(Foto courtesy DNV)
DNV, Det Norske Veritas, società di Registrazione e Classificazione navale accreditata a livello internazionale, fondata 1864, ha aggiunto un nuovo capitolo operativo al suo documento “Alternative Fuels for Container ships”, esplorando il metanolo come potenziale carburante per navi alla luce degli obiettivi di decarbonizzazione dell’IMO.
Convinti di rendere un servizio esplicito dei requisiti normativi, di progettazione, certificazione e formazione sull’uso del metanolo come combustibile alternativo per navi container, si riporta un ampio contributo del documento DNV elaborato dall’esperto Jan-Olaf Probst, Executive Vice President Business Development di DNV.
Høvik, Norvegia. Lo studio approfondito descrive tutti i requisiti normativi e di progettazione applicabili. L’etanolo ha un potenziale significativo come futuro carburante per le navi ed è recentemente emerso come un argomento importante nella discussione sugli obiettivi di decarbonizzazione dell’IMO e sui carburanti alternativi per le navi.
Sapere quale futuro combustibile produrre è una delle sfide più grandi per gli armatori con i limiti di emissione sempre più severi.
Un fattore chiave nell’equazione/uso/combustibili è il panorama normativo: i proprietari di navi non sono in grado di pianificare nuove costruzioni per un carburante alternativo fino a quando l’IMO e altri Organismi di regolamentazione non avranno definito regole e requisiti applicabili e soprattutto pratiche.
Le nuove linee guida provvisorie dell’IMO per le navi che utilizzano alcol metilico o etilico come carburante, MSC.1/Circ.1621, del Comitato per la Sicurezza Marittima, insieme al Codice IGF dell’IMO per le navi che utilizzano combustibili a basso punto d’infiammabilità e le regole di Classe obbligatorie del DNV per le navi alimentate a metanolo, aprono ora la via per investire in navi alimentate a metanolo.
“Il quadro normativo, ora disponibile, fornisce una solida base per la progettazione, la costruzione e il funzionamento di navi alimentate ad alcool metilico o etilico”, afferma Jan-Olaf Probst, Executive Vice President Business Development di DNV.
Il documento “Combustibili alternativi per navi portacontainer” mira a fornire un supporto decisionale neutrale, basato sui fatti e scientificamente valido per i progetti di nuove costruzioni.
Le sezioni introduttive del documento spiegano la sfida dei gas a effetto serra (GHG), le attività di regolamentazione dell’IMO e l’attuale situazione del mercato, seguite da un capitolo completo sul Gnl come carburante per le navi e le sue implicazioni tecniche. L’ultimo capitolo esamina il potenziale del metanolo come futuro combustibile alternativo per le navi.
Il nuovo capitolo aggiunto del documento DNV sui combustibili alternativi fornisce una guida completa su disposizioni di progettazione navale, concetti di contenimento, certificazione e formazione, passaggi essenziali prima della firma di un contratto e considerazioni sui costi in commercio di carbonio.
“I requisiti per il metanolo sono molto meno complessi di quelli per il Gnl”, spiega Probst.
“Il metanolo è non criogenico, liquido a temperatura ambiente, e non richiede refrigerazione o materiali specifici e costosi per serbatoi e tubazioni. Esistono tecnologie e competenze adeguate per lo stoccaggio e la manipolazione e il bunkeraggio sarebbe relativamente facile da implementare. I serbatoi di metanolo possono essere integrati nella struttura dello scafo ma richiedono più spazio a bordo rispetto al Gnl o all’olio combustibile pesante (HFO) per una data distanza commerciale”, sottolinea l’esperto DNV. “Nella maggior parte dei motori attuali, il metanolo richiede un carburante pilota per una combustione efficiente, quindi anche il gasolio deve essere trasportato a bordo, fungendo anche da carburante di riserva”.
Il metanolo, l’alcool più semplice, è uno dei primi cinque prodotti chimici trasportati in tutto il mondo. Le fabbriche in molti paesi stanno producendo grandi quantità da fonti fossili per l’utilizzo in una moltitudine di applicazioni industriali. Tuttavia, per ridurre le emissioni di gas serra, alla fine saranno necessarie quantità sufficienti di metanolo verde.
Terminali per metanolo potenzialmente utilizzabili per il bunkeraggio di metanolo (source: https://afi.dnv.com)
La tecnologia di produzione esiste e molte materie prime diverse possono essere utilizzate per produrre metanolo “verde”, compresi i rifiuti organici provenienti da fonti agricole e domestiche o dall’industria forestale, o anche gas atmosferici.
Nel documento sono riportati in dettaglio i flussi di approvvigionamento e produzione di metanolo verde, blu e grigio. L’introduzione sul mercato del metanolo verde dovrebbe iniziare nel 2024/25, anche se inizialmente in piccole quantità. “ In sostanza, afferma Probst, qualsiasi località portuale in tutto il mondo con terminali di metanolo e impianti di rifornimento di petrolio potrebbe essere modificata solo con minori investimenti per offrire metanolo come carburante per le navi”.
I principali motori e generatori per il metanolo sono in funzione su alcune navi più piccole, sottolinea. Altri tipi di motore sono attualmente in fase di sviluppo. Il metanolo forma anidride carbonica e acqua quando è bruciato, ma le emissioni nocive dovute alla combustione di metanolo di derivazione fossile nei motori delle navi sono molto inferiori a quelle dell’HFO.
Tuttavia, le emissioni di gas serra sono circa il doppio di quelle del gas naturale. Le emissioni di carbonio del metanolo verde sarebbero considerate neutre dal punto di vista climatico perché la combustione non aggiungerebbe più CO2 all’ambiente di quanta ne fosse stata prelevata in precedenza. Catturare la CO2 emessa per il riutilizzo nella produzione di combustibili verdi potrebbe migliorare ulteriormente il bilancio del carbonio.
Uno dei fattori limitanti per l’uso del metanolo come carburante per le navi è il suo contenuto energetico inferiore per volume di 18,2 MJ/l, afferma Jan-Olaf Probst. “Il metanolo richiede serbatoi di carburante circa 2,5 volte più grandi dei serbatoi di HFO per lo stesso contenuto energetico, o 1,3 volte più grandi dei serbatoi di Gnl equivalenti. Ciò ha conseguenze per la sistemazione a bordo e per il raggio d’azione (autonomia) delle navi alimentate a metanolo”.
DNV ritiene che, a causa dei suoi requisiti ingegneristici e di progettazione relativamente semplici, è probabile che il metanolo venga adottato principalmente da navi più piccole, almeno inizialmente, afferma Probst.
Riguardo alla sicurezza di bordo, il documento raccomanda alcune ‘misure’. Con un punto d’infiammabilità compreso tra 11°C e 12°C, il metanolo è infiammabile ed evapora facilmente. È anche indirettamente tossico. “Il nuovo capitolo sul metanolo nel documento DNV spiega ampiamente le necessarie considerazioni sulla sicurezza e sulla suddivisione in zone”, afferma Probst. “Queste si basano sui quattro elementi (parametri) relativi al concetto di ‘sicurezza’ definiti dall’IMO per le navi alimentate a metanolo: segregazione – doppie barriere – rilevamento delle perdite – isolamento automatico delle perdite. Il capitolo affronta ciascuno di questi elementi in modo specifico.
“Il metanolo è anche adatto per le applicazioni di celle a combustibile a bordo, che rappresentano un’ulteriore opportunità per ridurre l’impronta di carbonio di una nave (CII). Ad esempio, la sostituzione di un gruppo elettrogeno con un sistema a celle a combustibile potrebbe fornire elettricità sufficiente per le soste in porto. Man mano che le celle a combustibile diventano più compatte, efficienti e potenti, navi sempre più grandi potranno utilizzare quest’opzione in modo proficuo. Inoltre, una nave alimentata a metanolo non dovrà trasportare un terzo carburante aggiuntivo per le sue celle a combustibile”.
Il documento DNV sui combustibili alternativi include una sezione esplicativa sulla tecnologia delle celle a combustibile, aggiunge Probst.
Per quanto riguarda i costi d’investimento per impianti a metanolo, il documento dedica ampio spazio. La spesa in conto capitale aggiuntiva (CAPEX) per l’installazione di un sistema di metanolo a bordo di una nave – inclusi motori, serbatoi di carburante, tubazioni ecc. – è leggermente superiore a quella di una nave convenzionale che brucia HFO a basso tenore di zolfo e circa un terzo dei costi aggiuntivi associati con Gnl. Il fatto che il carburante metanolo sia o meno “verde” è irrilevante per lo stoccaggio, le apparecchiature di lavorazione e i motori. Quando si passa al metanolo verde, sono necessarie solo piccole modifiche o aggiustamenti.
Jan-Olaf Probst lo chiarisce in poche parole: “In termini di conformità a lungo termine con la traiettoria di decarbonizzazione dell’IMO, investire in navi pronte per il metanolo è a basso rischio”. Il metanolo è un combustibile alternativo promettente e fattibile per le navi portacontainer con un chiaro potenziale percorso verso una futura fornitura a emissioni zero, conclude il capitolo aggiunto. “Di tutti i carburanti alternativi attualmente in discussione, il metanolo richiede l’investimento di capitale extra più basso rispetto a una nave convenzionale alimentata a HFO della stessa dimensione e tipo, con tutti i parametri rilevanti presi in considerazione”, sottolinea Probst, aggiungendo: “Una nave alimentata a metanolo la stessa nave rimarrà conforme alla traiettoria di decarbonizzazione dell’IMO/2050 per un tempo più lungo rispetto a una nave HFO prima di dover passare al carburante verde. In breve, il metanolo è un’opzione affidabile”.
Il prossimo capitolo del documento sui combustibili alternativi, ha concluso Jan-Olaf Probst, riguarderà l’ammoniaca e dovrebbe essere rilasciato nel 2024, una volta che l’IMO avrà approvato le linee guida pertinenti.
