RELAZIONE FINALE PROGETTO PILOTA

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1 PROGETTO PILOTA DIMOSTRAZIONE DELL AFFIDABILITA TECNICA E DELL INTERESSE ECONOMICO DERIVANTI DALL UTILIZZO DELLA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA RELAZIONE FINALE RESPONSABILE SCIENTIFICO Prof. Domenico Casadei (Università di Bologna)

2 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) COORDINATORE ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITA DI BOLOGNA DIE - DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA PARTENARIATO: CNR, CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE ISMAR-Pesca Istituto di Scienze Marine, Sezione Pesca Marittima RINA S.p.A. FEDERPESCA - Federazione Nazionale delle Imprese di Pesca ASCOMAC - UNIMOT, Federazione Nazionale Commercio Macchine Unione Nazionale Motori Marini Entrobordo e Affini 2/144

3 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) Referenti del programma di ricerca Responsabile scientifico del progetto Prof. Ing. Domenico CASADEI ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITÀ DI BOLOGNA DIE- Dipartimento di Ingegneria Elettrica Viale Risorgimento, Bologna tel fax domenico.casadei@mail.ing.unibo.it Responsabile dell Unità UNIBO-DIE Ing. Claudio ROSSI ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITÀ DI BOLOGNA DIE- Dipartimento di Ingegneria Elettrica Viale Risorgimento, Bologna tel fax claudio.rossi@mail.ing.unibo.it Responsabile dell Unità CNR-ISMAR Prof. Ing. Gaetano MESSINA CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE Istituto di Scienze Marine-Sezione Pesca Marittima Largo Fiera della Pesca ANCONA tel. & fax g.messina@ismar.cnr.it Responsabile dell Unità FEDERPESCA Dott.ssa Alessia CHINELLATO CONFINDUSTRIA - FEDERPESCA Via Emilio dè Cavalieri R O M A tel alessia.chinellato@federpesca.it Responsabile dell Unità ASCOMAC-UNIMOT Dott. Carlo BELVEDERE ASCOMAC Via Isonzo, Roma tel fax ascomac@ascomac.it Responsabile dell Unità RINA Ing. Renato ROBINO RINA S.p.A. Via Corsica Genova tel fax renato.robino@rina.org 3/144

4 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) Il presente programma di ricerca è stato finanziato dal Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali Dipartimento delle filiere agricole e agroalimentari Direzione generale della pesca marittima e dell acquacoltura nell ambito del Regolamento CE 2792/99, art 17 - Azioni innovative. Progetto n.27/im/06 4/144

5 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) INDICE INTRODUZIONE 1. RICOGNIZIONE DELLE IMBARCAZIONI DA PESCA ITALIANE E DEI SISTEMI DI PROPULSIONE INSTALLATI 1.1 Tipologia della flotta da pesca italiana 1.2 Composizione e distribuzione della flotta da pesca italiana 1.3 Il quadro macroeconomico 1.4 Caratteristiche strutturali della flotta da pesca 1.5 Il FEP Fondo Europeo per la Pesca 1.6 La PCP e il FEP Repertorio delle motorizzazioni navali Introduzione Descrizione del data-base 2. PROPULSORE DI RIFERIMENTO - CASO DI STUDIO 2.1 Descrizione dell attività lavorativa 2.2 Dati identificativi della nave e caratteristiche tecniche 2.3 Macchinari impiegati nello svolgimento della pesca 2.4 Prestazioni del motore - risultati di prove al banco 2.5 Previsione di carico in fase di trasferimento 2.6 Previsione di carico in fase di pesca 2.7 Elaborazioni numeriche propulsore tradizionale con elica a pale orientabili propulsore tradizionale con elica a pale fisse 3. PROPULSORE IBRIDO 3.1 Principio di funzionamento 3.2 Il motore brushless Il modello della macchina brushless a rotore isotropo su assi rotanti Trasformazioni trifase bifase Equazioni bifase Generazione della coppia Controllo del motore brushless 3.3 L inverter trifase 5/144

6 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 3.4 L inverter multilivello Tecnica di modulazione SVM Regolazione della ripartizione della potenza Limiti operativi 3.5 Il modello del carico Funzionamento alla velocità di crociera Funzionamento allo strascico 3.6 Il modello del controllo di velocità dell elica 3.7 Il modello dell inverter 3.8 Il modello del motore brushless 3.9 Il modello del bus DC 3.10 Il modello del sistema di motogenerazione Il motore diesel Dati sperimentali rilevati al banco Minimizzazione dei consumi Modello del motore Diesel Controllo del motore Diesel Controllo a consumo minimo Modello del generatore brushless Controllo del generatore brushless Simulazione del sistema di motogenerazione Simulazione dell avviamento del sistema e del funzionamento a regime Stima dei consumi del gruppo di motogenerazione 3.11 Modello del sistema complessivo Introduzione Algoritmo di ottimizzazione dei consumi complessivi Risultati ottenuti con il modello del sistema complessivo 3.12 Prestazione del sistema di produzione di energia Ricerca di minimo consumo per una unità di generazione Ricerca di minimo consumo per quattro unità di generazione 4. VALUTAZIONI TECNICO - ECONOMICHE 4.1 Introduzione 4.2 Requisiti del sistema di propulsione 6/144

7 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 4.3 Ipotesi di dimensionamento dell elica 4.4 Punti di lavoro sul motore termico 4.5 Considerazioni sul dimensionamento del sistema con propulsore tradizionale Soluzione con motore termico sovradimensionato Soluzione con motore termico esattamente dimensionato per la fase di pesca. 4.6 Considerazioni sul dimensionamento del sistema con propulsore ibrido 5. ASPETTI NORMATIVI 5.1. Premessa 5.2. Architettura del sistema Impianti di Potenza Impianti di comando, monitoraggio / allarme e sicurezza Sistema di distribuzione e tensioni Protezioni elettriche Generalità Correnti di corto circuito Protezione dei generatori Protezione dei circuiti Protezioni dei convertitori elettronici Protezione del motore di propulsione Protezione dell intero sistema di distribuzione Componenti Generatori Convertitori Motore Cavi elettrici Quadri e apparecchi di protezione, interruzione, manovra ecc Sistemi di comando, monitoraggio allarme e sicurezza Altri sistemi Motori diesel (diesel generatori) Riduttore Linea assi (Parte C Cap 1 Sez 7) Elica Impianti ausiliari della propulsione Sistema di controllo (Parte C Cap 3) Protezione antincendio 5.3. Conclusioni CONCLUSIONI 7/144

8 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) APPENDICE A1.1 REGOLAMENTO (CE) N. 1967/2006 del consiglio del 21 dicembre 2006 A1.2 REGOLAMENTO (CE) N. 498/2007 della Commissione del 26 marzo 2007 A1.3 REGOLAMENTO (CE) N. 1198/2006 del Consiglio del 27 luglio 2006 relativo al Fondo europeo per la pesca A1.4 Data base di motori diesel marini nel range di potenza kW A 5.1 Regolamenti RINA applicabili al sistema di propulsione ibrida 8/144

9 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) CAP. 1. RICOGNIZIONE DELLE IMBARCAZIONI DA PESCA ITALIANE E DEI SISTEMI DI PROPULSIONE INSTALLATI 1.1 Tipologia della flotta da pesca italiana La flotta italiana è composta da circa unità. Si tratta della seconda flotta comunitaria per numero di pescherecci e della quarta per tonnellaggio ( TSL pari a GT e una potenza espressa in KW pari a ). Suddivisione della Flotta per categoria di pesca Categoria di pesca Numero Pescherecci Tonnelate Stazza Lorda GT* KW motore PESCA COSTIERA LOCALE 0 MIGLIA 2 11, PESCA COSTIERA LOCALE 1 MIGLIO , ,55 PESCA COSTIERA LOCALE 12 MIGLIA , ,6 PESCA COSTIERA LOCALE 3 MIGLIA , ,51 PESCA COSTIERA LOCALE 6 MIGLIA , ,94 PESCA COSTIERA RAVVICINATA , , ,41 PESCA MEDITERRANEA , ,55 PESCA OCEANICA , UNITA' ASSERVITA AD IMPIANTO , ,88 totale , , ,44 * in base alla legislazione comunitaria, gli Stati membri sono tenuti a registrare il tonnellaggio del peschereccio utilizzando il tonnellaggio lordo (GT) indicato dalla Convenzione di Londra (1969) in luogo del precedente tonnellaggio di stazza lorda (CRT) indicato dalla Convenzione di Oslo (1946). Questa modifica nella registrazione del tonnellaggio si é verificata negli anni 90' in vari stadi in seno ai diversi Stati membri e l'intera operazione é durata alcuni anni. Poiché normalmente il GT di una nave é decisamente maggiore del suo GRT, é stato necessario prestare grande attenzione nel confrontare il tonnellaggio delle varie flotte in epoche diverse. Alla fine del 2003 la registrazione del tonnellaggio in GT é stato in massima parte conclusa. Gli operatori del settore compreso l indotto pari a unità di cui pescatori, per una produzione annuale di 536,000 tonnellate (ma circa il 50% del pesce consumato in Italia viene importato) Ad eccezione di 18 pescherecci oceanici, la flotta italiana opera nel Mar Mediterraneo e la maggior parte dei pescherecci sono attivi nelle acque costiere che circondano la penisola italiana. 9/144

10 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) I due principali segmenti della flotta italiana sono quello della piccola pesca costiera,con imbarcazioni comprese nella classe di stazza 0/10 tonnellate e inferiori ai 12 metri di lunghezza totale LFT) pari a oltre natanti ovvero l'85% della flotta nazionale. 1.2 Composizione e distribuzione della flotta da pesca italiana Composizione della flotta per tonnellaggio regione TSL tra 0 e 10 TSL oltre 10 totale ABRUZZO CALABRIA CAMPANIA EMILIA FRIULI LAZIO LIGURIA MARCHE MOLISE PUGLIA SARDEGNA SICILIA TOSCANA VENETO TOTALE % FLOTTA 85% 15% Composizione della flotta per classi di tonnellaggio e regioni regione fino a 10 TSL % tra 10 e 18 TSL % tra 18 e 24 TSL % oltre 24 TSL % totale totale % ABRUZZO 411 3,47% 41 11,78% 8 3,38% 86 5,59% 546 3,91% CALABRIA 768 6,48% 9 2,59% 24 10,13% 39 2,53% 840 6,01% CAMPANIA ,24% 3 0,86% 10 4,22% 83 5,39% ,52% EMILIA ,54% 28 8,05% 14 5,91% 63 4,09% ,84% FRIULI 432 3,65% 13 3,74% 12 5,06% 10 0,65% 467 3,34% LAZIO 454 3,83% 12 3,45% 14 5,91% 111 7,21% 591 4,23% LIGURIA 800 6,76% 16 4,60% 26 10,97% 75 4,87% 917 6,57% MARCHE 623 5,26% 81 23,28% 12 5,06% ,33% 875 6,26% MOLISE 36 0,30% 0 0,00% 3 1,27% 24 1,56% 63 0,45% PUGLIA ,60% 9 2,59% 17 7,17% ,44% ,13% SARDEGNA ,00% 21 6,03% 9 3,80% 80 5,20% ,26% SICILIA ,87% ,02% 73 30,80% ,05% ,70% TOSCANA 205 1,73% 7 2,01% 4 1,69% 28 1,82% 244 1,75% VENETO 742 6,27% 7 2,01% 11 4,64% 81 5,26% 841 6,02% totale /144

11 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) Il segmento dei pescherecci a strascico comprende circa grandi imbarcazioni, per un totale di: ,98 TSL ,41 GT KW Distribuzione geografica della Flotta da Pesca Italiana regione capitaneria di porto numero barche % TSL % GT % KW % ABRUZZO ORTONA 78 0,56% 668,85 0,41% 986 0,53% 4520,74 0,39% ABRUZZO PESCARA 468 3,35% 6877,69 4,25% ,67% 41146,78 3,52% CALABRIA CROTONE 350 2,51% 2338,52 1,45% ,38% 18704,42 1,60% CALABRIA GIOIA TAURO 57 0,41% 331,05 0,20% 339 0,18% 2841,78 0,24% CALABRIA REGGIO CALABRIA 193 1,38% 1151,63 0,71% ,70% 10222,99 0,87% CALABRIA VIBO VALENTIA MARINA 240 1,72% 1367,52 0,85% ,75% ,03% CAMPANIA CASTELLAMARE DI STABIA 185 1,32% 1352,33 0,84% ,78% 11142,4 0,95% CAMPANIA NAPOLI 418 2,99% 3664,36 2,26% ,32% 26618,37 2,28% CAMPANIA SALERNO 509 3,64% 5483,84 3,39% ,00% 35351,62 3,03% CAMPANIA TORRE DEL GRECO 78 0,56% 831,23 0,51% 874 0,47% 5881,64 0,50% EMILIA RAVENNA 930 6,66% 4328,55 2,68% 4081,1 2,18% 67170,96 5,75% EMILIA RIMINI 305 2,18% 4008,87 2,48% ,02% 40030,26 3,43% FRIULI MONFALCONE 389 2,79% 1793,61 1,11% ,95% 24586,77 2,10% FRIULI TRIESTE 78 0,56% 431,65 0,27% 373 0,20% 5095,11 0,44% LAZIO CIVITAVECCHIA 68 0,49% 1075,69 0,66% ,64% 7172,18 0,61% LAZIO GAETA 286 2,05% 3045,93 1,88% ,69% 25141,11 2,15% LAZIO ROMA 237 1,70% 3064,73 1,89% ,86% 23332,97 2,00% LIGURIA GENOVA 195 1,40% 1280,17 0,79% 1429,6 0,76% 12017,05 1,03% LIGURIA IMPERIA 119 0,85% 1051,73 0,65% ,56% 9990,06 0,85% LIGURIA LA SPEZIA 89 0,64% 598,69 0,37% 642 0,34% 5517,45 0,47% LIGURIA LIVORNO 372 2,66% 3082,08 1,90% ,84% 26262,36 2,25% LIGURIA SAVONA 142 1,02% 766,69 0,47% 665 0,36% 6687,26 0,57% MARCHE ANCONA 439 3,14% ,04% ,95% 51797,9 4,43% MARCHE PESARO 199 1,42% 2356,02 1,46% ,56% 21523,96 1,84% MARCHE SAN BENEDETTO DEL TRONTO 237 1,70% 3355,04 2,07% ,60% 26133,74 2,24% MOLISE TERMOLI 63 0,45% 1567,6 0,97% ,27% 10899,6 0,93% PUGLIA BARI 270 1,93% 6603,75 4,08% ,10% 34429,69 2,95% PUGLIA BRINDISI 97 0,69% 373,9 0,23% 340 0,18% 4538,87 0,39% PUGLIA GALLIPOLI 378 2,71% 1962,49 1,21% ,05% 20481,77 1,75% PUGLIA MANFREDONIA 577 4,13% 5253,54 3,25% ,18% 49752,08 4,26% PUGLIA MOLFETTA 202 1,45% 7266,2 4,49% ,43% 42697,18 3,65% PUGLIA TARANTO 170 1,22% 823,34 0,51% 914 0,49% 10863,26 0,93% SARDEGNA CAGLIARI 690 4,94% ,00% ,02% 44402,93 3,80% SARDEGNA OLBIA 129 0,92% 938,3 0,58% 966 0,52% 8013,74 0,69% SARDEGNA ORISTANO 232 1,66% 1062,38 0,66% ,56% 11072,78 0,95% SARDEGNA PORTO TORRES 243 1,74% 2017,77 1,25% ,01% 21558,57 1,84% SICILIA AUGUSTA 62 0,44% 378 0,23% 349 0,19% 2686,75 0,23% SICILIA CATANIA 262 1,88% 4217,8 2,61% ,78% 33817,53 2,89% SICILIA LAMPEDUSA 76 0,54% 504,39 0,31% 498 0,27% 5371,25 0,46% SICILIA MAZARA DEL VALLO 241 1,73% 21413,17 13,23% ,41% 68348,97 5,85% SICILIA MESSIMA 205 1,47% 924,35 0,57% 802 0,43% 6254,5 0,54% SICILIA MILAZZO 416 2,98% 1812,54 1,12% ,87% 17611,04 1,51% SICILIA PALERMO 767 5,49% 6576,2 4,06% ,88% 39489,04 3,38% 11/144

12 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) SICILIA PORTO EMPEDOCLE 382 2,74% 8787,44 5,43% ,37% 48142,51 4,12% SICILIA POZZALLO 77 0,55% 429,93 0,27% 446 0,24% 3266,16 0,28% SICILIA SIRACUSA 247 1,77% 3221,41 1,99% ,90% 22530,85 1,93% SICILIA TRAPANI 435 3,11% 5103,16 3,15% ,86% 27728,8 2,37% TOSCANA MARINA DI CARRARA 37 0,26% 105,14 0,06% 90 0,05% 992,32 0,08% TOSCANA PORTO FERRAIO 71 0,51% 800,83 0,49% 725 0,39% 6242,02 0,53% TOSCANA VIAREGGIO 136 0,97% 1340,3 0,83% 1491,6 0,80% 10441,99 0,89% VENETO CHIOGGIA 488 3,49% 6796,67 4,20% ,99% 64908,09 5,55% VENETO VENEZIA 353 2,53% 2591,95 1,60% ,48% 31145,27 2,67% TOTALE ITALIA , ,4 Distribuzione flotta pesca strascico per Regione numero MP strascico TSL GT KW motore regione ABRUZZO , ,8 CALABRIA , ,61 CAMPANIA , ,54 EMILIA , ,3 FRIULI , ,2 LAZIO , ,75 LIGURIA , , ,62 MARCHE , ,52 MOLISE , ,02 PUGLIA , ,4 SARDEGNA , ,58 SICILIA ,3 TOSCANA , ,53 VENETO , ,9 totale strascico Il quadro macroeconomico Nel 2006, la produzione ittica complessiva ha presentato un inversione di tendenza rispetto agli anni precedenti con un aumento della produzione (+5%), del fatturato (+7%) e una stabilità dei prezzi alla produzione Evoluzione storica dei pescherecci con tonnellaggi e potenza motore: Anno Numero Pescherecci Tonnellaggi (GT) Tonnellaggio medio (GT) Potenza Motore (KW) Potenza Motore media (KW) , , , , , , , ,13 12/144

13 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) , , , , , , , , , , , ,63 Analisi della Flotta per età della barca anni di vita peschereccio numero pescherecci e oltre 1453 totale Dal seguente grafico si percepisce l andamento negli anni del costo del Gasolio e dell incidenza della pesca a strascico sul consumo 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 gen-05 apr-05 lug-05 ott-05 gen-06 apr-06 lug-06 ott-06 gen-07 apr-07 lug-07 ott-07 gen-08 apr-08 Incidenza % del costo del carburante sui costi intermedi totali 13/144

14 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) Strascico 59% Altri sistemi 40% Totale flotta 51% Tab. 5 - Spesa per carburante, valori medi per battello e variazione %, var. 2006/ % Strascico 46,20 59,92 66,18 43,3 Volante 66,22 73,76 78,04 17,8 Circuizione 28,85 37,03 44,99 56,0 Draghe idrauliche 9,69 10,56 13,09 35,2 Piccola pesca 3,63 4,32 4,04 11,3 Palangari 18,70 23,00 20,97 12,1 Totale 14,40 18,64 19,78 37,4 Fonte: Mipaaf-Irepa Il positivo andamento dei quantitativi prodotti è da attribuire sia al comparto della pesca in mare sia all acquacoltura; i livelli produttivi registrati per le attività di allevamento, stabili nel 2003 e 2004, sono cresciuti,nel 2006, del 3%. Per quanto riguarda la pesca nel Mediterraneo si registra una ripresa della produzione dopo un periodo ( ) caratterizzato da una sensibile contrazione produttiva (dalle 392 mila tonnellate del 2000 alle 268 mila tonnellate del 2005) da collegare al ridimensionamento della flotta da pesca. Nel 2006, in concomitanza con un aumento dell attività di pesca, è cresciuta la produzione di specie massive (in particolare, acciughe, sardine e vongole). Un andamento positivo è stato registrato per le esportazioni che sono tornate a crescere del 6,9% in volume e del 17% in valore, al pari delle importazioni, aumentate sul fronte dei quantitativi del 3,4%. Pertanto, nonostante l aumento della produzione interna e delle esportazioni, nel 2006, si registra un ulteriore inasprimento del deficit della bilancia commerciale del comparto ittico, con un saldo negativo di 760 mila tonnellate e un valore di milioni di euro. A sostenere l aumento dei flussi commerciali, è stata la domanda interna in crescita dopo una lunga fase di stagnazione, con un consumo apparente procapite che passa dai 21,4 kg del 2005 ai 22,0 kg del In aumento anche la 14/144

15 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) spesa delle famiglie per il consumo di pesce (+6,6% rispetto al 2005). Sino al 2005, la crescita dei prezzi aveva determinato una contrazione del potere di acquisto dei consumatori, tanto che i quantitativi di pesce consumato pro-capite sono diminuiti mentre la spesa è aumentata costantemente; nel 2006, pur in presenza di prezzi elevati che hanno consentito un parziale recupero degli incrementi registrati nei costi di acquisto del carburante, la domanda interna di prodotti ittici è cresciuta sia in quantità sia in valore, raggiungendo il livello più alto dal 2000 ad oggi. 1.4 Caratteristiche strutturali della flotta da pesca Nella ripartizione della flotta per sistemi di pesca, il segmento più numeroso si conferma quello della piccola pesca; seguono i battelli dello strascico e le draghe idrauliche, mentre meno numerosi sono i polivalenti passivi, i palangari, i battelli a circuizione, le volanti e i polivalenti. In termini di tonnellaggio impiegato, rilievo assoluto assume il segmento a strascico che totalizza oltre la metà della stazza complessivamente raggiunta dalla flotta nazionale; la piccola pesca che, come visto, primeggia per numero di unità, incide per meno del 10% in termini di tonnellaggio. Dal punto di vista della ripartizione geografica, permangono le caratteristiche tipiche che contraddistinguono da sempre la flotta italiana, vale a dire bassa concentrazione - con Puglia e Sicilia che si distaccano dalle altre regioni per consistenza numerica e per tonnellaggio - e forti differenze di specializzazione in termini di produttività e redditività tra le aree adriatiche e siciliana, da un lato, e le aree tirreniche dall altro. Ripartizione geografica della flotta 15/144

16 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) VENETO TOSCANA SICILIA SARDEGNA PUGLIA MOLISE MARCHE LIGURIA LAZIO FRIULI oltre 24 TSL tra 18 e 24 TSL tra 10 e 18 TSL fino a 10 TSL EMILIA CAMPANIA CALABRIA ABRUZZO numero pescherecci 16/144

17 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 1.5 Il FEP Fondo Europeo per la Pesca Fondo europeo per la pesca: una panacea per la sostituzione dei motori delle navi da pesca? Bisogna pervenire con urgenza a forme di riequilibrio dei redditi delle imprese di pesca: nel breve termine apprestando interventi di emergenza da parte della Commissione europea o quanto meno autorizzati da Bruxelles; nel medio-lungo termine, attuando forme di risparmio energetico significative. A fronte di una congiuntura molto difficile che sta comportando disagi gravissimi a carico delle imprese per effetto del caro-gasolio, Federpesca ha annunciato il proprio impegno concreto basato su un progetto pilota, proposto sulla ricerca svolta dal Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell Università di Bologna ed introdotto al Ministero delle Politiche Agricole e Forestali da parte di un partenariato costituito dalla stessa Università, dal Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto di Ricerche Pesca Marittima, dal Registro Italiano Navale, dall Associazione dei costruttori di motori marini (ASCOMAC-UNIMOT) e dalla stessa Federpesca. Il progetto mira all applicazione a bordo delle navi da pesca di un sistema di propulsione ibrida diesel-elettrica, mutuando una tecnologia già sperimentata sulle navi da crociera di ultima generazione e sulle navi militari. Dai primi esiti della ricerca appare verosimile conseguire risparmi energetici nell ordine del 35% ed oltre rispetto al sistema tradizionale di propulsione diesel. Una prospettiva interessante ed incoraggiante, a fronte di investimenti non particolarmente elevati, che si auspica poter essere presto confermata dall azione pilota nella sua realizzabilità concreta e nella sua applicabilità già sui pescherecci esistenti. MODALITA DI REALIZZAZIONE Il Regolamento (CE) n. 1198/2006 del Consiglio, del 27 luglio 2006, relativo al Fondo europeo per la pesca istituisce un nuovo Fondo europeo per la pesca (FEP) per il periodo , ne stabilisce gli obiettivi e gli assi prioritari e ne 17/144

18 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) definisce le competenze e il quadro finanziario. Esso stabilisce inoltre le modalità per la programmazione, la gestione, la sorveglianza e il controllo del FEP. Il nuovo Fondo prevede espressamente un aiuto finanziario per agevolare l'applicazione dell'ultima riforma della politica comune della pesca (PCP) e sostenere le necessarie ristrutturazioni correlate all'evoluzione del settore. 18/144

19 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 1.6 La PCP e il FEP Nel Fep assumono notevole importanza la compatibilita' ambientale, ad esempio l'adozione di sistemi di pesca selettiva o l'attuazione di strategie locali per promuovere lo sviluppo sostenibile delle zone di pesca. Fondamentale e fortemente incentivato dalla Commissione Europea il rinnovo dei motori o l'investimento economico in termini di sicurezza individuale a bordo dei natanti. Il Fep e' incentrato su cinque aree prioritarie di intervento, che riflettono la missione di agevolare l'attuazione delle differenti misure previste dalla riforma della Pcp per garantire la sostenibilita' della pesca dal punto di vista economico, ambientale e sociale. Si tratta delle cinque priorita' seguenti: adeguamento della flotta da pesca comunitaria; acquacoltura, pesca nelle acque interne, trasformazione e commercializzazione dei prodotti della pesca e dell'acquacoltura; misure di interesse collettivo; sviluppo sostenibile delle zone di pesca; assistenza tecnica agli Stati membri per facilitare l'attuazione degli interventi. Il Fep (che prevede per l'italia una spesa di circa 420 milioni di euro nel periodo ) rappresenta l'ultima occasione di sostenere il settore con finanziamenti europei perche', dopo il 2013, non sono previsti ulteriori piani di sostegno finanziario. La ripartizione dei fondi tra Stato e Regioni è stata decisa lo scorso 20 marzo 2008 dopo una lunga trattativa e prevede che il 67% delle risorse vada alla regioni e il 33% allo stato. Sono stati appena definiti i criteri di ammissibilita' dei progetti. Si attende a breve l emanazione dei bandi relativi alla presentazione delle domande per la realizzazione delle varie misure previste. Per il ricambio dei motori la Commissione Ue aveva previsto per le imbarcazioni fino a 12 metri un rapporto paritario (se si cambia il motore bisogna sostituirlo con uno della stessa potenza), per il rinnovo dei motori nelle imbarcazioni da 12 a 24 metri una riduzione della potenza del 20% e per gli oltre 24 metri la condizione della riduzione del consumo di carburante, nell ambito di un gruppo di 19/144

20 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) imbarcazioni. Per i giovani, inoltre, l UE aveva aumentato la percentuale di aiuti dal 10 al 15% per poter acquistare una imbarcazione da pesca. Era stata infine leggermente ampliata dal 3 al 4% la possibilità per uno Stato membro di recuperare la capacita di pesca che nel passato aveva ridotto con la demolizione di vecchie imbarcazioni. Il nuovo Fondo prevede un aiuto finanziario per agevolare l'applicazione dell'ultima riforma della politica comune della pesca (PCP) e sostenere le necessarie ristrutturazioni correlate all'evoluzione del settore. Il Fep si articola intorno a cinque assi prioritari; una misura ad hoc concerne le misure a favore dell'adeguamento della flotta peschereccia comunitaria. È previsto un aiuto finanziario per i pescatori e i proprietari di un peschereccio interessati dalle misure adottate per contrastare l'eccessivo sfruttamento delle risorse o tutelare la salute pubblica, nonché per il ritiro temporaneo o permanente di pescherecci, la formazione, la riconversione professionale o il prepensionamento dei pescatori. A parte quelle destinate alla demolizione, le imbarcazioni oggetto di ritiro permanente possono essere assegnate ad attività diverse dalla pesca o alla creazione di barriere artificiali. Il FEP può contribuire al miglioramento delle condizioni di lavoro, della qualità dei prodotti, dell'efficienza energetica e della selettività della cattura. Esso può altresì erogare contributi per la sostituzione dei motori, nonché per la concessione di indennità una tantum ai pescatori interessati da un arresto definitivo dell'attività di pesca e di premi ai giovani pescatori che intendono acquistare il loro primo peschereccio. Tuttavia gli aiuti finanziari non possono in alcun caso comportare un aumento della capacità di cattura o della potenza motrice della nave. Il FEP si articola intorno a cinque assi prioritari Per l'adeguamento della flotta peschereccia comunitaria è previsto un aiuto finanziario per i pescatori e i proprietari di un peschereccio interessati dalle misure adottate per contrastare l'eccessivo sfruttamento delle risorse o tutelare la salute pubblica, nonché per il ritiro temporaneo o permanente di pescherecci, la formazione, la riconversione professionale o il prepensionamento dei pescatori. A parte quelle destinate alla demolizione, le imbarcazioni oggetto di ritiro 20/144

21 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) permanente possono essere assegnate ad attività diverse dalla pesca o alla creazione di barriere artificiali. Il FEP può contribuire al miglioramento delle condizioni di lavoro, della qualità dei prodotti, dell'efficienza energetica e della selettività della cattura. Esso può altresì erogare contributi per la sostituzione dei motori, nonché per la concessione di indennità una tantum ai pescatori interessati da un arresto definitivo dell'attività di pesca e di premi ai giovani pescatori che intendono acquistare il loro primo peschereccio. Tuttavia gli aiuti finanziari non possono in alcun caso comportare un aumento della capacità di cattura o della potenza motrice della nave. INTERVENTI AMMISSIBILI Tutti gli interventi secondo le disposizioni di cui all articolo 25 del Reg. CE 1198/2006, all articolo 6 del Reg. CE 498/2007 e secondo le prescrizioni del vademecum della Commissione Europea SOGGETTI AMMISSIBILI A FINANZIAMENTO Proprietari di imbarcazioni da pesca o armatori previa autorizzazione scritta all investimento del proprietario dell imbarcazione. Il regolamento (CE) n. 2792/1999 dispone all articolo 9, paragrafo 1, lettera c), punto i), che l aiuto non deve incidere sulla «capacità in termini di stazza o di potenza». La sostituzione del motore di un peschereccio incide sulla capacità in termini di potenza e non costituisce quindi un intervento sovvenzionabile. Ciò è stato confermato a tutti gli Stati membri con lettera del 5 maggio 2003 (riferimento D(2003)37148) del signor Holmquist, allora Direttore Generale della Direzione Generale della Pesca della Commissione Europea. Per la stessa ragione non può essere autorizzato l aiuto per progetti relativi alla creazione di un motore ausiliario, gruppo pompafrizione. CRITERI DI SELEZIONE Progetti di ammodernamento di pescherecci danneggiati da avverse 21/144

22 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) condizioni meteomarine a far data dal 1 gennaio Gli eventi devono essere documentati dall Autorità marittima Progetti che comportano riconversione dei sistemi di pesca attivi (draga idraulica e strascico) ad altri sistemi di pesca passivi (altri sistemi) Progetti che prevedono una riduzione della potenza massima continuativa del motore maggiore di quella prevista dal Reg. CE 1198/06 Progetti per imbarcazioni di età superiore a 10 e inferiore a 30 anni Progetti presentati da società, nelle quali, da almeno un anno a far data dal 1 gennaio 2007, uno dei caratisti è donna Progetti volti a migliorare le condizioni di lavoro e sicurezza a bordo Progetti inerenti la sostituzione degli attrezzi ai sensi del Reg. CE 1967/06 22/144

23 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 1.7 Repertorio delle motorizzazioni navali Introduzione Nell ambito del progetto pilota riguardante l utilizzo della propulsione ibrida dieselelettrica a bordo di navi da pesca, il ruolo dell Unimot che raggruppa, a livello nazionale, le Imprese di fabbricazione, importazione e distribuzione di motori anche ad uso marino, diporto e professionale, è individuato nelle seguenti fasi: 1. Focus sulle esperienze maturate o in corso di realizzazione nella propulsione navale ibrida. 2. Collaborazione e supporto tecnico per la individuazione della componentistica più adeguata allo scopo, sia per quanto riguarda i motori termici che per i generatori elettrici, il sistema di trasformazione e controllo, il sistema di propulsione elettrico. 3. Supporto tecnico in corso di sperimentazione per monitorare e regolare i parametri tecnici in funzione dei migliori risultati operativi. 4. Supporto tecnico in fase di valutazione dei risultati sia dal punto di vista del rendimento che della affidabilità del sistema. Indiscutibili i vantaggi di un motore elettrico rispetto ad un pari motore di potenza termica diesel o benzina tra cui: maggiore compattezza ed efficienza, semplicità del funzionamento, assenza del raffreddamento e di scarichi, moti alternativi ed il più delle volte privi di ingranaggi, considerato anche il fatto che la coppia è massima alle basse velocità. Il moto prodotto è direttamente rotatorio, oltre che invertibile con un semplice cambio di polarità all alimentazione. I vantaggi suesposti sono tuttavia non disponibili nel settore pesca dal momento che l energia allo stato non è immagazzinabile. In relazione alla propulsione navale elettrica, dall indagine effettuata presso gli operatori associati non risultano in attività applicazioni di motori alimentati da energia elettrica nel settore specifico della pesca da lavoro. Con riguardo alla tipologia di propulsione ibrida, l attività è stata finalizzata alla raccolta di dati riguardanti in generale gli operatori del settore e, nello specifico, informazioni utili dalle imprese Associate. 23/144

24 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) Alle Imprese in questione è stato proposto un modello di raccolta dati al fine di individuare, nell ambito della produzione di motori, quelli riguardanti e rilevanti il programma di ricerca; In particolare è stato richiesto quanto segue: Schede Tecniche dettagliate (curve di potenza-coppia-consumo etc.) relative a motori da pesca di circa 500 HP Schede Tecniche come sopra relative a motori diesel veloci (automobilistici o simili) di circa HP Descrizione del data base I dato oggetto di indagine sono stati classificati per ciascuna Impresa che ha risposto ed in base alle seguenti informazioni: Potenza massima velocità massima Cilindrata n. cilindri Alesaggio e corsa Consumo specifico Configurazione PME, VMP Dei dati elaborati è stata realizzata una tabella indicante le prestazioni citate in funzione del fabbricante considerato. Al fine di fornire poi un quadro utile per le valutazioni inerenti l applicazione su motori ibridi è stata realizzata una serie di curve di potenza finalizzata ad evidenziare i motori più performanti utili all obiettivo della ricerca sia in termini di prestazioni che di consumo che di erogazione di potenza immediata al raggiungimento dello sforzo di pesca. Queste curve sono presentate nei capitoli 3 e 4 relativamente all analisi tecnica ed economica del sistema ibrido. 24/144

25 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) Per quanto concerne l analisi tecnica dei dati evidenziati nella tabella indicante le prestazioni dei motori, possiamo sicuramente affermare che non tutte le tipologie di motore Diesel sono adatte per queste particolari applicazioni diesel-elettrico. Nella tabella sono stati indicati i dati delle maggiori case costruttrici di motori marini da lavoro, tutte le macchine hanno in comune la potenza continuativa massima applicabile alle imbarcazioni da lavoro, ma non tutte hanno il regime di giri motore idoneo per applicazioni da pesca. Infatti dal punto di vista tecnico, il valore più idoneo dei giri motore applicabile alle imbarcazioni da pesca, è inferiore, o compreso tra i 1600 / 1800rpm. Queste caratteristiche insieme alle alte cilindrate permettono di avere dei valori di coppia molto elevati a partire dai giri più bassi. Un altro fattore molto importante che le maggiori case costruttrici stanno proponendo al mercato, e nel quale stanno investendo risorse finanziarie, è sicuramente l utilizzo dell elettronica applicata alla meccanica, ovvero la completa gestione del motore Diesel, ottimizzando i consumi di gasolio, garantendo elevate prestazioni, abbattimento delle emissioni dei gas di scarico nocivi, e allungando la vita del motore stesso. La tabella inclusa nell allegato 1.4 contiene i dati di motori marini nel range di potenza compreso tra 100kW e 1MW. La ricerca è stata estesa a livello mondiale ed ha portato alla realizzazione di un data base contenente 449 modelli, prodotti da 19 costruttori. 25/144

26 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) CAP. 2. Propulsore di riferimento caso di studio 2.1 Descrizione dell attività lavorativa L attività di pesca dell imbarcazione di riferimento è indirizzata alla cattura di pesce azzurro, si svolge dal lunedì al giovedì, con bordate giornaliere che iniziano alle 5 del mattino, con la partenza dal porto. Dopo circa un ora di trasferimento iniziano le operazioni di sondaggio della biomassa. Quando queste risultano positive, si dà inizio alla fase di pesca, caratterizzata dalla cala in mare della rete, dal traino e dal successivo recupero di essa. Le operazioni di cala e traino vengono effettuate in coppia con un altro peschereccio di dimensioni simili, mentre il recupero del pescato viene svolto alternativamente dall una o l altra delle unità. Normalmente, le fasi di traino, di recupero e la successiva cala hanno una durata, ciascuna, di 20 ; pertanto,l operazione di pesca ha la durata di 1 ora. Complessivamente vengono fatte 4 5 operazioni di pesca in funzione della pescosità della zona solcata e del quantitativo massimo di cattura giornaliero prefissato. Tra un'operazione di pesca e l altra intercorre un certo tempo dedicato alla ricerca di un nuovo banco da catturare. Raggiunto il quantitativo giornaliero, la coppia di imbarcazioni fa ritorno in porto per sbarcare il pescato in banchina. Tale operazione richiede circa 2 ore di lavoro. Terminata anche l operazione di sbarco, l equipaggio, formato dal comandante, dal motorista e da 5 marinai, conclude la sua giornata lavorativa per riprenderla il mattino successivo. 26/144

27 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) Il prospetto seguente riassume l articolazione delle operazioni di pesca. Alle ore N ore Progressivo Ore Partenza dal porto 5.00 Durata media del trasferimento Numero di cale effettuate in media [5] Durata media di ogni fase di pesca [*] Durata media dei trasferimenti di zona Partenza per il porto Durata del rientro in porto 2.00 Arrivo in porto Durata dello sbarco Dati identificativi della nave e caratteristiche tecniche Anno di costruzione 1996 Navigazione Entro le 20 miglia dalla costa nazionale Servizio Pesca costiera ravvicinata Equipaggio 7 persone Lunghezza fuori tutto L FT m Lunghezza al galleggiamento L WL 24,00 m Lunghezza fra le perpendicolari L BP m Larghezza massima B 7.00 m Immersione media T M 2,50 m Volume di carena V 194,7 m 3 Superficie bagnata S 186,0 m 2 Coefficiente di blocco C B 0,464 Coefficiente sezione maestra C M 0,805 Pos. Long. Centro di carena [%] L CB -0,90 Stazza nazionale lorda TSL netta TSN Stazza internazionale lorda GT 139 netta GT 41 Motore principale tipo YANMAR 12LAK-TE2 Potenza massima P 1100 CV Numero di giri N M 1900 rpm Rapporto di riduzione r 5.42 Motore ausiliario tipo VM SUN 6105 TE Potenza massima P 80.9 kw tipo A pale orientabili D 2.00 m ELICA P variabile N P rpm pale 4 Tab. 2.1 dati della nave e sue caratteristiche tecniche 27/144

28 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 28/144

29 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 2.3 Macchinari impiegati nello svolgimento della pesca I macchinari funzionanti durante le varie fasi di lavoro sopra elencate sono le seguenti: TRASFERIMENTO CALA TRAINO RECUPERO SBARCO Motore principale Motore ausiliario Alternatore Dinamo Compressori frigoriferi 2.4 Prestazioni del motore - risultati di prove al banco Motore Yanmar 12 LAK ST CARICO [%] GIRI [rpm] POTENZA [CV] gr/cv.h T GAS [ C] Tab. 2.2 Consumo specifico del motore termico 29/144

30 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 2.5 Previsione di richiesta di potenza in fase di trasferimento La fase di trasferimento (a nave libera) è descritta dai seguenti parametri: velocità [nodi] V giri motore [rpm] N M Tab 2.3 velocità motore e velocità scafo a nave libera Utilizzando il metodo Van Ortmessen si stimano i seguenti valori di forza resistente e di potenza all albero motore. V [nodi] v [m/s] R T [kg] T [kg] P E [CV] PB [CV] 4 2,06 154,95 198,65 4,26 8,52 4,5 2,31 203,88 261,38 6,31 12,63 5 2,57 259,95 333,27 8,93 17,85 5,5 2,83 321,11 411,68 12,12 24,24 6 3,08 385,33 494,02 15,89 31,78 6,5 3,34 453,63 581,58 20,26 40,52 7 3,60 537,22 688,75 25,84 51,67 7,5 3,86 620,81 795,92 31,97 63,95 8 4,11 733,97 940,98 40,34 80,68 8,5 4, , ,09 58,35 116,71 9 4, , ,09 80,91 161,82 9,5 4, , ,49 96,93 193, , , ,08 111,97 223,95 10,5 5, , ,84 147,92 295, , , ,75 225,20 450,39 11,5 5, , ,97 349,59 699, , , ,00 511, ,13 12,5 6, , ,75 693, ,39 Tab 2.3 resistenza scafo e potenza alle diverse velocità dello scafo 30/144

31 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) Fig. 2.1 Resistenza al moto e potenza effettiva della carena T [kg] V [kn] Fig. 2.2 Spinta necessaria allo scafo alle varie velocità 31/144

32 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) PB [CV] ,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9, , , ,5 13 V [kn] Fig. 2.3 Potenza che l elica attinge dal motore alle varie velocità 32/144

33 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 2.6 Previsione di carico in fase di pesca R T V PE [kn] [kg] [kw] [CV] Tab. 2.4 Resistenza della carena in fase di pesca V [kn] R T [kn] R T [kg] T [kg] Tab. 2.4 Spinte necessarie per vincere la resistenza della carena in fase di pesca Fig. 2.4 Resistenza al moto e potenza effettiva della carena 33/144

34 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) V [nodi] GIRI [rpm] TIRO superiore TIRO inferiore TOTALE GAS SC. [ C] Tab. 2.5 Valori rilevati in mare durante il traino della rete V [nodi] GIRI TIRO [kg] SPINTA [kg] Tab. 2.6 Spinte necessarie per vincere il tiro della rete 34/144

35 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 2.7 Elaborazioni numeriche elica a pale orientabili a) fase di trasferimento - velocità di trasferimento V = 12 nodi - velocità di avanzo: V A = 12x0.87 = 10.44nodi = 5.37 m/s - giri del motore: N M = 1900 rpm - giri dell elica: N P = 1900:5.42=350.5rpm = 5.84 rps - spinta necessaria per carena nuda T = 7960 kg - spinta necessaria per carena con appendici T* = 8200 kg - diametro dell elica D = 2 m - potenza erogata dal motore: P M = 1100 CV - potenza disponibile sul mozzo dell elica: P D = 1100x0.97 = 1067 CV = 1053 HP - momento torcente sull asse dell elica Q P = 2182 kg x m - coefficiente di momento torcente: K Q = Si calcola il valore di B P = [N P x S] /(V A ) 2.5 = x 1053/(10.44) 2.5 = x / = si calcola il valore di δ = NxD/V A = x (2: )/10.44 = 220 L intersezione della verticale tracciata da B P con la curva δ fornisce un punto cui compete l ordinata P/D = 0.72 ed un valore di rendimento di elica pari a η P = 0.55 A riprova, si ha infatti: η P = (8200 x 5.37)/(75 x 1067) = 44014/80025 = /144

36 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) 36/144

37 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) b) fase di pesca Velocità di traino V = 4.47 nodi Velocità di avanzo VA = V x x 0.83 = 1.91 m/s Numero di giri del motore NM= 1424 rpm Numero di giri dell elica NP = 1424 : 5.42 = 263 = 4.38 rps Diametro dell elica D = 2.00 m Coefficiente di avanzo J = Spinta totale da sviluppare TT = = 7965 kg L orizzontale passante per il valore K T /J 2 = 5.22, sulle curve dell elica isolata B 4 55, interseca le curve relative ai vari P/D in altrettanti punti le cui ascisse J sono elencate nella col. 2. In corrispondenza dei valori di J così determinati si leggono i valori di 10K Q (col. 3) e si calcolano i giri (col. 4), le coppie (col. 5) e le potenze (col. 6) necessarie perché l elica sviluppi la spinta di 7965 kg alla velocità di 4.47 nodi P/D J 10 K Q n N n 2 Q P [rpm] [kgm] [CV] Tab. 2.7 Coppie e potenza richiesta al motore per diversi valori del rapporto P/D dell elica. 37/144

38 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) Utilizzando un modello numerico approssimato ed ipotizzando una richiesta di spinta sullo scafo di 7500kg sia nella fase di traino che di trasferimento, i punti di funzionamento per diversi valori del passo dell elica (rapporto P/D) sono riportati nei grafici seguenti velocità scafo vn=4.5 nodi Spinta scafo (kg) 7500 P/D=0.5 P/D= P/D=0.8 P/D= P/D=1.2 0 P/D= Coppia all elica (Nm) 5 x Potenza motore (kw) rpm Fig. 2.5 Nave al traino a 4.5nodi. Spinta sullo scafo di 7500kg. Combinazioni di coppia-velocità e potenza-velocità richieste per i diversi rapporti P/D. 38/144

39 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) velocità scafo vn=12 nodi Spinta scafo (kg) P/D=0.5 P/D= P/D=0.8 P/D= P/D= P/D=1.4 Coppia all elica (Nm) 5 x Potenza motore (kw) rpm Fig. 2.5 Nave libera a 12nodi. Spinta sullo scafo di 7500kg. Combinazioni di coppia-velocità e potenza-velocità richieste per i diversi rapporti P/D. 39/144

40 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) elica a pale fisse a) fase di trasferimento - potenza motore termico PB = 1100 CV = 1085 HP - velocità della nave V = 12 nodi - la velocità di avanzo VA = nodi = 5.37 m/s - spinta necessaria per carena con appendici T* = 8200 kg - potenza disponibile sul mozzo dell elica: PD = 1100 x 0.97 = 1067CV=1053 HP Si fa uso dei diagrammi della serie B 4.55 di Wageningen. Si scelgono tre valori di B P (colonna 1) e, in corrispondenza di questi, si leggono, sui diagrammi citati, le grandezze riportate nelle colonne (2), (3), (4) della seguente tabella: B P P/D δ ηp N n D F D M T rpm giri/s [ft] [m] [kg] Tab. 2.8 Spinta allo scafo per tre possibili dimensionamenti dell elica (12 nodi, nave libera) Successivamente, dai valori letti, si ricavano quelli riportati nelle altre colonne nella maniera appresso indicata. 1) il valore di N riportato in colonna (5) si ottiene dalla relazione: B P = N P D /(V A ) 2.5 = N 1053/(10.44) 2.5 = N x 32.45/ Pertanto, N = ( /32.45) x B P = B P 2) Si ricava il diametro DF della colonna (7) mediante la relazione: δ = NxD F /V A da cui D F = V A x δ/n 3) n = N /60 D M = D F x ) Tenuto conto che η P = TxV A x 0.514/(75 x 1067) si trae T = 1067 x 75 x ηp/(v A x 0.514) = x ηp/5.37 infine e 40/144

41 PROGETTO PILOTA PROPULSIONE IBRIDA DIESEL-ELETTRICA A BORDO DI NAVI DA PESCA (Apr. 2008) T = x ηp Si costruisce il diagramma che riporta in ascisse i valori di B P e in ordinate i valori di D, T, P/D e N. L orizzontale passante per il punto individuato sulle ordinate dal valore della spinta S = 8200 kg di cui la carena ha bisogno per raggiungere la velocità di 12 nodi, intercetta le altre curve in altrettanti punti cui competono i valori D = 1.93 m P/D = N = 357giri/1 b) fase di pesca - Velocità di traino V = 4.47 nodi - Velocità di avanzo VA = V x x 0.83 = 1.91 m/s - Numero di giri dell elica NP = 1424 : 5.42 = 263 = 4.38 rps - Diametro dell elica D = 1.93 m - Spinta totale da sviluppare TT = = 7965 kg Si calcola il valore K T T = = = = 5.63 J 2 ρ v 2 A D (1.91) 2 (1.93) x x Entrando con tale valore nel diagramma K T /J 2 si leggono, e successivamente si calcolano, i seguenti valori n N n 2 P P/D J 10 K Q Q [kgm] giri/s giri/1 [CV] Tab. 2.8 potenza e coppia al motore durante la fase di pesca (4.47nodi) Dalla relazione J = v A /nd si ricava n = v A /JD = 1.91/(0.22x1.93) = 4.50 giri/s N = 4.50 x 60 = 270 giri/1 Q = K Q x ρ x n 2 x D 5 = x x x (1.93) 5 = x = kgm P = 2πn x Q/75 = 6.28x4.5x /75 = CV 41/144