Mtu e le navi più sostenibili, partendo dai rimorchiatori

Idrogeno, metanolo, ammoniaca, diesel sintetico, c’è molta incertezza sui carburanti del futuro. Ma una cosa è chiara: con le regole dell’Imo che stabiliscono che entro il 2050, le emissioni di CO2 nella navigazione devono essere inferiori del 50 percento rispetto al 2018, la richiesta è di nuovi carburanti, e con essi nuovi concetti di propulsione. Mtu ha discusso di questi argomenti con esperti del clima, i clienti e i leader del settore al Virtual Marine Symposium. Tra le varie soluzioni, gli esperti di Mtu hanno proposto varie configurazioni per rimorchiatori.

Rimorchiatori: quali carburanti e tecnologie?

I carburanti del futuro che sono prodotti da fonti di energia rinnovabili e successivamente raffinati, possono essere convertiti in potenza di propulsione in modi che non impattano il clima. Ma per quanto questo possa sembrare semplice, molte domande sono ancora senza risposta: Quali combustibili sintetici sono più efficienti? Quando saranno disponibili in quantità sufficiente? E quali tecnologie di propulsione sono necessarie per utilizzarli?

Una cosa che sembra ormai chiara è che non vedremo un carburante unico, ma piuttosto una coesistenza di vari carburanti e tecnologie di propulsione diverse. Ma la domanda sorge spontanea, perché non usare direttamente l’elettricità, immagazzinandola nelle batterie e usandola per alimentare i motori elettrici? Questo sembra il metodo più efficiente, poiché non si perde energia nel convertire l’elettricità in e-fuel. Ma la densità energetica di una batteria è molto più bassa di quella dei carburanti sintetici. Per esempio, per far funzionare un motore Serie 4000 V16 per otto ore a una potenza di 2.000 chilowatt ci vorrebbero oltre 100 tonnellate metriche di batterie.

Power-to-X

I carburanti del futuro saranno prodotti con un metodo noto come Power-to-X. Il principio di base è il seguente: fonti di energia rinnovabile come il vento o il sole sono usate per generare energia elettrica. Questa viene utilizzata nell’elettrolisi, in cui l’acqua viene scomposta nei suoi componenti (idrogeno e ossigeno). La parte di idrogeno può essere usata direttamente come combustibile o sintetizzata per produrre altri combustibili. Se la CO2 necessaria per sintetizzare questi combustibili deriva dall’atmosfera o dalla biomassa, si può dire che la loro combustione è neutra in termini di carbonio perché non viene rilasciata ulteriore CO2.

La densità energetica dei carburanti sintetici non è l’unico motivo per usarli, permettono anche di scambiare energia a livello globale. In Patagonia o nel Sahara, per esempio, c’è un enorme potenziale per generare energia da fonti rinnovabili. Il tasso di utilizzo di una turbina eolica in Patagonia è da tre a quattro volte quello della Germania. Tuttavia, l’elettricità generata lì non può essere trasportata in Germania, dove è necessaria. Ma se l’elettricità viene convertita in carburante in Patagonia usando un processo Power-to-X, tale carburante può essere trasportato con relativa facilità. Anche se molta energia viene persa durante la conversione e il trasporto, alla fine del processo è disponibile più energia di quella che sarebbe stata generata direttamente in Germania.

Ma quale carburante è più adatto alla propulsione marina e ai rimorchiatori?

«Questa domanda non ha ancora trovato una risposta definitiva», ha detto Peter Gommeringer, ingegnere di applicazioni marine specializzato in nuove tecnologie alla Rolls-Royce Power Systems. «Un cambiamento tecnologico di questa portata dipende da noi e da tutti gli attori chiave – cantieri navali, operatori e proprietari – che collaborano per elaborare il miglior concetto di propulsione per le varie esigenze». Mtu sta sviluppando diversi concetti di propulsione per i rimorchiatori portuali Il loro soggetto è un rimorchiatore ipotetico di 29 metri di lunghezza e 13 metri di larghezza che richiede 5.000 kW di potenza motrice e 100 kVA per la potenza di bordo. Il concetto iniziale per alimentare l’ipotetico rimorchiatore si basa su una combinazione di celle a combustibile e batterie. L’energia necessaria viene generata in sistemi di celle a combustibile a idrogeno e immagazzinata temporaneamente in batterie. La fonte di energia è l’idrogeno liquido, che offre un’alta densità di energia e viene immagazzinato in un serbatoio cilindrico sotto coperta. «Il grande vantaggio che una cella a combustibile alimentata a idrogeno ha rispetto a un motore a combustione interna è che non genera emissioni nocive – né CO2 né gas nitrosi, né particolato», ha spiegato Benjamin Oszfolk, esperto di celle a combustibile di Mtu.

Come le navi diventano sostenibili

Traghetti o rimorchiatori che operano su rotte definite e brevi sono più propensi a usare l’idrogeno come carburante perché possono rifornirsi frequentemente e possono contare sul fatto che questo carburante sia disponibile nel loro porto di scalo. Gli esperti Mtu prevedono che già nel 2035 più della metà di tutti i traghetti e rimorchiatori del mondo non saranno più alimentati a diesel.

Anche per gli yacht, la tendenza si sta allontanando dai tradizionali motori a combustione diesel, con molti proprietari che già utilizzano sistemi ibridi che combinano motori diesel ed elettrici con sistemi di batterie. Le celle a combustibile saranno disponibili in commercio nel 2030 e saranno in grado di sostituire i generatori diesel. Tuttavia, il motore a combustione interna non è destinato a scomparire dagli yacht. Questo perché l’autonomia è una considerazione importante per molti yacht, sono spesso in crociera in luoghi esotici dove non si può contare sulla disponibilità di nuovi carburanti come l’idrogeno o il metanolo.

L’ammoniaca è anche un’opzione attraente come combustibile marino, anche se per ragioni di sicurezza gli esperti Mtu non prevedono attualmente che venga usata nella navigazione costiera, cioè nei traghetti, nei rimorchiatori o negli yacht.