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
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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)
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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.
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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
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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
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