2. Importanza dell impiego dell energia elettrica a terra e a bordo

1 1. Sistemi elettrici per i trasporti per ingegneri navali

Il presente corso si riferisce specificamente al settore navale, avendo la finalità di fornire agli allievi le conoscenze fondamentali per la gestione e l’esercizio dell’energia elettrica nelle installazioni navali e portuali. Non si tratteranno specificamente gli argomenti relativi all’ingegneria navale propriamente detta, né per quanto concerne la nave, né per quanto concerne il porto o la catena intermodale logistica nelal quale si inserisce la filiera trasportistica dello specifico comparto.

Gli argomenti che i Sistemi Elettrici per i Trasporti trattano nelle varie aree disciplinari dell’ingegneria sono quelli che si riferiscono alle opere di elettrificazione, presupponendo la conoscenza delle strutture ed i relativi processi cui gli impianti elettrici si applicano, propedeutica o collaterale. In questo caso si presuppone che gli allievi abbiano conoscenza delle strutture e dei processi del comparto navale sia a terra che a bordo.

In questa sezione si trattano i seguenti temi di scenario:

- elementi sui collegamenti tematici tra il settore elettrico e quello navale

- contesto del mercato elettrico in cui si inquadrano le problematiche tecniche ed implementative di sistema relative all’impiego dell’elettricità nelle applicazioni navali a terra e a bordo.

2. Importanza dell’impiego dell’energia elettrica a terra e a bordo

L’ingegnere navale è interessato, come ingegnere specialista, a conoscere le applicazioni elettriche sia a terra che a bordo. Peraltro, si sta assistendo in questi ultimi anni ad una penetrazione elettrica sempre maggiore in campo navale, e di conseguenza all'aumento della potenza elettrica in gioco nel contesto di tali applicazioni. Per questo motivo, nel corso si tratteranno in particolare gli impianti elettrici di potenza, i quali devono servire in modo qualitativamente efficace e con i requisiti di sostenibilità ambientale richiesti dall’epoca moderna tutte le aree tecniche e di servizio sia a terra che a bordo delle navi.

Impiego dell’energia elettrica a terra. I porti

A terra, tali applicazioni sono al servizio della catena logistica modale ed intermodale. L’anello modale della catena logistica si riferisce agli impianti portuali, mentre la catena logistica intermodale è quella che realizza il trasferimento logistico del prodotto trasportistico all’esterno del porto. Tutte le tre aree sono strutturate ed attrezzate impiantisticamente. Di tutti questi impianti l’ingegnere navale deve avere competenza, e tra questi particolare importanza rivestono gli impianti elettrici e gli impianti speciali che si basano su tecnologie che derivano dal settore elettrico. Prestazioni, affidabilità e sicurezza delle attività del settore navale derivano in modo sostanziale dalla qualità dell’ingegneria applicata a questi impianti.

Per capire l’importanza delle problematiche collegate alle strutture elettriche navali a terra, occorre considerare che lo sviluppo dei trasporti marittimi ha accresciuto sempre di più il ruolo territoriale e la rilevanza socio-economica dei porti. Il porto fa parte integrante del territorio con missioni specifiche nel campo della logistica e dei trasporti più in generali, ma presenta una serie di specificità:

- Il porto costituisce una importante componente territoriale che presenta una precisa localizzazione ed occupa ampi spazi debitamente distribuiti ed attrezzati. Questa realtà fisica ha un ampio impatto strutturale sulla morfologia e sulla geofisica del territorio e sull’ecosistema che si irradia sia lato terra che lato mare.

- A meno che non sia un mero terminale industriale, il porto costituisce, oltre che una componente di insediamento territoriale, anche una parte del tessuto urbano e/o suburbano nel quale il contesto fisico si inserisce.

- L’attività che si svolge nel porto comporta una interrelazione con le reti infrastrutturali e di servizio del territorio

- Lo sviluppo dell’attività portuale è legata a relazioni produttive, commerciali e di servizio con strutture organizzate esterne scalate a diversi livelli di tipologia merceologica, di distribuzione geografica, di strategia operativa

- Lo svolgimento e lo sviluppo delle attività portuali sono legate alla presenza ed alla interazione di una varietà di operatori interni che costituiscono una realtà organizzativa con caratteri condominiali, poli- strutturata e parzialmente interconnessa a livello infrastrutturale e di servizi.

Avendo una missione sia infrastrutturale che produttiva l’attività portuale, costituisce una componente trainante dello sviluppo economico e sociale dei contesti di inserimento e di interrelazione territoriale. Corrispondentemente, però, sono cresciuti i problemi di capacità operativa dei terminali logistici

2

marittimi e, all’interno dei porti, l’esigenza di una gestione economica delle aree attrezzate, dei processi di trasferimento logistico bordo-terra, dello stazionamento delle navi.

Il sistema elettrico navale a bordo, a differenza di un normale sistema elettrico utilizzatore (p.e.

industriale, residenziale, commerciale, etc. compreso quello portuale prima detto) è autonomo ed indipendente dal mondo esterno nonché dalla rete elettrica pubblica. Si ha pertanto la presenza a bordo di tutto ciò che è necessario per il funzionamento di tale impianto, come organi di generazione, di trasmissione, di distribuzione ed infine d'utilizzazione. La potenza elettrica complessiva di bordo è ripartita sui più svariati carichi, che vanno dall'illuminazione, ai compressori per l'aria condizionata, ai frigoriferi, alle pompe d'esercizio e d'emergenza, ai motori di sollevamento, ai servizi nelle cabine, a quelli di comunicazione e navigazione e, per alcuni tipi di nave anche ai motori per le eliche di propulsione e manovra.

Impiego dell’energia elettrica a bordo

Le applicazioni elettriche navali di bordo sono tornate di attualità negli ultimi tempi in quanto molte tipologie di navi costruite recentemente o attualmente in fase di costruzione adottano la propulsione elettrica, che le definisce sul mercato internazionale con il termine AES (All Electric Ships).

In navi di questo tipo l’impiego integrale delle tecnologie elettriche dell’impiantistica di bordo assicura importanti vantaggi, quali incremento del comfort a bordo per la riduzione di vibrazioni e rumore, maggiore spazio a disposizione, superiori prestazioni dinamiche della nave, riduzione di consumi ed emissioni, integrazione tecnologica e di automazione, manutenzione meno onerosa.

Il campo di applicazione della propulsione elettrica navale è sicuramente quello delle navi di grande taglia, con particolare riguardo alle navi da crociera che negli ultimi anni hanno assunto dimensioni e tonnellaggi impensabilmente elevati. Le positive esperienze in termini di prestazioni, sicurezza e comfort stanno favorendo un rapido processo di trasferimento di tali soluzioni innovative ad altri comparti della navigazione commerciale e militare, incentrando nel sistema elettrico di bordo obiettivi integranti di natura tecnico- prestazionale e di sicurezza nonché di ordine economico- ambientale.

L’impiego delle tecnologie elettriche non è nuovo nella catena di propulsione delle navi essendo noti fin dall’inizio del secolo scorso i vantaggi in termini di efficienza e manutenzione di soluzioni elettriche alternative al tradizionale riduttore meccanico per ricondurre la velocità di rotazione dei motori diesel o a turbina al più basso numero di giri delle eliche.

Oggi appare completamente nuovo il concetto di sistema elettrico di potenza integrato,in cui la potenza elettrica di bordo viene fornita da una centrale di generazione che alimenta i diversi carichi di bordo, propulsori compresi,attraverso un unico schema di distribuzione. Questa è una soluzione di sistema diversa da quella tradizionale che presenta i blocchi dei motori e della trasmissione separati dai servizi ausiliari per l’illuminazione e impianti elevatori e dal servizio elettrico per cucine ed accoglienza alberghiera. La configurazione integrata si riferisce ad una concezione di sistema elettrico rispondente al sistema elettrico di potenza terrestre funzionante in isola e consente rispetto alla configurazione tradizionale prima di ogni altra cosa una maggiore efficienza strutturale complessiva dovuta alla possibilità di regolare il regime dei generatori all’andamento dei carichi elettrici, mentre l’affidabilità è maggiore potendosi riconfigurare lo schema di alimentazione-distribuzione in funzione delle eventuali contingente che dovessero interferire con il regolare funzionamento del sistema. .

Le moderne navi all-electric in servizio o in costruzione forniscono già elevati standard di qualità e sicurezza che comunque vanno sempre migliorando nelle nuove unità in fase di progetto attraverso l’ulteriore implementazione di tecniche avanzate e di tecnologie innovative. La ricerca nel settore specialistico delle applicazioni elettriche navali si sta rilanciando infatti su un’area di temi assolutamente diverse, a cominciare dalle tecnologie più avanzate e dalle metodologie di studio sui nuovi strumenti modellistici ed operativi di analisi, controllo e gestione dello stato, nonché di programmazione e gestione dell’esercizio in sicurezza del sistema.

3. Cenni sul mercato elettrico

Liberalizzazione del mercato elettrico

Tutte le attività inerenti studi, progettazione, realizzazione, esercizio di impianti e sistemi elettrici, qualsiasi sia il settore merceologico o comparto sociale considerato, quindi anche quelli dei sistemi elettrici a terra e di bordo del settore logistico-navale, sono da considerare inquadrati e razionalizzati nell’ambito dei paradigmi del mercato dell’energia liberalizzato nel 1999 da un dispositivo di legge comunemente noto come Decreto Bersani. Si tratta del Decreto Legislativo 16 marzo 1999, n.79 dal titolo: “Attuazione della direttiva 96/92/CE recante norme comuni per il mercato interno dell’energia elettrica”, con il quale il settore dell’energia elettrica nazionale ha cambiato assetto, mediante l’adozione dei principi di competitività e di apertura del mercato, con la conseguente abolizione delle posizioni di monopolio. Tale Decreto si collega al

3

recepimento della Direttiva Europea 96/92/CE che regola il passaggio da una gestione centralizzata in un contesto di monopolio del servizio elettrico e dei servizi energetici ad un regime di libera concorrenza. Si tratta in generale di un fenomeno di portata mondiale, in atto da anni nei Paesi Oltreoceano oltre che nell'UE, in grado di condizionare, oltre che i mercati internazionali, anche la vita del privato cittadino ed il mondo delle aziende.

Si assiste alla nascita di mercati all'ingrosso dell'energia ed all'apertura alla concorrenza di quei segmenti della filiera elettrica, generazione e vendita che non presentano le caratteristiche del monopolio naturale (economie di scala ed elevate barriere all'entrata).

Con la liberalizzazione del mercato, l’energia elettrica, pur rimanendo “bene di pubblica utilità”, assume le caratteristiche di "commodity", vale a dire prodotto commerciale di prima necessità, legato comunque al concetto di utilità collettiva. Gli aspetti della pubblica utilità vengono salvaguardati dalla regolamentazione .Infatti, nella maggior parte dei Paesi spetta ad organismi di regolazione indipendenti il compito di garantire, nella fase di passaggio alla concorrenza, continuità e qualità di servizio a prezzi adeguati.

La liberalizzazione non investe tutta la filiera produttiva e di vendita dell’energia elettrica, ma solo alcune parti, come si vedrà nel seguito. Tuttavia gli aspetti commerciali che si legano al mercato fanno sì che non si parli più di utenti ma di clienti, distinti in idonei e vincolati. I primi (Clienti idonei), individuati generalmente in base ad una soglia minima di prelievo di energia elettrica, hanno facoltà di acquistare l'energia da qualsiasi fornitore. I secondi (clienti vincolati) hanno facoltà di acquistare dal concessionario locale (eventualmente monopolista sul territorio di competenza) a tariffe regolate.

La nuova struttura “competitiva” del settore prevede i seguenti regimi di mercato per le diverse attività della filiera elettrica:

- Attività liberalizzate: produzione, importazione ed esportazione, acquisto e vendita; è prevista l’istituzione di un mercato libero di offerta concorrenziale rivolta ai vari tipi di clienti

- Attività riservate allo Stato ed attribuite, in regime di concessione: trasmissione e dispacciamento con relativi servizi ausiliari (servizi ancillari).

- Attività sottoposte a regime di concessione dal MSE-Ministero dello Sviluppo Economico in capo ad una pluralità di soggetti: distribuzione.

Nell’ottica di favorire la competitività ed evitare favoreggiamenti nello svolgersi delle attività di mercato, le aziende verticalmente integrate devono affidare le diverse attività ciascuna ad una diversa società, e per le società che quindi si vengono a creare occorre effettuare la separazione contabile ed amministrativa. Infine si stabilisce che per i clienti vincolati si debba applicare una tariffa unica sul territorio nazionale.

A seguito della spinta competitiva, l'orientamento delle aziende energetiche, è duplice: da un lato una maggior attenzione all'efficienza interna e allo sviluppo di politiche di Demand Side Management, dall'altro una strategia di crescita tramite politiche di fusioni e acquisizioni (anche con operatori di settori affini quali gas, acqua, telecomunicazioni e rifiuti), alla ricerca di economie di scala e di obiettivo. Le politiche di Demand Side Management, diffuse da anni soprattutto negli Stati Uniti e nel Nord Europa, consentono all'impresa energetica di ridurre i costi di generazione, risparmiare energia e applicare tariffe più basse ai propri clienti. Uno degli aspetti noti già da tempo in Italia inclusi nel concetto del Demand Side Management è l’offerta di energia a minor prezzo in fasce orarie caratterizzate da minore utilizzo collettivo (tariffa notturna).

Struttura dei mercati fisici dell’energia elettrica.

Nei “mercati fisici” dell’energia elettrica viene assunto l’impegno ad immettere e prelevare energia elettrica in quantità data in un certo periodo di tempo. Il fattore tempo è fondamentale per tre ordini di motivi:

- non essendo l’energia elettrica da distribuire immagazzinabile occorre, ad una certa quantità di energia richiesta, rendere disponibile una offerta quantitativamente rispondente in tempo reale

- la domanda è estremamente variabile

- la variazione della domanda ha una forte componente di imprevedibilità

- possono verificarsi, improvvisamente ed imprevedibilmente, indisponibilità della potenza programmata per la copertura della domanda (per guasti, eventi esterni, etc.)

Pertanto, nel dispacciamento di merito economico occorre partire da una base temporale di riferimento e da una corrispondente previsione della domanda rispetto alle quali potere formulare una strategia di copertura della domanda stessa, operando il confronto tra le offerte di energia avanzate dai singoli utenti e le relative contrattazioni, e procedendo alla selezione delle offerte stesse.

In questi mercati esistono strette interazioni tra l’articolazione delle offerte presentate e le caratteristiche di funzionamento del sistema elettrico, in quanto gli operatori modificano gli impegni assunti per tenere conto sia delle caratteristiche di funzionamento e di costo dei propri impianti, sia delle informazioni che si rendono

4

progressivamente disponibili quanto più ci si avvicina al momento in cui gli impegni di immissione e prelievo devono essere onorati.

Quindi le interazioni derivano dal diverso orizzonte temporale rilevante, da un lato per la programmazione della produzione o dei prelievi di energia elettrica da parte di ciascun soggetto e dall’altro lato per il funzionamento del mercato nel suo complesso. Con riferimento alla programmazione delle immissioni o dei prelievi di energia elettrica da parte di ciascun soggetto, i vincoli tecnico-economici rilevanti per gli impianti di generazione e per i processi produttivi per cui l’energia è un input, sono in alcuni casi tali che la minimizzazione dei costi rispettivamente di produzione o di acquisto dell’energia elettrica richiede di riferire le scelte ad un orizzonte temporale “relativamente lungo”. Il riferimento temporale in tal caso è un periodo minimo di riferimento di 24 ore.

Considerando le caratteristiche di variabilità della domanda e dei costi di generazione è opportuno che per il funzionamento del mercato nel suo complesso il periodo temporale rispetto al quale i produttori concorrono sia “breve” (tipicamente un’ora).

Al fine di conciliare il differente orizzonte temporale del singolo impianto e del mercato nel suo complesso, è possibile seguire due diverse impostazioni, che trovano entrambe riscontro nell’esperienza internazionale.

La prima impostazione, a cui si ispira il modello organizzativo applicato al mercato di Inghilterra e Galles (sistema Pool), è basata su offerte articolate, che i produttori presentano su un mercato dove si assumono impegni per l’intero giorno successivo (di seguito indicato come “mercato del giorno prima”), senza alcun esplicito meccanismo di revisione delle offerte presentate in tale mercato successivamente alla sua chiusura. In generale tale impostazione richiede che:

- nel mercato del giorno prima siano accettate offerte di immissione e/o di prelievo di energia elettrica per ciascuna delle 24 ore del giorno successivo;

- dopo la chiusura di tale mercato non siano ammesse revisioni delle offerte da parte di chi le ha formulate;

- il formato dell’offerta sia articolato e preveda, tra l’altro, per gli impianti di produzione, l’identificazione dei costi di avvio dell’impianto, di mantenimento in parallelo dell’impianto senza immissione di energia elettrica nonché di quelli variabili di produzione.

La seconda impostazione, seguita ad esempio dalla Spagna, è basata su un’articolazione ridotta delle offerte presentate sul mercato del giorno prima e sulla possibilità di modificare tali impegni, da parte di chi li ha assunti, attraverso appositi mercati infra-giornalieri. Tale impostazione richiede che:

- nel mercato del giorno prima siano accettate offerte di immissione e/o di prelievo di energia elettrica per ciascuna delle 24 ore del giorno successivo;

- dopo la chiusura di tale mercato, siano ammesse revisioni delle offerte relative a ciascuna ora del giorno successivo attraverso appositi mercati;

- il formato dell’offerta sia semplice, e preveda solo la dichiarazione del prezzo richiesto per l’energia immessa in ciascuna ora, e della quantità che il generatore è disposto ad immettere o il carico è disposto a prelevare a quel prezzo.

Pertanto le due impostazioni sopra descritte, si differenziano per il soggetto a cui è affidata la responsabilità di tenere conto delle implicazioni intertemporali delle offerte. Nella prima impostazione tale onere è posto sul Gestore del mercato, che nella determinazione del programma di produzione che minimizza il costo complessivo tiene conto di tutti i parametri specificati nell’offerta, così che il programma di produzione in un periodo tiene conto delle condizioni di domanda ed offerta nei periodi precedenti e successivi. Nella seconda impostazione, l’onere di tenere conto dei vincoli intertemporali degli impianti è posto sui soggetti che formulano le offerte di produzione o di prelievo relative a tali impianti nel mercato. Nel caso in cui il programma di produzione o di prelievo dell’impianto che risulta dal mercato del giorno prima non sia soddisfacente per il soggetto che ha la disponibilità dell’impianto stesso, questi può infatti modificarlo operando sui mercati di aggiustamento.

Per quanto attiene ai mercati fisici dell’energia elettrica adottati nella borsa del mercato nazionale dell’energia elettrica, l’Autorità ha proposto una borsa dell’energia basata su offerte semplici e meccanismi di aggiustamento. La formula è costituita dalla combinazione di un mercato del giorno prima associato a mercati infra-giornalieri di aggiustamento. Di questi, uno deve essere il più possibile prossimo al tempo reale e prevedere, ad esempio, la chiusura quattro ore prima del tempo reale. I mercati di aggiustamento sono stati ulteriormente integrati da un certo numero di sessioni di bilanciamento per fornire maggiore flessibilità agli operatori.

Definizioni degli operatori del mercato elettrico nazionale

Di seguito sono riportate alcune delle principali definizioni cui devono riferirsi i vari operatori di mercato, nei termini in cui seno espresse le varie disposizioni di legge che regolano il settore dell’energia.

5

Tali definizioni sono riviste di volta in volta in relazione alla dinamica con cui evolvono le problematiche legate ai vari aspetti della regolamentazione e pertanto occorre che esse siano puntualmente rispettate.

Produzione di energia concentrata

Impianti di produzione di energia elettrica concentrata in grandi impianti (centrali elettriche tradizionali di potenza normalmente dell’ordine di grandezza delle migliaia di MW) di tipo termoelettrico (a vapore, a gas, etc.) con diversi combustibili primari, idroelettrico, nucleare, etc. Tali impianti si collocano nel sistema elettrico tipicamente a monte delle linee di trasmissione

Produzione di energia distribuita

Impianti di produzione di energia elettrica di potenza limitata (o.d.g. centinaia di megawatt) allocate a valle delle linee di trasmissione, in funzione del rapporto tensione/potenza (sub trasmissione e distribuzione primaria 220-150 kV o.d.g. decine di MW – distribuzione secondaria 20 kV o.d.g. MW, 0,4 kV o.d.g. kW )

Fonti energetiche rinnovabili

il sole, il vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti organici e inorganici.

Sistema elettrico nazionale

complesso degli impianti di produzione, delle reti di trasmissione e di distribuzione nonche' dei servizi ausiliari e dei dispositivi di interconnessione e dispacciamento ubicati nel territorio nazionale.

Rete di trasmissione nazionale (RTN)

complesso delle stazioni di trasformazione e delle linee elettriche di trasmissione ad alta tensione sul territorio nazionale gestite unitariamente

Rete di trasmissione complesso di stazioni di trasformazione e di linee elettriche di trasmissione ad alta tensione sul territorio nazionale gestite non unitariamente (comunque parte della RTN)

Linea diretta linea elettrica di trasporto che collega un centro di produzione ad un centro di consumo, indipendentemente dal sistema di trasmissione e distribuzione

Cogenerazione produzione combinata di energia elettrica e calore alle condizioni definite dall'Autorita' per l'energia elettrica e il gas, che garantiscano un significativo risparmio di energia rispetto alle produzioni separate.

Trasmissione attivita' di trasporto e trasformazione dell'energia elettrica sulla rete interconnessa ad alta tensione ai fini della consegna ai clienti, ai distributori e ai destinatari dell'energia autoprodotta ai sensi del comma 2.

Distribuzione trasporto e trasformazione di energia elettrica su reti di distribuzione a media e bassa tensione per le consegne ai clienti finali.

Servizi ausiliari (ancillari)

servizi necessari per la gestione di una rete di trasmissione o distribuzione quali, esemplificativamente, i servizi di regolazione di frequenza, riserva, potenza reattiva, regolazione della tensione e riavviamento della rete.

Operatore di mercato Gestore del Mercato Elettrico (GME S.p.A.),

gestisce il mercato finanziario degli scambi di energia per la programmazione a breve termine della produzione

Operatore di sistema:

Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (TERNA S.p.A.),

è responsabile della continuità di servizio, dell’affidabilità e della sicurezza del sistema di trasmissione dell’energia

Acquirente unico (AU) Stipula e gestisce contratti di fornitura al fine di garantire ai clienti vincolati la disponibilità e la fornitura di energia elettrica in condizioni di continuità, sicurezza ed efficienza del servizio nonché di parità del trattamento, anche tariffario

Gestore dei Serviuzi elettrici (GSE)

Gestisce la pianificazione della programmazione da fonti rinnovabili nonchè la erogazione degli incentivi per le varie attività supportate da finanziamento pubblico, responsabile della erogazione dei servizi ancillari.,

Nella Figura 1 è rappresentato uno schema degli scambi tra i vari operatori del mercato dell’energia elettrica.

Il Gestore dei Servizi Elettrici (GSE). Energia elettrica da fonti rinnovabili. Efficienza energetica.

Emissioni (Protocollo di Kyoto)

Il Gestore dei Servizi Elettrici - GSE SpA. ha un ruolo centrale nella promozione, nell'incentivazione e nello sviluppo delle fonti rinnovabili in Italia. Azionista unico del GSE è il Ministero dell'Economia e delle Finanze che esercita i diritti dell'azionista con il Ministero delle Attività Produttive. Il GSE è capogruppo delle due società controllate AU (Acquirente Unico) e GME (Gestore del Mercato Elettrico). In seguito al trasferimento del ramo d’azienda relativo a dispacciamento, trasmissione e sviluppo della rete a Terna SpA avvenuto il 1° novembre 2005 per effetto del DPCM dell’11 maggio 2004, il GSE si concentra sulla gestione, promozione e incentivazione delle fonti rinnovabili in Italia, attività in parte già svolte.

La società svolge un ruolo fondamentale nel meccanismo di incentivazione della produzione di energia da fonti rinnovabili e assimilate, predisposto dal provvedimento CIP 6/92, e a gestire il sistema di mercato basato sui Certificati Verdi.

6

Figura 1 –Scambi tra gli operatori del mercato elettrico

Data la crescente sensibilità nei confronti delle questioni ambientali, la legge che rende competitivo il mercato elettrico ha introdotto delle incentivazioni per gli operatori energetici che contribuiscono al riequilibrio dei parametri ambientali. Si tratta della possibilità di emettere certificati bianchi, verdi e neri, tutti meccanismi utili per diminuire la produzione di CO2 nel nostro paese, nell'ottica degli obbiettivi europei sulle politiche ambientali ed energetiche e del rispetto del protocollo di Kyoto.

Certificati bianchi.

I certificati bianchi, noti anche come Titoli di Efficienza Energetica (TEE), rappresentano un incentivo a ridurre il consumo energetico in relazione al bene distribuito. Sono stati istituiti tramite un decreto ministeriale il 20 luglio 2004 e sono entrati in funzione dal primo gennaio 2005.

Il meccanismo proposto, innovativo a livello mondiale, prevede la creazione di un mercato di titoli di efficienza energetica, attestanti gli interventi realizzati. I certificati bianchi riguardano tre tipi di interventi:

risparmio di energia elettrica, risparmio di gas naturale e/o risparmio di altri combustibili. I soggetti distributori interessati possono essere sia obbligati che volontari: sono soggetti obbligati tutti i distributori di energia elettrica e di gas la cui utenza finale è superiore alle 100.000 unità.

L'osservanza dei limiti di risparmio energetico viene premiato dall'Autorità e da altre fonti governative di finanziamento con un contributo economico, il cui valore viene stabilito annualmente dalla stessa Autorità.

Inoltre, è possibile guadagnare vendendo i titoli in eccesso grazie al raggiungimento di un risparmio superiore a quello annualmente prestabilito. Di contro, coloro che non riescono a ottemperare agli obblighi minimi vengono sanzionati e devono acquistare sul mercato ulteriori titoli necessari al raggiungimento dell'obiettivo minimo prefissato (questo meccanismo è comune per quanto i riguarda i tre tipi di certificato).

Il valore del risparmio complessivo nelle quantità di energia elettrica e gas consumata sarà circa il 2% dei consumi complessivi alla fine del primo quinquennio di applicazione (2005-2009), e sarà superiore al costo dell'incentivo, già presente nelle tariffe dell'elettricità e del gas, necessario per il finanziamento degli interventi e dei progetti di efficienza energetica. Queste azioni di politica della domanda consentiranno di conseguire, a regime, un risparmio di energia pari a 2,9 milioni di tep all'anno, pari all'incremento medio annuo dei consumi nazionali di energia registrato nel periodo 1999-2001, con minori emissioni di CO2 stimabili in 8-9 milioni di tonnellate all'anno.

Certificati verdi

I certificati Verdi sono un meccanismo introdotto nel 1999 per promuovere la produzione di energia da fonte rinnovabili. I certificati Verdi sono titoli emessi dal GSE che attestano la produzione di energia da fonti rinnovabili. La Legge n. 239 del 23/08/2004 (Legge Marzano) ha ridotto a 50 MWh la taglia del

"certificato verde", che in precedenza era pari a 100 MWh.

Nel mercato dei certificati Verdi, la domanda è costituita dall'obbligo per produttori e importatori di immettere annualmente una "quota " di energia prodotta da fonti rinnovabili pari al 2% di quanto prodotto e/o importato da fonti convenzionali nell'anno precedente. A partire dall'anno 2004 e fino al 2006, la quota d'obbligo è incrementata annualmente di 0,35 punti percentuali (art.4 comma 1 del D.Lgs. 387/2003).

L'offerta, invece, è rappresentata dai certificati Verdi emessi a favore degli operatori con impianti che hanno ottenuto la qualificazione IAFR dal Gestore dei Servizi Elettrici (in pratica da produttori di energia da

7

fonte rinnovabile), così come dai certificati Verdi che il GSE stesso emette a proprio favore a fronte dell'energia prodotta dagli impianti Cip 6.

Certificati neri

Nell’ambito di applicazione del Protocollo di Kyoto, l’Unione Europea ha assunto l’impegno di ridurre dell’8% le emissioni di gas ad effetto serra. L’obbligo di riduzione è ripartito fra gli Stati membri ed è stato tradotto nella Direttiva 2003/87/CE, che ha istituito un sistema comunitario per lo scambio di quote di emissioni di gas denominato Emission Trading System (ETS) “secondo criteri di efficacia dei costi ed efficienza economica”. Si tratta di un sistema di “Cap and Trade” delle emissioni dirette, che prevede la fissazione di un limite massimo alle emissioni degli impianti industriali e lo scambio delle quote di emissioni, attraverso degli appositi certificati Neri. Si prevede che il sistema possa coprire da 12.500 a 15.000 installazioni che ammontano circa al 45-50% del totale di emissioni di CO2 dell’Unione Europea. Questo meccanismo è esteso a tutte le imprese, non solo ai produttori di energia come accade per i certificati Verdi e Bianchi.

Attualmente in Italia sono regolamentati i settori con il maggior livello di emissioni ed è previsto un allargamento sempre maggiore per il futuro. In pratica, un'impresa che immette nell'atmosfera una quantità di anidride carbonica inferiore alla soglia consentita, può vendere la quota di emissione di anidride carbonica non utilizzata ad un'altra impresa che non riesce a rispettare gli obblighi.

In questo modo, le aziende meno meritevoli possono emettere una quantità di CO2 superiore a quella consentita senza incorrere in sanzioni mentre le aziende più ligie ottengono dei ricavi dai certificati venduti.

In l'Italia è stato fissato l'obiettivo di riduzione del 6.5% (rispetto ai livelli del 1990) entro il 2012, con una riduzione delle emissioni pari a circa 100.000 tonnellate di CO2. I Certificati Neri sono stati regolamentati dal decreto n.273 del 12 novembre 2004, convertito poi nella legge n°316 del 30 dicembre 2004.

Una soluzione basata sulla combinazione di offerte semplici e mercati di aggiustamento appare efficiente e preferibile perché:

- assicura trasparenza e comprensibilità alle modalità di aggiudicazione del diritto ad immettere e/o a prelevare l’energia elettrica;

- consente agli operatori di aggiustare la propria posizione in relazione alle informazioni che si rendono disponibili dopo la chiusura del mercato del giorno prima, riducendo le necessità di intervento degli impianti di riserva per il bilanciamento di domanda ed offerta;

- fornisce sia ai produttori la possibilità di trarre vantaggio dalla flessibilità della propria offerta, e ai consumatori la possibilità di trarre beneficio dal controllo della propria domanda, contribuendo così alla riduzione dei costi totali di generazione e all’aumento della sicurezza del sistema elettrico.

Ai sensi del decreto legislativo n. 79/99, l’accesso ai mercati fisici dell’energia elettrica dovrebbe essere limitato a:

- soggetti nella cui disponibilità si trovano impianti di generazione situati sul territorio nazionale o all’estero, purchè in tal caso titolari del diritto ad utilizzare la capacità di trasporto sull’interconnessione;

- Gestore della rete, per l’offerta dell’energia elettrica di cui all’Art. 3, comma 12, del suddetto decreto;

- clienti finali del mercato libero (inclusi i consorzi);

- clienti grossisti per la fornitura dei clienti del mercato libero;

- Acquirente unico per conto dei distributori, per la fornitura dei clienti del mercato vincolato;

- Analoghi soggetti esteri che rispettino le condizioni di cui all’Art.10 del suddetto decreto.

La limitazione dell’accesso ai mercati fisici dell’energia elettrica a queste categorie di soggetti è coerente con la natura degli impegni che vengono assunti su tali mercati, che devono essere onorati controllando le immissioni (o i prelievi) in un punto di immissione (o di prelievo) dell’energia elettrica.

Dal punto di vista pratico, attraverso il “mercato del giorno prima”, viene definito il programma giornaliero di produzione e consumo di energia elettrica, compatibile con i vincoli di trasmissione (mercato dell’energia), viene inoltre effettuata la selezione delle unità di produzione destinate al servizio di riserva (mercato delle riserva). Nella Figura 3 sono rappresentate le interrelazioni tra i soggetti ammessi come operatori attivi nella Borsa del Giorno Prima.

Nel mercato dell’energia vengono effettuate offerte di vendita (produttori) e di acquisto (acquirenti), queste ultime comprensive delle perdite generate sulle reti di trasporto interessate dal flusso di potenza richiesto dal cliente. Entrambe le offerte sono costituite da coppie di quantità (MWh)- prezzo (Euro/MWh), riferite a ciascuna delle 24 ore del giorno seguente. Sono previste, inoltre offerte multiple sia di vendita che di acquisto, purchè a prezzi crescenti per la fornitura e decrescenti per l’acquisto.

I programmi di produzione e consumo sono redatti dal Gestore della rete di trasmissione nazionale (GRTN) sulla base delle offerte fatte e dei contratti bilaterali sottoscritti per le 24 ore del giorno seguente, comunicati allo stesso gestore.

8

Figura 2 – Mercato del giorno prima

4. Il porto ecosostenibile. The green port

Va considerato che l'attuale orientamento europeo nei trasporti è rivolto allo spostamento del traffico merci da gomma a rotaia/nave e quindi anche in questa chiave alla creazione di green ports. L'ottica è quella della razionalizzazione, la cui necessità è stata segnalata da più parti, della mobilità e dei trasporti, che affianca il problema delle emissioni, insieme all'esigenza degli operatori di individuare soluzioni uniscano al meglio la salvaguardia dell'ambiente con la riduzione dei consumi di combustibile. Il green port, basato su una elettrificazione di livello superiore dell’intera area portuale costituisce una soluzione integrata che appare ottimale in termini di efficienza ed efficacia, e con una significativa riduzione dei costi, soprattutto nel lungo periodo.

Come già detto, gli impianti elettrici nelle aree portuali hanno caratteristiche completamente diverse a livello di sistema, trattandosi di sistemi grid-connected, cioè alimentati dalla rete elettrica pubblica con connessioni opportune, caratterizzate da valori di tensione e di potenza adeguati al fabbisogno di servizio elettrico necessario per tutte le esigenze operative del porto. Tuttavia, l’evoluzione i problemi dello svolgimento di tutti i servizi elettrici nei porti non si prospettano per il futuro confinati agli aspetti tecnici di piazzale in termini di automazione efficienza operativa e sicurezza, ma vanno ben oltre, investendo la sfera dei problemi economici su larga scala ed in particolare in collegamento ai grandi progetti di eco sostenibilità, come esposto chiaramente nel seguente articolo.

“ Le tematiche sugli aspetti ambientali, che tanto interessano il pianeta ed i suoi “grandi”, riguardano sempre più la sfera della portualità. Il problema sottovalutato e sottaciuto per diversi anni in Italia, sembra finalmente destare l’interesse delle istituzioni e del correlato ambiente economico per un potenziale business di grande rilievo; purtroppo il nostro Paese, come spesso accade, è partito in netto ritardo rispetto ad altre Nazioni, ma sembra avere la voglia e la capacità di ritrovare velocemente il passo. L’attenzione ai “porti verdi” è facilmente verificabile dalla recente macroproduzione di provvedimenti normativi in materia, ed anche dall’attenzione pubblica, in questo caso davvero forte; “il testimone” passato durante il recente successo del Forum internazionale di Genova di novembre 2009 pone particolare attenzione al “Certificato internazionale di prevenzione dell’inquinamento atmosferico” previsto dalla citata Marpol. Al di là di questo occorrerebbe però un coordinamento delle Autorità competenti (Marittima, Portuale, Regione, AUSL) al fine di effettuare campionamenti e controlli specifici sulle emissioni dei fumi delle navi; ciò può essere di non semplice esecuzione per le competenze tecniche e possesso di apparecchiature idonee, nonché per i delicati aspetti relativi alla “competenza istituzionale” in relazione alla bandiera dell’unità da controllare. In correlazione alle emissioni nocive delle navi, tanto si parla del “cold ironing”, di un sistema, cioè, di alimentazione da terra per le navi ferme in banchina che eviti così di tenere accesi i motori per alimentare i generatori ausiliari di bordo; la stessa Commissione Europea si è già espressa a favore dell’utilizzo di elettricità erogata da reti terrestri per le navi ormeggiate nei porti comunitari. E’ stato calcolato che una grande nave da crociera ferma in porto per dieci ore, se alimentata da terra, eviterebbe di bruciare fino a 20 tonnellate metriche di carburante non mettendo così in atmosfera 60 tonnellate metriche di anidride

9

carbonica. Ovviamente spegnere i motori di una nave ed “attaccare la spina di alimentazione elettrica” non è per niente semplice; il sistema del cold ironing è stato fino ad ora adottato sperimentalmente in pochissimi porti al mondo (Los Angeles, Lubecca, Gothenborg) e nei prossimi anni è “Port&ShippingTech”, in cui tanto si è parlato di innovazione tecnologica per lo sviluppo competitivo e sostenibile del sistema portuale e dello shipping, sarà raccolto a Venezia ad inizio febbraio durante la fiera congrewsso “Energy for Green Ports”

organizzata dalla “VTP Events”. Innanzitutto le tematiche ambientali che riguardano la portualità possono – rectius – devono essere viste attraverso diverse sfaccettature: l’inquinamento ambientale in ambito portuale interessa, infatti, oltre ai normali effetti “cittadini” correlati agli scarichi dei veicoli, spesso particolarmente numerosi nei principali scali interessati da collegamenti ro-ro (roll on-roll off, alias traghetto) di linea, gli aspetti collegati alle operazioni portuali e le eventuali emissioni in atmosfera derivanti dalle movimentazioni delle merci, in particolare quelle pulvirulente, nonché le emissioni prodotte dalle navi in porto. Considerando la complessità della tematica, è preferibile e più interessante soffermarsi su tale ultimo genere di emissioni.

Da una parte, quindi, le navi, soprattutto quelle più obsolete, devono inquinare di meno ed in questo occorre riferirsi alla normativa internazionale ed all’annesso IV della Marpol nonchè alle direttive e raccomandazioni comunitarie che hanno poi condotto all’emanazione del D. Lgs. vo 205/2007 che sancisce il divieto di usare combustibili per uso marittimo con tenore di zolfo superiore allo 0,1 % di massa. Dal punto di vista pratico nei porti si è provveduto ad istituire, a cura delle Autorità Portuali/ Marittime, tale registro in cui le ditte che forniscono carburante alle navi devono dichiarare di essere in regola con il suddetto tenore di zolfo e si prevista l’attuazione di progetti parziali in alcuni porti nazionali (Genova, Civitavecchia), ma le titubanze e le esortazioni alla prudenza sono tante. Intanto si pensi alle grandi quantità di energia elettrica necessaria per maxi navi da crociera con 4/5 mila persone a bordo; si tratta di consumi di diversi MW e, quindi, di potenti stazioni (o sottostazioni) elettriche da creare in porto; una recente sperimentazione durante la sosta di una nave portacontainers post panamax che ha spento i motori durante la sosta in porto ha fatto registrare punte di 1,4 MW! I problemi delle “navi con la spina” (ships with a plug) sono chiaramente molteplici: da una parte la creazione di una stazione in porto – o in prossimità – che riesca a fornire le citate enormi quantità di energia, dall’altra la soluzione di compatibilità e di connessione tra terra e nave e gli adeguamenti tecnici che queste necessariamente dovrebbero eseguire, ed infine, ma non da ultimo, le implicazioni economiche per gli armatori. In qualche consesso i rappresentanti di importanti Compagnie di Navigazione hanno già dichiarato di non essere interessate agli adeguamenti tecnici onsiderati troppo onerosi. Ciononostante il problema esiste, l’attenzione alla sua soluzione deve essere massima e ben vengano gli appuntamenti per la riflessione ed il focus di tali argomentazioni; da tali approfondimenti e con l’esperienza che nel contempo verrà maturata grazie ai progetti in itinere, sarà più agevole la necessaria opportuna programmazione e pianificazione nel nostro Paese che non deve correre il rischio di affrontare per ultimo il problema e di dovere eventualmente essere costretto poi ad adeguarsi agli altri. E’ in gioco la stessa competitività portuale a livello internazionale. (Da Porto&Diporto - Il futuro dei “Porti Verdi” di Renato Coroneo).

Impiego dell’energia elettrica a bordo.

Dal punto di vista ambientale, sono diventati centrali, nell’interesse di tutti gli operatori marittimi e degli enti territoriali, gli obiettivi di riduzione degli enti inquinanti nell’acqua e nell’aria, in particolare le emissioni di CO2, e di efficienza energetica, nonché di riduzione dei tempi e dei costi delle attività operative nell’area portuale e di interfaccia con il contesto urbano circostante.

Per questi motivi, lo sviluppo produttivo ed infrastrutturale dei porti non rispetta spesso i principi della salvaguardia dell’ambiente. Molti degli interventi già realizzati nei porti hanno introdotto tali difetti ambientali – spesso non solo fisici ma anche comportamentali – da costituire una pregiudiziale per gli interventi successivi, rendendone spesso difficile la leggibilità in termini di rischi, minacce, costi di protezione e previsione economica di possibili danni d’impatto.

In contrasto con questa tendenza naturale all’impatto, in effetti, introducendo opportuni approcci basati sulla progettualità e sul razionale impiego delle risorse disponibili, l’intervento per lo sviluppo produttivo ed infrastrutturale nel porto può essere sinergico con i principi dello sviluppo sostenibile. Si tratta di adottare un approccio sistemico sull’area portuale capace di creare le condizioni di generare sinergia tra i fattori della produzione dei servizi portuali - e quindi quelli energetici relativi al consumo – con i parametri energetici ed ambientali relativi al contesto organizzativo in cui si inserisce il processo operativo del porto.

La possibilità di implementare la metodologia derivante da questo approccio scaturisce dalla chiarezza di definizione e dal collegamento sistemico dei parametri tecnici, economici e sociali che entrano in gioco, cui si collegano nella specificità organizzativa e di missione industriale dei porti i seguenti obiettivi:

- caratterizzazione dell’ambiente e dei relativi parametri - efficienza dei processi

- adozione di processi eco-sostenibili - risparmio energetico

- sfruttamento delle risorse primarie di energia da fonti rinnovabili

10

Alla sicurezza dei parametri ambientali si associano quelli della sicurezza interna ed esterna del sistema produttivo ed organizzativo correlato, nella cui fattispecie rientra il contesto dei processi logistici e di produzione interna ed esterna dei servizi.

Per comprendere il legame – e quindi le possibili sinergie - tra l’evoluzione in atto nel mercato elettrico e nel campo applicativo delle tecnologie intelligenti nei sistemi elettrici di potenza con gli obiettivi programmatici di eco-sostenibilità del sistema portuale occorre inquadrare l’intero scenario strutturale ed operativo del comprensorio del porto. In tal modo si possono contestualizzare le tipologie dei problemi in relazione ai contributi che possono provenire dalla gestione ottima delle potenzialità energetiche e di servizio del sistema elettrico portuale.

Paradossalmente è proprio il contesto naturale del porto stesso che può contribuire al riequilibrio dell’eco-sistema globale, a patto, tuttavia, che si abbia l’implementazione nelle sue aree operative dei futuri modelli di microreti intelligenti i cui paradigmi di base si fondano sullo sfruttamento intensivo di tutte le risorse di generazione locale da fonte rinnovabile e di gestione ottima dell’esercizio elettrico finalizzato all’energy management.