Il contesto europeo e le norme comunitarie per l’elettrificazione

Le zone portuali stanno offrendo un terreno sempre più fertile al dibattito sulla possibile integrazione tra il processo di rigassificazione ed i sistemi di produzione energetica, in particolare di energia elettrica. Questa tipologia di impianti presenta infatti molteplici vantaggi, legati sia ad aspetti logistici sia ad aspetti tecnologici e di efficienza, sia ad aspetti ambientali. Inoltre l’elevato fermento del mercato mondiale del GNL sta aprendo sempre nuovi orizzonti al possibile sfruttamento di questa fonte, non solo come combustibile alternativo per autotrazione o per i mezzi navali, ma anche come serbatoio di energia a bassa temperatura da utilizzare per l’alimentazione di utenze industriali, utenze isolate e per la fornitura di particolari servizi, come ad esempio la fornitura di energia elettrica da terra alle navi attraccate in un porto. In particolare quest’ultima soluzione sta ricevendo sempre più attenzione nel mondo dei trasporti marittimi; l’elettrificazione delle banchine portuali è infatti al centro di molti progetti di ampliamento di vari porti, soprattutto europei, e rappresenta una soluzione fondamentale per la futura riduzione dell’impatto ambientale nelle zone portuali e per un sensibile miglioramento dell’efficienza energetica. Tutto ciò risponde infatti all’esigenza di adeguarsi alle direttive dell’Unione Europea che, già a partire dal 2003, ha invitato i porti ad adottare sistemi shore to ship per ridurre le emissioni delle navi attraccate in porto; una raccomandazione questa, che dal 2025 diverrà vincolante per tutti i porti europei [46]. L’alimentazione elettrica delle navi direttamente dalla banchina di attracco può consentire infatti una serie di importanti vantaggi:

 Normalmente le navi, una volta attraccate, utilizzano i motori a gasolio per l’alimentazione dei propri servizi a bordo. Questo comporta emissioni inquinanti di CO2, NOx, SOx, CO e particolato che hanno poi un elevato impatto ambientale sulle persone e sulle città situate nei pressi delle aree portuali. Le navi più grandi in particolare, come navi da crociera o le gigantesche portacontainer, emettono quantità colossali di inquinanti, a causa anche dei carburanti a basso prezzo impiegati dai motori marini che vanificano del tutto ogni misura presa per limitare l’inquinamento nelle città alle spalle degli scali. Per dare un’idea del problema, si è recentemente stimato che le 203 navi da crociera approdate nei porti Europei nel 2018 abbiamo prodotto una quantità di inquinanti 20 volte più elevata di tutto il parco dei veicoli circolanti sulle strade dell’Unione Europea; e si parla di 260 milioni di veicoli. In particolare paesi come Italia e Spagna sono quelli che più risentono dell’inquinamento

77 prodotto dalle grandi navi ormeggiate e circa 10 delle 50 città più inquinate d’Europa sono italiane [47]. Questo perché nel mediterraneo esistono limiti meno stringenti per quanto riguarda le emissioni navali, mentre ad esempio nel mare del Nord esistono già delle normative di controllo soprattutto per quanto riguarda gli ossidi di zolfo (SEGA). L’utilizzo di soluzioni alternative come GNL al posto del gasolio, scrubber e riduttori catalitici sulle navi, possono soltanto ridurre parzialmente i livelli di emissione, mentre non hanno alcun effetto su un altro importante problema relativo al mantenimento in funzione dei motori marini nei porti: l’inquinamento acustico e le vibrazioni.

Per cui soltanto una soluzione come l’elettrificazione delle banchine (SSE-Short side Electricity) può garantire il contemporaneo azzeramento delle emissioni inquinanti, del rumore e delle vibrazioni nei porti. E’ stato inoltre stimato che se tutti i porti disponessero di questo sistema si potrebbero ridurre del 50% le emissioni totali di gas serra. Inoltre le navi di più moderna realizzazione sono già predisposte per essere direttamente allacciate alla rete elettrica a terra e per tenere spenti i propri motori durante le fasi di attracco.

 L’elettrificazione delle banchine consentirebbe anche una sostanziale riqualificazione delle aree portuali a fini turistici e commerciali, con grandi investimenti nelle strutture e la possibilità di accogliere più navi di dimensioni maggiori, navi da crociera in particolare, senza dover fare i conti con i problemi ambientali enunciati. Inoltre l’utilizzo di grandi quantità di energia elettrica da destinare a queste aree potrebbe consentire un significativo miglioramento dell’utilizzazione del sistema produttivo elettrico nazionale. Secondo i dati raccolti dall’associazione “Italia Nostra”, in Italia la potenza elettrica da destinare ai 20 porti in grado di accogliere navi da crociera, portacontainer e traghetti consentirebbe un migliore equilibrio dell’intero sistema nazionale. Infine nei paesi dove l’energia elettrica è più conveniente si avrebbero anche sostanziali benefici economici per gli armatori.

Il primo porto al mondo a dotarsi di un sistema di elettrificazione delle banchine portuali è stato quello di Goteborg nel 2000, in cui si è realizzato un progetto che ha coinvolto sei diverse banchine con una potenza impiegata variabile da 1.25 a 2.5 MW e tensione da 6.6 kV a 11 kV; nel corso degli anni nuovi progetti hanno preso forma in diversi paesi europei e non, soprattutto in quelli del Nord Europa, come Finlandia, Belgio, Olanda, Germania, Norvegia e Svezia, e del Nord America come Stati Uniti e Canada.

78 Figura 65: Panoramica dei porti in cui si è installato un sistema di elettrificazione delle banchine [47]

Nonostante non sia inserito nella tabella, il sistema di elettrificazione più recente e più all’avanguardia è stato installato nel novembre 2015 nel porto di Livorno; l’impianto è localizzato in Calata Sgarallino, dove ormeggiano navi da crociera fino ad una lunghezza massima di circa 260 metri, e può erogare una potenza elettrica fino a 12 MW alla tensione di 6,600 o 11,000 Volt e con una frequenza di 50 o 60 Hz. Attualmente Livorno è l’unico porto in Europa ad avere un impianto di questa potenza, e può ospitare in media due navi da crociera al giorno in ormeggio (non contemporaneamente) [48]. In Italia sono attualmente allo studio altri due progetti di elettrificazione delle banchine, uno nel porto di Vado Ligure ed uno nel porto di Genova; quest’ultimo è stato affidato all’azienda Nidec Industrial solutions e prevede la realizzazione di un grande progetto con un investimento complessivo di circa 8 milioni di euro.

79 Sul piano degli standard internazionali, le norme di riferimento sono rappresentate dalla direttiva IEC/ISO/IEEE 80005-1 “Utility Connection in port- High Voltage Shore Connection System”; tali standard stabiliscono i requisiti per garantire la sicurezza delle shore connection ad alta tensione ed i requisiti per garantire la compatibilità della connessione nave-terra [49]. Spaziando dalla qualità dell’alimentazione elettrica, ai requisiti elettrici, ambientali ed economici, oltre ai requisiti propri delle apparecchiature elettriche e delle navi, le norme prevedono principalmente:

 Fornitura di energia shore to ship attraverso sistemi con tensioni nominali di 6.6 kV o 11 kV a bordo delle navi e sulle banchine;

 Fase di connessione realizzata mediante prima il contatto di terra, poi il contatto di fase ed infine il contatto pilota;

 Fase di disconnessione ottenuta ripetendo il procedimento della connessione al contrario;

 Disconnessione della spina mediante avviamento dei dispositivi di spegnimento di emergenza;

 Sistemi di monitoraggio degli avvolgicavo, data la prevista elevata tensione meccanica del cavo di connessione.

Si riporta nella seguente figura una generica architettura del sistema di elettrificazione ai sensi degli standard fissati dalle norme, in cui si prevede:

1) Un sistema di shore connection che può essere rifornito da una rete nazionale o da un sistema di distribuzione interno al porto, mediante una conversione di frequenza o meno a seconda delle necessità e delle caratteristiche di alimentazione delle navi;

2) Apparecchiature di condizionamento della potenza come trasformatori e convertitori di frequenza lato banchina;

3) Relè di protezione lato banchina;

4) Dispositivi di interruzione e sezionatore di terra;

5) Connessione lato terra ed apparecchiature di controllo (prese, avvolgicavo, sistema di comunicazione e controllo, relè di terra);

6) Dispositivo di collegamento ed interfaccia, cioè un convertitore, che può essere statico o rotante;

7) Connessione lato nave ed apparecchiature di controllo (prese, avvolgicavo, sistema di comunicazione e controllo, relè di terra);

8) Relè di protezione a bordo nave;

9) Interruttore e sezionatore di terra a bordo nave;

10) Eventuale trasformatore a bordo della nave qualora la tensione della nave stessa si differente rispetto a quella della shore connection.

80 Figura 67: Architettura elettrica generica di un sistema di elettrificazione delle banchine portuali (Fonte Cold

Ironing Porto di Genova)

In un contesto finalizzato alla riduzione degli agenti inquinanti dell’aria e dell’inquinamento acustico, si inserisce la raccomandazione della Commissione Europea n. 339/2006 rivolta ai paesi membri che mira alla promozione dell’utilizzo dell’elettricità erogata da terra per il rifornimento delle navi ormeggiate nei porti comunitari; tale raccomandazione fornisce principalmente un elenco di elementi costituenti un sistema OPS [50].