Navi sostenibili: arrivano le prime approvazioni ufficiali del RINA

Navi sostenibili – Di recente il RINA ha rilasciato il certificato di approvazione a due progetti innovativi per la sostenibilità in ambito navale. Il primo è un sistema di generazione interamente basato sulle Fuel Cell, sviluppato dalla Freudenberg e-Power Systems, una multinazionale tedesca attiva nella ricerca sulle celle a combustibile. Il secondo è un design progettuale di una nave interamente alimentata ad idrogeno, grazie alla combinazione di Fuel Cell e batterie, il cui design è stato sviluppato da Aurelia Green Concept Design.

Questo è un passo molto importante dal punto di vista tecnico e normativo, in quanto soltanto i prodotti e gli impianti approvati da un ente di classifica, come il RINA, possono essere installati e utilizzati sulle navi commerciali. La notizia dimostra che le tecnologie che si avvalgono delle Fuel Cell ed idrogeno sono uno strumento valido anche sul mare per la costruzione di navi sostenibili, in quanto rispettano tutti i rigorosi standard di sicurezza e di prestazioni previsti dagli organismi marittimi internazionali.

Navi necessarie, ma inquinanti

L’International Maritime Organization (IMO), il massimo organo normativo internazionale nel settore marittimo, contrasta l’inquinamento del settore navale dal 1973, quando ha emesso la Convenzione Internazionale per la Prevenzione dell’Inquinamento causato da Navi (MARPOL), per combattere i disastri ambientali dovuti alle petroliere.

La MARPOL da allora è regolarmente aggiornata per toccare le nuove sfide attuali. Questa convenzione ha introdotto uno strumento importante, l’Energy Efficiency Design Index (EEDI), un indice che deriva da un calcolo molto complesso e che permette di stabilire quanta CO₂ una nave emette per percorrere un’unità di miglia nautiche in condizioni standard. Minore è il valore del EEDI, più è efficiente la nave dal punto di vista energetico.

L’IMO stabilisce anche il valore massimo di EEDI ammesso, ed ha proposto un’agenda per ridurre questo valore limite nel corso degli anni, con l’obiettivo al 2050 di ridurre le emissioni del 70% rispetto al 2008. Il calcolo del EEID è obbligatorio per tutte le nuove navi con stazza lorda maggiore di 400 tonnellate. Tutto ciò sta costringendo gli armatori ad investire in nuove tecnologie e realizzare flotte più sostenibili. Ad oggi, il commercio marittimo è un pilastro dell’economia globale, ma è ancora alimentato da combustibili fossili spesso poco pregiati e ad alto impatto ambientale.

Il ruolo dei registri di classifica

I registri di classifica, come il RINA, sono nati a metà del settecento in Inghilterra, nel famoso Lloyd’s Coffee House, dove si riunivano gli armatori ed i commercianti britannici. Il problema principale degli armatori era assicurare le proprie navi contro i rischi di incidenti e perdita del carico; le società di assicurazione dovevano invece stabilire quale fosse la probabilità che ciò avvenisse, in modo da adeguare i premi assicurativi al rischio.

Il registro di classifica risolve il problema fornendo una “classe” alla nave, cioè un indice complessivo di qualità dell’imbarcazione, compresi gli impianti e le tecnologie utilizzate a bordo. Più la classe è elevata, maggiore è la probabilità che la nave porti a compimento la propria missione senza inconvenienti. Nel tempo sono nati centinaia di enti di classifica, che oggi si occupano in generale di certificare che le navi rispettino gli standard normativi internazionali, in termini di sicurezza ed affidabilità.

Questi enti inoltre sono spesso incaricati dalle autorità di bandiera, cioè le autorità marittime nazionali, di svolgere i controlli periodici sulle imbarcazioni e di rilasciare i relativi certificati. Solo le tecnologie approvate da un ente di classifica, che quindi ottengono il type approval, sono riconosciute per essere utilizzare in navigazione.

Navi sostenibili: Fuel Cell per applicazioni navali

Il sistema di generazione elettrica sviluppato da Freudenberg e-Power Systemse approvato dal RINA è basato su celle a combustibile di tipologia PEM a lunga durata di vita, combinate con un sistema di produzione di idrogeno tramite reforming ad alta efficienza del metanolo.

Questa soluzione permette di risolvere diversi problemi della navigazione su lunghe tratte. Una nave a propulsione elettrica che deve compiere attraversate oceaniche ha bisogno di un’autonomia energetica che le sole batterie non possono ancora garantire. Le celle a combustibile risolvono il problema producendo energia elettrica per alimentare la propulsione e i servizi di bordo. Inoltre, utilizzando il metanolo si risolve anche il problema dello stoccaggio dell’idrogeno.

Per lunghe tratte marittime servirebbe una grossa quantità di idrogeno per alimentare le Fuel Cell. Stoccare così tanto idrogeno comporta l’utilizzo di volumi enormi o di tecnologie ad altissima pressione, ed entrambe le soluzioni sono spesso scartate perché troppo costose e complesse. Il metanolo invece ha un’alta densità volumetrica di energia, è stabile allo stato liquido ed è utilizzato in sicurezza in molti processi industriali. Tramite il reforming del metanolo si estrae idrogeno, il quale alimenta le Fuel Cell. Il calore prodotto dalle celle viene anche recuperato per alimentare il reforming stesso.

Esiste però uno svantaggio nell’utilizzo del metanolo come vettore energetico intermedio per il funzionamento delle Fuel Cell: il reforming del metanolo produce idrogeno e anidride carbonica. Questo sistema non è del tutto carbon free, tuttavia come sostiene lo stesso RINA, le emissioni di questa tecnologia sono estremamente inferiori a quelle prodotte dai tradizionali impianti diesel navali.

Inoltre, sempre il RINA ha anche rilasciato un certificato di approvazione di concetto per un sistema di cattura e stoccaggio della CO2 nelle imbarcazioni, chiamato Headway’s ocean Guardian e prodotto da Headway Technology Group, che accoppiato al reforming del metanolo renderebbe nulle le emissioni. Una nave che adotta queste tecnologie è potenzialmente ad impatto zero, sia in alto mare che in prossimità dei porti. La certificazione del RINA attesta che questa svolta tecnologica è sicura ed affidabile in campo marittimo.

Navi sostenibili: un design innovativo

Il design progettuale della società Aurelia Green Concept Design ha ottenuto l’Approval in Principle (AIP) da parte del RINA. L’AIP viene rilasciato a tecnologie e design innovativi per cui non esiste una normativa di riferimento; il certificato viene rilasciato tramite un processo di risk assesment che permette di equiparare la sicurezza della nuova tecnologia a quella di tecnologie già consolidate.  Il design progettuale di Aurelia prevede una nave totalmente elettrica, nome del progetto ACD01 1000, alimentata tramite celle a combustibile che utilizzano idrogeno stoccato ad altissima pressione.

Le celle sono affiancate da un sistema di batterie che permette di gestire al meglio l’efficienza e l’energia prodotta dalla centrale elettrica. Le batterie infatti possono assorbire l’energia generata in eccesso nei momenti di basso consumo elettrico, oppure fornire energia quando la richiesta è elevata, in modo da mantenere stabile e più efficiente la generazione da parte delle celle. Il progetto prevede una nave di tipo RO-RO cargo, cioè una nave traghetto con capacità di imbarcare mezzi gommati.

La collaborazione tra Aurelia e RINA conta di impostare gli standard per l’utilizzo in sicurezza dell’idrogeno sulle navi commerciali sostenibili, cioè di stabilire dei criteri oggettivi per realizzare impianti simili, in modo da fornire delle basi solide per una futura normativa di riferimento. Aurelia ha dichiarato che questo progetto sarà il primo di una lunga serie e sarà utile a sostenere la nascita di una nuova flotta di navi commerciali innovative.

A cura di Giovanni Restifo