Transizione energetica

Mobilità sostenibile: tutti i nodi da sciogliere e cosa significa per il settore navale

La mobilità sostenibile è tale se si declina sia sul lato ambientale che economico: a che punto sono le ricerche su idrogeno e biocarburanti, le questioni aperte su decarbonizzazione e rinnovabili, come decidere su acquisto e sostituzione di flotte dei mezzi

01 Giu 2022
Giovanni Lorenzo Belloi

Ingegnere, Ministero Infrastrutture Mobilità Sostenibile

mobilità sostenibile - settore navale

Attualmente sono disponibili diverse alternative al motore a benzina o diesel: la maggior parte viene proposta e sviluppata seguendo una logica personale o senza una logica. Ciascuno propone le proprie idee, tutti i sostenitori dell’una o dell’altra diranno che il proprio modo è il migliore.

Cercare di prevedere quali fonti di energia per i trasporti vinceranno nei prossimi dieci anni è un gioco complicato. La verità è che, qualunque cosa si dica, tra dieci anni le cose si saranno evolute in modo considerevole e ci saremo adattati ai cambiamenti che si verificheranno.

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Il requisito della sostenibilità

Possiamo trovare tante meravigliose previsioni, articoli e scenari su giornali, interviste TV e radio: chi dice che il mondo dei trasporti si rivolgerà tutto all’elettrico, chi all’idrogeno, chi al gas, chi al nucleare o altro.

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A volte c’è una sostanziale mancanza di conoscenza, e quindi di responsabilità, da parte delle persone o delle organizzazioni che fanno queste previsioni: in questo frangente, nessuno conosce davvero il quadro completo, anche se alcune cose hanno molte più probabilità di accadere di altre.

Durante la mia esperienza professionale da esperto nel settore pubblico e privato, ho partecipato a parecchi incontri di presentazione di nuove tecnologie innovative: su cento presentazioni da parte di accademici, start-up o grandi imprese che prevedevano “la prossima grande cosa” nel settore, quasi tutte con bell’aspetto, evidenti vantaggi per l’utente, tecnologia smart impressionante e strabilianti previsioni nei confronti dell’utente finale, solo cinque/sette sono arrivate ​​sul mercato nella vita reale.

Il motivo per cui le altre idee, davvero intelligenti, creative e utili, non sono mai state realizzate è semplice: dovevano essere completamente sostenibili dal punto di vista commerciale.

Per rispondere a questo requisito, l’offerta di vendita deve avere un senso, il modello di business deve essere adatto, tutte le attività devono essere coinvolte nella catena di approvvigionamento, tutti devono realizzare un profitto, o almeno ottenere un vantaggio commerciale.

Inoltre, poiché stiamo parlando di tecnologie completamente nuove in un mondo che cambia, la tecnologia deve essere sviluppata, gli standard scritti in modo che tutti possano usarla, la legislazione potrebbe cambiare, potrebbe essere necessario sviluppare una tecnologia di accompagnamento, il tutto in parallelo con i cambiamenti dell’infrastruttura, i cambiamenti della società e qualsiasi altro cambiamento previsto dagli inventori e dagli sviluppatori.

È un viaggio lungo e tortuoso, dove può accadere o meno quanto previsto, nella giusta sequenza e nel tempo. È come una corsa di cavalli: se fosse facile prevederne l’esito, saremmo tutti molto ricchi.

Quando si considerano le tecnologie energetiche alternative per i trasporti entrano in gioco molti altri fattori.

Mobilità sostenibile: la ricerca sull’idrogeno

All’inizio della mia carriera da ingegnere, ho partecipato a un incontro in cui un dirigente senior ha affermato in modo abbastanza enfatico: “Siamo a soli cinque anni dalla produzione di massa di mezzi a idrogeno: l’idrogeno è il futuro carburante del mondo”.

Sono passati più di 30 anni e purtroppo l’idrogeno è rimasto lontano dalla produzione di massa: nei cinque anni dichiarati, nell’arco di tutta la mia carriera e probabilmente ancora oggi.

Senza altre innovazioni tecnologiche, è improbabile che l’idrogeno si estenda ulteriormente nel prossimo futuro.

L’energia a idrogeno è già qui, ma non è ancora commercialmente valida. In primo luogo, l’idrogeno richiede enormi quantità di energia di estrazione, non è così facile da immagazzinare, trasportare e distribuire ed è meno efficiente di altri combustibili in uso, come il diesel.

Certamente l’idrogeno è fantastico nel ridurre l’inquinamento ambientale al “tubo di scappamento”, tuttavia non farà molto per decarbonizzare il pianeta come fonte di energia (relativamente) inefficiente, a meno che l’energia verde in eccesso non diventi disponibile in grandi quantità.

Detto questo, l’idrogeno è uno dei primi combustibili che potrebbe diffondersi per i mezzi da trasporto nei prossimi dieci anni, in quanto è uno dei pochi combustibili che ha la densità di energia disponibile per sostituire il diesel.

Il problema è che un gran numero di commentatori sono pronti a dire che l’idrogeno è il carburante del futuro, ma dovremmo trovare il modo di superare i suoi problemi intrinseci.

Mobilità sostenibile: i biocarburanti

Molte persone all’epoca affermavano che la via da seguire (alcuni dicevano l’unica) per il trasporto fosse quella dei biocarburanti.

È famoso il calcolo contenuto in alcuni studi: un’autostrada a quattro corsie richiederebbe di essere affiancata da un terreno di circa 30 km per la sola coltivazione di biocarburanti e l’alimentazione solo delle auto in autostrada.

Aggiungiamo tutte le altre forme di trasporto, compresi gli autocarri, e guardiamo quindi l’intera nazione e la sua enorme rete di corridoi autostradali a doppia carreggiata o tripla: logicamente, se ne deduce come anche i biocarburanti siano molto lontani dall’essere principale risorsa per la decarbonizzazione dei trasporti.

Decarbonizzazione della rete elettrica e rinnovabili

Oggi si parla delle batterie e del loro repentino sviluppo, ma prima di entrare nel delicato argomento è necessario effettuare una premessa a monte sulla produzione di energia elettrica.

È noto che si stiano effettuando già da tempo sforzi per decarbonizzare la rete di produzione di energia elettrica, sforzi che continueranno sicuramente nel corso del decennio.

Per questo, sarà necessaria una rapida decarbonizzazione del settore energetico per soddisfare l’aumento della domanda man mano che i settori dei trasporti diventeranno sempre più elettrificati. Ciò può essere ottenuto aumentando la quota di fonti energetiche a basse emissioni di carbonio, in particolare le rinnovabili, con una corrispondente riduzione dell’uso di combustibili fossili.

In tutto il mondo, le energie rinnovabili ora producono circa un terzo della capacità energetica.

Limitare le emissioni di gas serra dalle centrali elettriche a combustibili fossili, installando sistemi di abbattimento, sta avendo un ruolo crescente a livello globale. Si sostiene che abbia anche il potenziale per generare “emissioni negative”, rimuovendo CO2 dall’atmosfera.

Questo viene combinato con le tecnologie di bioenergia per la produzione. A breve termine, il passaggio dal carbone “più sporco” al gas naturale aiuta a ridurre le emissioni delle centrali elettriche, ma ovviamente dovrà essere sostituito, principalmente con energie rinnovabili come l’energia eolica e solare.

Le misure per preparare la rete elettrica a un maggiore utilizzo di mezzi per il trasporto terrestre navale e aereo, naturalmente partendo dai precursori veicoli di trasporto su strada, sono già in fase di adozione e aumenteranno nel prossimo decennio.

I piani di produzione di energia elettrica a lungo termine devono ovviamente tenere conto dell’aumento della domanda dei mezzi di trasporto elettrici. Lungo il percorso, ci saranno molte sfide da superare a causa della crescita delle energie rinnovabili, che determinano notevoli costi di integrazione della rete ed estese esigenze di pianificazione.

Mobilità sostenibile: la ricerca sulle batterie elettriche

Attualmente, quando le risorse intermittenti sono a un punto basso, in casi specifici il mercato elettrico risponde con risorse sostitutive convenzionali, ma in un futuro decarbonizzato queste opzioni non saranno accettabili o disponibili. Si sta quindi considerando l’accumulo di energia della batteria e le risorse distribuite come due possibili opzioni.

Parallelamente, i miglioramenti nella tecnologia delle batterie e della loro ricarica continueranno a rendere più usabili i mezzi di trasporto elettrici. Gli sforzi globali su ricerca e sviluppo in quest’area sono attualmente sbalorditivi: la capacità della batteria cresce e i tempi di ricarica si riducono.

Sono inoltre in corso sforzi sostanziali per rimuovere i componenti più tossici e rari delle batterie, rendendole più ambientali e mentalmente accettabili.

È davvero importante ricordare che al momento l’impronta ambientale di un nuovo mezzo di trasporto elettrico è considerevolmente superiore a quella di un mezzo di trasporto con motore a combustione interna equivalente e rappresenta una grande parte dell’impronta di carbonio della sua vita.

Ovviamente, dovranno migliorare anche le infrastrutture: molti operatori segnalano le attuali difficoltà nel merito.

Tuttavia, il costo e le prestazioni delle batterie sono forse il fattore più importante nell’accettabilità dell’energia elettrica nei mezzi di trasporto.

Ad oggi, il passaggio ai mezzi elettrici è spesso determinato da una domanda da parte del cliente o da un’iniziativa locale di riduzione delle emissioni: man mano che la densità di energia di stoccaggio, il costo (watt per euro) e il tempo di ricarica si riducono, aumenterà sempre di più anche l’adozione di mezzi pesanti elettrici per motivi di lavoro, che hanno necessità di potenze considerevoli.

È evidente che le aree regionali e locali, in particolare quelle urbane, si sposteranno sempre più verso operazioni alimentate con sistemi elettrici e a batteria, poiché l’infrastruttura e la progettazione della batteria stessa saranno migliorate.

Un aspetto importante, al momento, è la ricarica wireless: la ricarica della batteria ogni volta che il mezzo passa attraverso la stazione. Significa che i mezzi rimangono completamente carichi per la maggior parte della loro vita lavorativa. Non sorprende che vi sia una leggera perdita di efficienza (circa il 10%) per la comodità della ricarica mobile, compensata eliminando la necessità dei “tempo di fermo” della ricarica dei mezzi.

L’utilizzo di questo metodo potrebbe significare che i mezzi di trasporto, per esempio pubblico, con i giusti cicli di lavoro hanno più di un conducente e vengono utilizzati per 24 ore al giorno.

È probabile che continuino i test avanzati del trasporto elettrificato a lunga distanza, anche attraverso la rete elettrica, molto probabilmente da cavi catenari aerei o forse da una forma più avanzata di ricarica wireless.

Le autorità per le infrastrutture stradali, soprattutto in Europa, dovranno lavorare insieme in fase di test e sviluppo per unificare standard e tecnologie usabili dai diversi tipi di mezzi elettrici coinvolti.

Parallelamente, dovrà essere sviluppato un adeguato meccanismo di finanziamento transfrontaliero per consentire lo sviluppo delle infrastrutture a lungo termine, se il trasporto elettrico a lunga percorrenza deve essere sviluppato entro la fine del decennio.

Forse il consiglio più sensato sull’energia alternativa nei trasporti è: abbiamo molto bisogno di discussioni adulte sulla strada da seguire basate su fatti e statistiche reali a nostra disposizione.

Mobilità sostenibile: come pianificare gli acquisti di mezzi nel settore navale

Dato questo scenario in continua evoluzione, come possono gli operatori pianificare i loro futuri acquisti di mezzi per i prossimi dieci anni, se non è definita con certezza una strada sulla tecnologia da usare?

Nel settore navale, come gli armatori possono prendere una decisione sui futuri acquisti?

Chiunque acquisti o sostituisca una flotta di navi, deve affrontare enormi punti interrogativi su: infrastruttura, accordi di servizio e valori residui di una flotta di mezzi alimentate alternativamente e tante altre cose.

Gli operatori non devono fare i conti solo con i carburanti: negli ultimi dieci anni, sono apparse numerose nuove tecnologie per i mezzi navali ed è davvero difficile individuare una direzione univoca nei prossimi dieci.

Prima di passare a un carburante alternativo o meglio a un sistema di propulsione alternativo, per verificare se viene presa la decisione giusta, gli armatori o i consulenti chiamati all’analisi, devono considerare, a grandi linee, fattori determinanti / “duri” come:

  • Il costo base della nave, eventuali sovvenzioni e sconti applicati
  • Costi di cambio infrastruttura ed eventuali sovvenzioni
  • Costi di manutenzione e riparazione per tutta la vita della nave
  • Valori di rivendita previsti (ovviamente la migliore stima per le nuove tecnologie)
  • Disponibilità di carburante alternativo, sia alla base che in rotta, ora e in futuro
  • Distanze totali coinvolte, ora e in futuro
  • Percorsi tipici con ore di moto medie e l’effetto del nuovo carburante alternativo sul sistema propulsivo
  • Fattore di eventuali effetti finanziari delle variazioni della capacità di carico
  • Fattore di eventuali effetti finanziari delle modifiche all’operazione
  • Profilo di costo della nave per l’intera vita, ammortizzando gli eventuali costi interni all’infrastruttura

L’esecuzione del processo a grandi linee descritto sopra, in particolare il profilo del costo totale della vita della nave, dovrebbe fornire una chiara indicazione del costo dell’operazione per l’organizzazione.

Una volta presi in considerazione i fattori “difficili”, le questioni “più morbide”, come un ambiente di lavoro più pulito, un’immagine pubblica e vantaggi per il pianeta, possono essere aggiunte al mix e discusse completamente dai decisori.

Il punto importante è assicurarsi che tutti i costi e gli effetti siano presi in considerazione nell’equazione, in modo da avere poche sorprese a valle.

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