Il combustibile navale del futuro
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Il combustibile navale del futuro
Il combustibile navale del futuro di Claudio Boccalatte I Parliamo del gas naturale liquefatto del quale esaminiamo le situazioni e le prospettive in Italia la maggior facilità di l XIX secolo ha vitrasporto (al contrario sto il passaggio dall’impiego del GNL le navi a vela alle presuppone onerosi navi a vapore alimensistemi d’immagazzitate a carbone. I primi namento, imbarco e decenni del XX secolo trasporto e comporta hanno visto il pasrilevanti problematisaggio all’impiego del che di sicurezza), ma le caratteristiche di minore combustibile liquido (nafta e poi anche gasolio). impatto ambientale del nuovo combustibile Il principale vantaggio del combustibile liquido rispetto ai combustibili liquidi tradizionali, carispetto al carbone era la facilità con cui poteva ratteristiche che le più recenti normative inessere trasportato a terra, imbarcato e moviternazionali rendono pressoché obbligatorie. mentato a bordo, impiegando pompe e tuboL’International Maritime Organization (IMO) è lature invece di squadre di fuochisti. Secondo l’organizzazione delle Nazioni Unite che si molti esperti il XXI secolo vedrà la diffusione occupa delle problematiche legate al traffico sempre più generalizzata del combustibile gasmarittimo, e in particolare della sicurezza della soso, e in particolare del GNL (Gas Naturale navigazione e dell’’imLiquefatto, chiamato anpatto ambientale geneche LNG, Liquefied Narato dalla navigazione. tural Gas) in sostituzione La convenzione che redei combustibili liquidi. gola la protezione delCome per il passaggio l’ambiente marino daldalla vela al vapore e l’inquinamento genedal carbone alla nafta rato dalle navi è la Marsi tratterebbe di un campol, e l’Annesso VI a biamento radicale, che tale pubblicazione licoinvolgerebbe la magmita le emissioni in aria gior parte delle navi esie prevede limiti sempre stenti e le infrastrutture più stringenti per le logistiche per il trasporto emissioni di ossidi di e la distribuzione del zolfo (SOx), ossidi di combustibile. azoto (NOx) e particoIn questo caso le motiI flussi di gas naturale importato dall’Italia. Sono presenti lato (Pmx), oltre che vazioni non sono però, punti d’ingresso di gas allo stato naturale (metanodotti) per i gas a effetto serra come per il passaggio quattro e tre terminali per la ricezione del GNL; in apertura, modello come la CO2. dal carbone alla nafta, di un atomo di metano; al centro l’atomo di carbonio 32 novembre-dicembre 2016 palmente allo stato liquido per aumentarne la densità. È sempre gassoso a temperature superiori a -82,62 °C, e a pressione atmosferica liquefa a – 161,5 °C; per il suo trasporto e immagazzinamento occorre quindi impiegare delle tecnologie criogeniche, costose, complesse e con rilevanti aspetti di sicurezza. Le principali aree di produzione sono l’America settentrionale, la Russia, il Medio Oriente, il mare del Nord e l’asia centrale. L’Italia ha una limitata produzione interna ed è il terzo importatore al mondo, dopo Giappone e Germania. Il consumo italiano nel 2014 è stato di circa 60 miliardi di Lo stabilimento di ricezione e stoccaggio di GNL e di rigassificazione di m³; prima della crisi era di circa 85 Panigaglia nel golfo della Spezia miliardi. I prezzi del GNL, a differenza di quelli Il Gas Naturale Liquido (GNL) di carbone e petrolio, sono soggetti a grande Il gas naturale è incolore, inodore e non tossico, variabilità su base geografica, per l’importanza composto principalmente da metano, che è dei costi di trasporto: sono più bassi in Nord l’idrocarburo più leggero e con minor quantità America che in Europa e raggiungono il livello di carbonio rispetto all’idrogeno (rapporto 1:4 massimo in Estremo Oriente, particolarmente rispetto a 1:2,25 della benzina). Conseguentein Giappone. mente bruciando produce meno CO2 e più H2O; non contiene zolfo e quindi non produce ossidi di zolfo; non produce particolato. Essendo un combustibile gassoso, la sua miscelazione con l’aria in camera di combustione è molto migliore rispetto ai combustibili liquidi, che vengono iniettati in camera di combustione sotto forma di goccioline (aerosol) e quindi produce meno NOx. Nel GNL sono presenti anche altri idrocarburi quali etano, propano e butano, oltre ad una percentuale di azoto. Il rapporto di espansione La seconda unità a transitare nel Canale di Panama dopo l’inaugurazione del terzo set di chiuse, che vapore/liquido è circa ha consentito un notevole aumento delle dimensioni delle navi in transito, è stata la nave per il trasporto di GNL Lycaste Peace, della compagnia Nippon Yusen Kaisha (NYK line), battente bandiera 600 volte, e quindi panamense, che è entrata nel Canale lunedì 27 giugno, proveniente da Houston (Texas) e diretta a si trasporta princi- Hitachi (Giappone) novembre-dicembre 2016 33 Sezione longitudinale di una unità per il trasporto di gas naturale liquefatto dotata di cisterne sferiche Il gas naturale viene prodotto e consumato allo stato gassoso; per il trasporto su medie e lunghe distanze sono principalmente impiegati due sistemi: trasporto allo stato gassoso mediante metanodotti, e trasporto allo stato liquido mediante apposite navi metaniere chiamate LNGcarrier. Il trasporto mediante metanodotti, impiegabile soprattutto sulle medie distanze (non consente, ad esempio, di superare un oceano), è, al momento, il più utilizzato nella penisola italiana, ma la diversificazione delle fonti è una strada fondamentale da percorrere per garantire la sicurezza degli approvvigionamenti energetici del Paese. La fragilità dei metanodotti Da questo punto di vista, in Italia siamo collegati tramite metanodotti ai siti produttivi nordafricani, nordeuropei e russi; l’importazione di gas naturale da altri Paesi (come ad esempio il Qatar o il Canada), invece, può avvenire solo passando per il trasporto via mare in forma liquida. I metanodotti, inoltre, sono infrastrutture delicate sia per la possibilità di essere oggetto di attentati, sia perché, essendo infrastrutture fisse, il loro regolare funzionamento è soggetto al volere degli Stati che attraversa; un esempio di questo rischio si è avuto nel 2014, quando, durante una crisi economicopolitica tra Federazione Russa e Ucraina, l’Europa Occidentale ha dovuto far fronte alla diminuzione del flusso di gas naturale tramite il gasdotto proveniente dai giacimenti siberiani. Globalmente, il settore dei trasporti è marginale (6,9% nel 2013) rispetto agli impieghi industriali (energia elettrica) e domestici (riscaldamento). Il settore del trasporto navale, a sua volta, è oggi marginale rispetto al trasporto terrestre, ma è in forte crescita. 34 novembre-dicembre 2016 Al mondo oggi esistono più di 90 impianti di stoccaggio e rigassificazione, dei quali una trentina in Giappone, una ventina in Europa Occidentale e gli altri nel resto del mondo, in particolare in America settentrionale e nella Corea del Sud. In Europa i due Paesi con il maggior numero d’impianti sono la Spagna e il Regno Unito. In Italia sono oggi presenti un impianto terrestre a Panigaglia presso La Spezia, e due impianti off-shore: Adriatic LNG di Caverzere (VE), basato su di una grande struttura in cemento armato (Gravity Based Structure) poggiata sul fondale marino a una profondità di circa 29 metri, e OLT (Off-shore LNG Toscana), basato su di una nave-piattaforma tipo FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), ancorata al largo delle coste di Livorno; da questi impianti transita circa il 5-10% del gas naturale importato (il restante 90-95% transita dai metanodotti). Le gasiere Il trasporto di LNG via mare iniziò, in via sperimentale, nel 1959 con il primo carico a bordo della Methan Pioneer, trasportando circa 5.000 m³ di GNL dal Lago Charles in Louisiana all’isola di Canvey nel Regno Unito. In seguito alla scoperta di grandi giacimenti di gas in Algeria e Libia e alla costruzione del primo impianto di riliquefazione in Algeria nel 1964, cominciò il trasporto sistematico via mare dai Paesi produttori ai consumatori. Gli aspetti che maggiormente caratterizzano la progettazione di una LNG-carrier sono il sistema di contenimento del gas, la scelta del sistema di propulsione e la gestione del BOG (Boil Off Gas). Il gas, liquefatto e refrigerato a terra prima dell’imbarco, non viene refrigerato a bordo, ma viene conservato in appositi serbatoi coibentati; l’evaporazione naturale mantiene il li- quido a una temperatura costante di –161,5 °C circa e, per evitare sovrappressione all’interno delle cisterne del carico, si deve prelevare costantemente parte del vapore prodotto, che prende appunto il nome di Boil Off Gas. Per motivi di sicurezza e ambientali (il metano è un gas a effetto serra), non è consentita la dissipazione del BOG direttamente in atmosfera. Di conseguenza le LNG-carrier hanno principalmente propulsori che usano il gas come combustibile. Le tecnologie attualmente disponibili per i serbatoi coibentati sono le cisterne Prismatiche indipendenti (SSPB), le cisterne sferiche Kvaener-Moss e le cisterne a Membrana (sistemi Mark III, NO 96 e CS1); sulle nuove costruzioni s’impiegano quasi solo queste ultime. Nel corso del corrente decennio, il GNL ha iniziato a essere impiegato come combustibile navale anche per unità diverse dalle LNGcarrier; questa tendenza, come già accennato, è principalmente dovuta alla necessità di limitare le emissioni di agenti inquinanti in aria, in aderenza alle più recenti normative dell’IMO. GNL per propulsione navale Il primo Paese dove si è diffuso l’impiego del GNL per la propulsione navale è stata la Norvegia, seguita da Olanda, Regno Unito, Spagna e dai Paesi dell’area del Mar Baltico e del Mare del Nord. Le principali tipologie di navi per le quali è stata impiegata la propulsione a GNL sono traghetti, trasporti costieri e fluviali, rimorchiatori, Platform Support Vessels e pattugliatori. Nei prossimi anni è prevista una forte espansione nell’impiego del GNL come combustibile navale anche fuori dall’Europa, a cominciare dal Nord America. Proprio in Nord America Fincantieri ha recentemente (dicembre 2014) consegnato un traghetto all’operatore canadese STQ. Nel 2015 il gruppo Carnival ha ordinato ai cantieri tedeschi Meyer Werft quattro navi da crociera innovative, a basse emissioni, con propulsione a GNL. In Italia esistono grandi potenzialità per l’impiego del GNL nel settore del traffico passeggeri a breve e medio raggio, e i cantieri nazionali hanno la capacità di costruire unità Il varo del traghetto Gauthier presso lo stabilimento Fincantieri di Castellamare di Stabia il 28 giugno 2014. Si tratta di un’unità con propulsione dual fuel, che può utilizzare sia combustibile liquido tradizionale, sia gas naturale, attualmente operativa per il trasporto di passeggeri nello Stato canadese del Quebec novembre-dicembre 2016 35 navali con questo tipo di propulsione. Quello che manca sono le infrastrutture per il rifornimento (bunkering) di GNL. Allo scopo di contenere le dimensioni dei serbatoi, infatti, un’unità navale con propulsione a gas naturale può immagazzinare il combustibile a bordo solo allo stato liquido. La rete di distribuzione del gas sul territorio nazionale è però una rete di combustibile allo stato gassoso. Esistono quindi diverse possibili soluzioni tecniche per il rifornimento navale (bunkering): lo spillamento del liquido da un terminale di rigassificazione, l’impiego di piccoli impianti di liquefazione alimentati dal gas della rete, il trasporto mediante vettori su ruote o piccoli mezzi navali (bettoline), con forti differenze di prezzo a seconda della soluzione. Lo sfruttamento d’impianti di gassificazione esistenti, come quelli di Panigaglia o Livorno, dove già è presente GNL allo stato liquido, e che quindi sono adattabili a fornire questo prodotto senza grandi investimenti, porta a notevoli risparmi. In questo settore hanno grande importanza le problematiche di sicurezza; di conseguenza sono necessari dettagliati studi fin dalle fasi iniziali dei progetti delle infrastrutture. La mancanza d’incidenti maggiori nel passato (dopo l’incidente del 1944 a Cleveland con 131 morti) è un buon segnale, ma non esime dagli studi. Altrettanta importanza ha cercare di convincere dei vantaggi e del basso livello di rischio l’opinione pubblica (in particolare in Italia), che applica il principio del NIMBY (Not In My BackYard). In Italia comunque molti operatori portuali e marittimi sono convinti della necessità di adottare quanto prima impianti in grado di erogare GNL come combustibile navale, e sono in corso attività di studio o sperimentazione sia a livello centrale che in diversi porti (Civitavecchia, Messina, Genova, Livorno, la Spezia, ecc.). Auguriamoci che a queste iniziative seguano rapidamente realizzazioni concrete di infrastrutture per il rifornimento di GNL, in modo da mantenere l’attuale livello di competitività e di eccellenza che contraddistingue l’economia del mare italiana. L’unità per il trasporto di gas naturale liquefatto Mozah in navigazione verso il porto di Bilbao. Questa unità, costruita nel 2008 per l’armatore Qatargas nel cantiere coreano Samsung Heavy Industries e destinata all’esportazione del gas prodotto nel Qatar, è del tipo Q-max, le più grandi LNG-carrier mai realizzate, con una lunghezza di 345 metri e una capacità di 266.000 m³ di GNL 36 novembre-dicembre 2016