Con questo articolo inizierà una serie di post dedicati alle possibili applicazioni in campo marittimo delle celle a combustibile (FC: Fuel Cell).
Le emissioni navali comprendono un ampio spettro di inquinanti che interessano soprattutto il territorio urbano nei pressi dei porti. In Italia, il problema è soprattutto sentito a Venezia, nella quale, in certe stagioni, le emissioni dovute al traffico marittimo possono costituire fino al 17% delle cause di inquinamento atmosferico. Gli inquinanti atmosferici più pericolosi e impattanti sono le polveri sottili, PM10 e PM2.5.
Le emissioni non riguardano solo i motori principali (in gran parte utilizzati per la propulsione), ma anche quelli ausiliari (utilizzati per energia e servizi); i fattori che determinano la quantità e la tipologia degli inquinanti sono i seguenti:
- Potenza installata del motore ( funzione della stazza della nave, dell’utilizzo del motore e del tempo impiegato in ogni fase di navigazione, ovvero: stazionamento, manovra e crociera);
- La categoria costituente la flotta navale ( petroliere, portarinfuse - bulk carrier - , container, cargo, traghetti per carico merci, navi passeggeri, imbarcazioni per uso privato, imbarcazioni per la pesca, rimorchiatori ecc.), a ciascuna delle quali è associato uno specifico “parco” motori;
- Il “parco” motori che comprendente tradizionalmente le seguenti tipologie: slow-, medium- and high-speed diesel, turbine a gas e turbine a vapore;
- La tipologia di combustibile: olio combustibile pesante (Bunker Fuel Oil) e distillati, diesel e gasolio marino ( Marine Gas Oil - MGO - e Marine Diesel Oil - MDO -);
- Il tipo di emissione inquinante: NOx (ossidi di azoto e loro miscele), COV ( o in inglese VOC: composti organici volatili) , PM (particolato, Particulate Matter), SO2 ( Anidride solforosa - dipendente dalla quantità di zolfo nel combustibile -), CO (monossido di carbonio), NMVOC (idrocarburi volatili non metanici), Pb (metalli di piombo), As (arsenico), Cr (cromo), Cd (cadmio), Cu (rame), Ni (nickel), Se (selenio), Zn (zinco), PCB (policlorofenili), HCB (esaclorobenzene), PCDD/F (diossine e furani) e, ovviamente, CO2 (anidride carbonica).
Le soluzioni tradizionali per il miglioramento delle emissioni e dell'efficienza energetica adottate sono basate al momento sulla scelta del carburante (gasolio MGO - gasolio marino -, GNL - gas naturale liquido - ), sull’aumento dell’efficienza energetica ( forma dello scafo, miglioramento dei motori), sull’ottimizzazione nell’uso dell’imbarcazione (riduzione velocità, ottimizzazione delle manovre).
Una soluzione alternativa e più innovativa, oggetto in questa serie di articoli, sarà l’uso delle celle a combustibile fuel-cell, la quale va nella direzione del processo di elettrificazione dei mezzi di trasporto tipico di questi tempi. Come vedremo, le FC diminuiscono (o addirittura azzerano) le sostanze inquinanti rilasciate nell’ambiente, non hanno i problemi legati alla rumorosità e alle vibrazioni tipiche dei motori a combustione interna. Le fuel-cell, come le batterie tradizionali, si basano su reazioni elettrochimiche e, come per i motori a combustione interna, su processi di ossidoriduzione; rispetto ai motori tradizionali le FC inquinano molto meno e sono molto più efficienti; al contrario delle batterie tradizionali, uno dei due reagenti è l’ossigeno e quindi, a parità di dimensioni, hanno molta più autonomia. Ovviamente ci sono anche delle controindicazioni: maggiore complessità degli impianti, problemi di sicurezza, costo di produzione ecc.
I pro e i contro dipendono dipendono dalla tipologia di fuel cell utilizzata, nel prossimo articolo introdurremo le varie tecnologie e ne enunceremo i pregi e i difetti.