08/nautica/1297163210.html

http://www.hola.com/hombre/2011021151068/yate/ecologico/sostenible/

http://www.dforcesolar.com/energia-solar/increible-barco-propulsado-por-energia-solar/ http://www.well-tech.it/WTAward/quality%20of%20life/SCHEDE/SOLARPROA_solarproa.pdf http://www.todointeresante.com/2008/07/barcos-ecologicos-catamaran.html

http://de10.com.mx/5702.html

http://cleantechnica.com/2010/11/26/worlds-largest-solar-powered-boat-

turanor-planetsolar-arriving-in-miami-soon/

viquipèdia.org

http://ca.wikipedia.org/wiki/Categoria:Vaixells_per_tipus

http://ca.wikipedia.org/wiki/Categoria:Tipus_de_vaixells_de_transport http://www.fondear.org/infonautic/barco/Velas_Aparejos/Principios_Vela/Principios_Vela.htm http://ca.wikipedia.org/wiki/Fitxer:Comparison_knock_nevis_with_other_large_buildings.png

ALBERT LÓPEZ 45

http://blocs.xtec.cat/ecologiaisostenibilitat/tag/vaixells/ http://ca.wikipedia.org/wiki/Vaixell_de_vapor http://www20.gencat.cat/portal/site/icaen/menuitem.0e77dd7d3736725fc644968bb0c0e1a0/?vgnextoid=9ab32c6671510210VgnVCM1000008d0c1e0aRCRD&vgnextchannel=9ab32c6671510210VgnVCM1000008d0c1e0aRCRD http://www.abc.es/videos-espana/20110520/presenten-primer-vaixell-utilitza-952330426001.html http://www20.gencat.cat/portal/site/icaen/menuitem.92f39315c7cce99ec644968bb0c0e1a0/?vgnextoid=b2ed4d9df5f3d110VgnVCM1000008d0c1e0aRCRD&vgnextchannel=b2ed4d9df5f3d110VgnVCM1000008d0c1e0aRCRD&vgnextfmt=detall&contentid=9b85e2d91084d110VgnVCM1000008d0c1e0aRCRD http://blogdee.dee.upc.edu/?p=397 http://blogdee.dee.upc.edu/?p=363 http://www.btv.cat/btvnoticies/2014/01/15/mes-del-20-de-la-contaminacio-atmosferica-de-la-ciutat-prove-de-lactivitat-del-port/ Llibres consultats: Curso de meteorología y oceanografía – dirección general de la marina mercante, diciembre de 1982 Reglamento internacional para prevenir abordajes en la mar i reglamento de balizamiento de la A.I.S.M. – Capt. J.S. Sánchez National geogràfic, edición energías renovables