Il combustibile navale del futuro di Claudio Boccalatte

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1 Il combustibile navale del futuro di Claudio Boccalatte Il XIX secolo ha visto il passaggio dalle navi a vela alle navi a vapore alimentate a carbone. I primi decenni del XX secolo hanno visto il passaggio all impiego del combustibile liquido (nafta e poi anche gasolio). Il principale vantaggio del combustibile liquido rispetto al carbone era la facilità con cui poteva essere trasportato a terra, imbarcato e movimentato a bordo, impiegando pompe e tubolature invece di squadre di fuochisti. Secondo molti esperti il XXI secolo vedrà la diffusione sempre più generalizzata del combustibile gassoso, e in particolare del GNL (Gas Naturale Liquefatto, chiamato anche LNG, Liquefied Natural Gas) in sostituzione dei combustibili liquidi. Come per il passaggio dalla vela al vapore e dal carbone alla nafta si tratterebbe di un cambiamento radicale, che coinvolgerebbe la maggior parte delle navi esistenti e le infrastrutture logistiche per il trasporto e la distribuzione del combustibile. In questo caso le motivazioni non sono però, come per il passaggio dal carbone alla nafta, 32 Parliamo del gas naturale liquefatto del quale esaminiamo le situazioni e le prospettive in Italia I flussi di gas naturale importato dall Italia. Sono presenti quattro punti d ingresso di gas allo stato naturale (metanodotti) e tre terminali per la ricezione del GNL; in apertura, modello di un atomo di metano; al centro l atomo di carbonio la maggior facilità di trasporto (al contrario l impiego del GNL presuppone onerosi sistemi d immagazzinamento, imbarco e trasporto e comporta rilevanti problematiche di sicurezza), ma le caratteristiche di minore impatto ambientale del nuovo combustibile rispetto ai combustibili liquidi tradizionali, caratteristiche che le più recenti normative internazionali rendono pressoché obbligatorie. L International Maritime Organization (IMO) è l organizzazione delle Nazioni Unite che si occupa delle problematiche legate al traffico marittimo, e in particolare della sicurezza della navigazione e dell impatto ambientale generato dalla navigazione. La convenzione che regola la protezione dell ambiente marino dall inquinamento generato dalle navi è la Marpol, e l Annesso VI a tale pubblicazione limita le emissioni in aria e prevede limiti sempre più stringenti per le emissioni di ossidi di zolfo (SOx), ossidi di azoto (NOx) e particolato (Pmx), oltre che per i gas a effetto serra come la CO2.

2 Lo stabilimento di ricezione e stoccaggio di GNL e di rigassificazione di Panigaglia nel golfo della Spezia Il Gas Naturale Liquido (GNL) Il gas naturale è incolore, inodore e non tossico, composto principalmente da metano, che è l idrocarburo più leggero e con minor quantità di carbonio rispetto all idrogeno (rapporto 1:4 rispetto a 1:2,25 della benzina). Conseguentemente 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 vapore/liquido è circa 600 volte, e quindi si trasporta principalmente 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 m³; prima della crisi era di circa 85 miliardi. I prezzi del GNL, a differenza di quelli di carbone e petrolio, sono soggetti a grande variabilità su base geografica, per l importanza dei costi di trasporto: sono più bassi in Nord America che in Europa e raggiungono il livello massimo in Estremo Oriente, particolarmente in Giappone. La seconda unità a transitare nel Canale di Panama dopo l inaugurazione del terzo set di chiuse, che 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 panamense, che è entrata nel Canale lunedì 27 giugno, proveniente da Houston (Texas) e diretta a Hitachi (Giappone) 33

3 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 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 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 linovembre-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).

4 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 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 35

5 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 m³ di GNL 36