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| Renitor |
Por sus características especiales, el equipo generador a base de pilas de combustible de los submarinos españoles S-80, llamado BEST (Bio-Ethanol Stealth Technology), es el primero de la llamada «tercera generación» de AIP (propulsión por energía con total independencia de la atmósfera exterior), el único —por hoy— que provee abordo el hidrógeno necesario. Esta no es la única ventaja frente a cualquier otro dispositivo AIP.
La pila de combustible a base de hidrógeno y oxígeno (u otras combinaciones) convierte directamente la energía química en electricidad («generador electroquímico»). La pila con reformador de bioetanol (u otro combustible), aunque muy prometedora, es un sistema caro tecnológicamente hablando y la contemplan sólo los españoles (véase «Submarinos S-80»).
El «Best». En la actualidad, la tecnología en este campo de la AIP es objeto de secreto en su mayor parte. Por tanto, las características públicas del Best exige cierta prudencia interpretativa. Al parecer, la instalación en el submarino S-80 acarrea unos 90 m3 de combustible y oxidante, esto es, más de 100 t de bioetanol y oxígeno líquido, su potencia máxima es de 320 kW y su rendimiento del 55-60% (muy alto). Uno de los objetivos es el de producir equipos generadores más potentes y complementar a los mismos con baterías de acumuladores de iones de litio, de una gran energía específica, para navegaciones submarinas profundas más prolongadas.
Ventajas. No resulta fácil hacer valoraciones, desde el punto de vista técnico por lo menos, debido a que el sistema AIP se ha acabado fragmentando en un cúmulo de versiones («motor térmico», pilas de combustible con o sin reformador, etc.). El módulo Best, empero, es el modelo considerado actualmente como el más adecuado a causa de sus indiscutibles ventajas, no sólo la del propio combustible, sino de otras como a continuación citaremos.
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| Renitor Diagrama simplificado del sistema AIP español «Best», unidad a base de bioetanol y oxígeno, con un elemento de 300-320 kW. En el reformador, el bioetanol reacciona con elementos químicos para dar hidrógeno. |
Rendimiento. Se estima que podría funcionar con un rendimiento hasta del 55-60% y lo mantiene incluso operando a potencias muy pequeñas. La turbina de vapor (sistema Mesma francés) no alcanza un rendimiento térmico del 40% y dentro de un estrecho margen de potencia.
Insonorización. Sin elementos móviles, no se producen niveles apreciables de ruido y el desgaste mecánico es muy pequeño. El motor Stirling sueco (se basa en la combustión) y el Mesma meten ruido y para atacarlo se prevé una mayor utilización de productos insonorizantes, medida que incrementa costes y pesos.
Emisiones. Apenas si hay emisión de contaminantes y en el caso particular del reformador el producto de reacción es el bióxido de carbono o anhídrido carbónico, fácil de eliminar con un ingenioso sistema sin hacerlo borbotear a través de agua ni límite de profundidad. El Stirling funciona con una presión de 20 bares, reduciendo a 200 m su inmersión para la eliminación de los productos de reacción.
Refrigeración. El producto final en la pila de hidrógeno es el agua y el módulo Best, en razón a su potencia, producirá cada día más de 6 m3 de agua pura, excelente termorregulador para el propio sistema, con temperaturas de trabajo de sólo 80 ºC, muy inferior a las del Mesma (con el aumento de temperatura se agudiza el problema de refrigeración, que facilita a los instrumentos sónicos y térmicos del enemigo la localización de la nave).
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| Navantia Reformador de bioetanol para módulo «Best» |
Potencia. Las unidades sueca y alemana, las mejor comprobadas, tienen potencias de salida del orden de los 75 o 40 kW respectivamente (para su utilización práctica se han de juntar varias unidades o módulos) frente a los 300 o 320 de la española (pila única).
El combustible está previsto como bioetanol. La producción y el almacenamiento de bioetanol no plantea apenas problemas; en cambio, la firma rusa Rubin presenta un elemento a base de hidrógeno, que no puede ser transportado más que en depósitos de acero o en estado líquido en recipientes térmicos, y la alemana TKMS otro a base de hidruro (hidrógeno y un elemento metálico), que confiere una autonomía proporcional al tamaño del submarino, condiciona la forma del mismo aumentando su resistencia a la marcha y es más vulnerable ante impactos.
Reformador. La pila del Best incorpora a la entrada un reformador que, mediante procesos químicos, transforma el combustible acarreado (bioetanol) para que resulte utilizable directamente por la pila (hidrógeno). Ello excusa la necesidad de almacenar hidrógeno o grandes cantidades de hidruro (los alemanes requieren 100 t de hidruro para generar 2 de hidrógeno).
Conclusión. Como consecuencia de las ventajas citadas y a pesar de sus inconvenientes, es de esperar que en el futuro el Best tenga un amplio desarrollo, en su forma original o produciendo nuevos proyectos como variantes. Las diversas tecnologías existentes han dado lugar a modelos diferenciados. Sin que en el momento actual pueda concretarse cuál será el que se vaya a imponer en el futuro, si es que alguno llega a imponerse, el Best proyecta una imagen de vanguardia en la tecnología AIP. La experimentación y el tiempo tendrán la última palabra.
ANEXO
Submarinos AIP en el mundo
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| Navantia El S-81 en dique flotante listo para su botadura |
Historia. En 1864, Narciso Monturiol, un inventor español, construyó el primer submarino AIP, el Ictíneo II, propulsado por una hélice movida por una máquina de vapor que empleaba como combustible una mezcla de peróxido de manganeso, cinc y clorato de potasa. Ulteriores desarrollos, como el alemán V-80 de 1940, se vieron truncados por complicaciones técnicas y la aplicación de la energía nuclear a la propulsión de los submarinos (1954). Sin embargo, en la década de 2000, el positivo resultado conseguido por los suecos con el tipo «Gotland» estimuló el desarrollo de este sistema con distintos modelos en Alemania (hidruro), Francia (turbina de vapor), Rusia (hidrógeno en estado de líquido criogénico) y España (pila de combustible con reformador).
Proveedores. En esta década ocho países fabrican sistemas AIP: cinco propios (Alemania, España, Francia, Rusia, Suecia), dos con patente sueca (Japón y China) y otra alemana (Corea del S). La aparición del español Best hizo pensar a los alemanes en prescindir del hidruro en favor de la pila de combustible con reformador y todos sus submarinos adoptarán este sistema, a imitación de los españoles, pero con alcohol metílico (metanol) en vez de bioetanol. Entre los otros astilleros dedicados a la fabricación y experimentación de la AIP están el sueco Saab-Kockums, con su motor Stirling, propulsor de la serie nacional «Gotland» y utilizado en la china «Yuan» (copia del soviético «Kilo») y la japonesa «Soryu»; el francés DCNS (renombrado Naval Group), con el sistema Mesma, que utilizan tres pequeños submarinos pakistaníes tipo «Agosta» modificados; y el ruso Rubin, con el Krystall 27, destinado principalmente a la serie «Lada» (versión apenas modificada del «Kilo»).
Modelos de submarinos. Los más pesados de los submarinos AIP originales son el tipo «Soryu» de 2007, el «Dosan Ahn Changho» surcoreano de 2018 y el S-80 de 2021 (desplazan unas 4 200, 3 700 y 3 400 t respectivamente). Los más pequeños son el «Amur 950» en construcción, el «Gotland» de 1996 y el Tipo 212 de 2005 (1 300, 1 600 y 1 800 t). Aquellos miden de entre 84 y 81 m de eslora y estos, 60 o menos.