La caratterizzazione energetico-geomatica dei corridoi energetici marini nell’analisi della sicurezza energetica.
Un caso studio: l’LNG dal Qatar
La presente ricerca è un estratto del Quinto Rapporto Annuale
“Italian Maritime Economy” pubblicato nel giugno 2018 nell'ambito dell'Osservatorio di SRM
sui Trasporti Marittimi e la Logistica
Lo studio è stato realizzato da
E. Bompard, G. Crespi, D. Grosso, F. Profumo (Dipartimento Energia, Politecnico di Torino) e P. Boccardo (Dipartimento Interateneo di Scienze, Progetto e
Politiche del Territorio, Politecnico di Torino)
Per maggiori informazioni visita:
www.srm-maritimeconomy.com
Le analisi contenute nella ricerca non impegnano né rappresentano in alcun modo il pensiero e l’opinione dei Soci fondatori ed ordinari di SRM.
Lo studio ha finalità esclusivamente conoscitiva ed informativa, e non costituisce, ad alcun effetto, un parere, un suggerimento di investimento, un giudizio su aziende o persone citate.
Le illustrazioni e le infografiche presenti nello studio sono da intendersi come immagini e non come mappe, per cui l’equivalenza delle aree e dei confini potrebbe non essere rispettata.
La pubblicazione non può essere copiata, riprodotta, trasferita, distribuita, noleggiata o utilizzata in alcun modo ad eccezione di quanto è stato specificatamente autorizzato da SRM, ai termini e alle condizioni a cui è stato acquistato. Qualsiasi distribuzione o fruizione non autorizzata di questo testo, così come l’alterazione delle informazioni elettroniche costituisce una violazione dei diritti dell’autore.
Non potrà in alcun modo essere oggetto di scambio, commercio, prestito, rivendita, acquisto rateale o altrimenti diffuso senza il preventivo consenso di SRM. In caso di consenso, lo studio non potrà avere alcuna forma diversa da quella in cui l’opera è stata pubblicata e le condizioni incluse alla presente dovranno essere imposte anche al fruitore successivo.
La riproduzione del testo anche parziale, non può quindi essere effettuata senza l’autorizzazione di SRM. È consentito il riferimento ai dati, purché se ne citi la fonte.
Cover design e progetto grafico: Marina RIPOLI
INDICE
Lo scenario energetico nazionale 4 I fronti della sicurezza energetica 4 I corridoi marittimi italiani 5
La caratterizzazione di un corridoio energetico marittimo 8
Caso studio: i corridoi marittimi per l’LNG dal Qatar 11
Lo scenario energetico nazionale
Il consumo energetico interno lordo italiano è dell’ordine di 170 Mtep (2015), di cui solo il 24.8% è prodotto internamente. Il consumo interno lordo per le singole com- modity è stato, nel 2105, di 57,3 Mtep (petrolio), 50,7 Mtep (gas naturale), 34,7 Mtep (rinnovabili), 13,7 Mtep (combustibili solidi), 9,6 Mtep (energia elettrica, importazio- ne netta). Olio e gas giocano un ruolo predominante, rappresentando rispettivamente il 51,3% e il 32% del totale1.
La dipendenza energetica dell’Italia, definita come il rapporto tra le importazioni net- te e la somma del consumo interno lordo e dei bunkeraggi marittimi, è del 77,1%
(2015), valore relativamente alto rispetto ad altri Paesi europei e alla media europea (Germania 61,9%, Francia 46%, UK 37,4%, Spagna 73,3%, EU28 54,1%). La dipenden- za italiana dall’importazione del gas naturale è stata, nel 2015, del 90,4%; di questo il 42,7% è stato importato dalla Russia, Paese che rappresenta il maggiore fornitore nazionale di commodity energetiche, con una quota del 24,3% del totale.
In questo contesto, un ruolo di rilievo è rivestito dai corridoi marittimi (“open-sea”), ossia le rotte per l’approvvigionamento di commodity energetiche via mare. Fra que- ste, giocano un ruolo rilevante il gas naturale liquefatto (LNG, Liquefied Natural Gas) e il petrolio. In particolare, nel 2015, il 9,5% del gas naturale importato in Italia (pari a 61,3 Gm3, corrispondenti a 50,2 Mtep) e il 100% del petrolio sono stati addotti me- diante corridoi marittimi.
Questi dati sottolineano l’importanza dell’analisi, mediante approcci scientifici inte- grati, dei corridoi di approvvigionamento di commodity energetiche e le tematiche di sicurezza ad essi connesse sotto una prospettiva sia fisica (in termini di flussi ener- getici), sia geomatica (in termini di rappresentazione spaziale dei punti di origine/
destinazione e delle rotte).
I fronti della sicurezza energetica
Per “sicurezza energetica” si intende la possibilità di garantire l’energia per il soddisfa- cimento degli usi finali, nelle quantità, nei luoghi e secondo i profili di domanda (po- tenza) richiesti dagli utilizzatori finali, in condizioni normali e quando si verifichino una serie ragionevolmente prevedibile di eventi avversi. Questi ultimi sono classificabili, in generale, in tre macro-categorie: naturali, accidentali e intenzionali.
1 Ministero dello Sviluppo Economico (2015), Bilancio Energetico Nazionale [www.dgsaie.mise.gov.it/dgerm/ben.asp].
Le minacce naturali sono legate ad eventi metereologici (alluvioni, terremoti o incen- di), in grado di impattare su infrastrutture o corridoi; quelle accidentali sono legate a guasti tecnici inattesi o a operazioni errate e non intenzionali che causano l’indispo- nibilità di un’infrastruttura o di un corridoio o che comportano instabilità tecniche o economiche del sistema energetico; infine, le minacce intenzionali sono legate ad azioni dolose (sabotaggi e attacchi fisici e cyber) rivolte contro infrastrutture, corridoi o siti di estrazione delle fonti.
In generale, la sicurezza energetica di un paese dipende dalla disponibilità di fonti energetiche primarie (gas, petrolio, fonti rinnovabili) che possano essere rese disponi- bili attraverso corridoi energetici, trasformate, quando necessario, in commodity se- condarie (elettricità, derivati del petrolio), trasportate e distribuite capillarmente fino agli utilizzatori finali. Da questo punto di vista si possono individuare due fronti per la sicurezza elettrica nazionale: un fronte esterno, dalla fonte all’entry-point nazionale, attraverso corridoi di vario tipo (oleodotti, gasdotti, rotte marine o corridoi maritti- mi, linee elettriche e trasporto su rotaia/gomma) e un fronte interno rappresentato dall’infrastruttura di trasporto e distribuzione (reti nazionali del gas ed elettrica, siste- mi di distribuzione locale di gas e elettricità, sistemi di distribuzione dei combustibili per autotrazione) delle commodity energetiche. Mentre il fronte interno è comune a tutti i paesi, il fronte esterno è particolarmente rilevante per i paesi ad alta dipenden- za dall’estero, come l’Italia; la necessità di garantire l’approvvigionamento delle fonti e la consegna della commodity agli entry-point nazionali possono risultare particolar- mente critiche e richiedono una diversificazione delle fonti e dei corridoi.
I corridoi marittimi italiani
Una visione sinottica dei corridoi energetici, articolata per tipologia, “infrastruttura”
di trasporto e commodity è presentata in Figura 1. Per una stessa commodity esistono più corridoi, tra i quali anche quelli marittimi, evidenziati in Figura 1.
Le importazioni energetiche italiane, rispettivamente per il petrolio e l’LNG addotti nel nostro Paese attraverso corridoi marittimi, sono rappresentate, in modo sinottico, nelle Figure 2 e 3. Le importazioni di LNG provengono da un numero limitato di Paesi (Figura 2), con una quota largamente predominante dal Qatar (al 98,7%2), e approda- no a un numero limitato di entry-point nazionali; per il petrolio il quadro degli approv- vigionamenti presenta una maggior diversificazione (Figura 3).
2 Eurostat (2015), Statistical database [www.ec.europa.eu/eurostat/data/statistics-a-z/].
Nel 2015, l’Iraq ha contribuito per il 18,6% all’import totale di petrolio (a sua volta pari a 62,5 Mt, corrispondenti a 62,9 Mtep), l’Azerbaijan per il 17,9%, la Russia per il 12,9%, l’Arabia Saudita per l’8,8%, il Kazakhstan per l’8,6% e la Libia per il 6,3%.
Mentre l’LNG viene utilizzato interamente per coprire il fabbisogno interno di gas na- turale, una quota del petrolio importato viene riesportato verso altri paesi (dal porto petroli di Trieste verso il centro Europa attraverso il TAL “Transalpine pipeline”).
Schema di corridoi, infrastrutture di trasporto e commodity energetiche
CAPTIVE
OPEN SEA
OTHER
Oil pipelines Gas pipelines Railways Power lines
Oil tanker LNG tanker Coal tanker
Road freight transport
1 – Crude oil
3a – Natural gas 2 – Refined petroleum products
3b – Liquefied natural gas
4 – Coal
5 – Electricty
6 – Biomass Biomass tanker
Figura 1 - Fonte: PoliTO
Importazioni di petrolio attraverso corridoi marittimi
Figura 2 - Fonte: PoliTO su dati Eurostat
Importazioni di LNG attraverso corridoi marittimi
Algeria Nigeria
Qatar Rovigo
Livorno Panigaglia
000
300 600 900 1200 1500 1800 2400 2100 3000 2700 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700
0
300 600
900 1200
1500 1800
2100
2400 2700 3000 3300 3600
3900 4200
4500 4800
5100
540 0570
0
00
Figura 3 - Fonte: PoliTO su dati Eurostat
Ogni corridoio marittimo approda a uno degli entry-point nazionali (porti, terminal petroliferi o di rigassificazione), indicati nelle Figure 2 e 3. Gli entry-point nazionali per il petrolio greggio e le rispettive quantità addotte per ogni anno (valori relativi al 20163) sono: Trieste (41.100 kt), Cagliari (14.600 kt), Genova (11.000 kt), Augusta (8.180 kt), Milazzo (8.060 kt), Priolo (7.230 kt), Savona (6.260 kt), Livorno (4.220 kt), Falconara (3.300 kt), Taranto (1.040 kt), Ravenna (0.090 kt). Per quanto riguarda le importazioni di LNG, gli entry-point nazionali e le rispettive quantità addotte per ogni anno (valori relativi al 20164) sono: Rovigo (5.439 Mm3), Livorno (509 Mm3) e Paniga- glia (207 Mm3).
Ne consegue che le due principali infrastrutture per petrolio e LNG sono rispettiva- mente il porto petrolifero di Trieste (39,1% del petrolio importato nel 2016)5 e il rigas- sificatore di Rovigo (88,4% del LNG importato nel 2016)6.
3 Eurostat (2015), op. cit.
4 Unione Petrolifera (2016), Relazione annuale 2016.
5 Eurostat (2015), op. cit.
6 Unione Petrolifera (2016), op. cit.
La caratterizzazione di un corridoio energetico marittimo
La caratterizzazione di un corridoio energetico marittimo si deve basare su una sintesi di modelli ibridi fisici e di rappresentazione geografica, che consentano di accoppiare, in una visione olistica e di sintesi, la dimensione fisica dell’infrastruttura con quel- la della rappresentazione spaziale. La caratterizzazione di un corridoio marittimo ha quindi due dimensioni principali: una dimensione cartografica, legata alla definizione di un tracciato rappresentativo del corridoio, e una fisica, legata ai flussi energetici in transito. La dimensione fisica permette la definizione delle potenzialità operative e l’analisi di possibili guasti, malfunzionamenti o indisponibilità originati da diverse tipo- logie di eventi, mentre la dimensione topografica consente di considerare la spazialità dell’infrastruttura e di studiare e monitorare, sotto diverse prospettive (geopolitica, climatica, etc.), la sua interazione con l’ambiente in cui è inserita e i riflessi che questa può avere sulla sicurezza.
Le rotte marittime sono variabili nel tempo in termini sia di pluralità delle rotte che collegano due porti, sia del possibile cambiamento dei porti di origine e di destinazio- ne; tipicamente la prima variabilità si manifesta nel breve periodo, mentre la secon- da nel medio-lungo periodo. Questa caratteristica li differenzia dai corridoi “captive”, quali oleodotti e gasdotti, a tracciato fisso.
Lo studio puntuale delle rotte seguite su una determinata tratta, dal porto di partenza nel paese esportatore all’entry-point nazionale, e l’individuazione di una rotta tipo su un determinato orizzonte temporale possono essere effettuati attraverso tecniche cartografiche, che coinvolgono l’utilizzo di mappe e immagini (aeree e satellitari, con acquisizioni ottiche o radar nel campo delle microonde, nello spettro del visibile o in quello dell’infrarosso). A questa informazione georeferenziata devono essere asso- ciati i flussi energetici. L’utilizzo di navi su rotte marittime consente il trasferimento di quantità discrete di commodity energetiche tra due paesi. Ad essi è quindi possibile associare un flusso di energia (in termini di energia trasporta nell’unità di tempo), nel- la forma di una potenza. Esistono naturalmente vincoli fisici che determinano i flussi massimi, legati alla capacità delle imbarcazioni per il trasporto e ai tempi di percorren- za della tratta origine-destinazione.
La caratterizzazione energetico-cartografica di un corridoio marittimo, per una certa commodity, si articola in alcune fasi:
• Individuazione del corridoio con riferimento alla commodity.
• Identificazione del porto di origine e degli entry-point nazionali.
• Selezione della tipologia di imbarcazioni.
• Selezione dell’orizzonte temporale di analisi.
• Individuazione e rappresentazione delle rotte.
• Individuazione della rotta tipo.
• Calcolo dei flussi energetici associati a una rotta.
Nello specifico, in termini di orizzonte temporale di studio di una rotta marittima, i database possono essere interrogati con riferimento alla posizione di un determinato set di imbarcazioni in ciascun giorno di un anno di riferimento (tempo attuale), moni- torando la posizione su brevi intervalli di tempo, ad es. una volta ogni 15 minuti (tem- po reale), oppure analizzando la serie storica, ad es. degli ultimi 5 anni, per valutare le eventuali evoluzioni legate a cause di varia natura, quali eventi geopolitici (analisi storica).
Per la classificazione delle imbarcazioni deputate al trasporto di commodity energe- tiche, si fa riferimento allo standard internazionale StatCode5 (sviluppato da IHS Ma- ritime7), il quale le categorizza attraverso classi, sottoclassi e tipologie, associando a ciascuna di essere un codice e una descrizione. In particolare, il codice alfanumerico identificativo è composto da sette elementi:
1. Una prima lettera che definisce il tipo di imbarcazione. La lettera A viene utilizzata per le navi cargo: in questa macro-tipologia rientrano tutte le imbarcazioni impie- gate per il trasporto di commodity energetiche.
2. Un numero che specifica meglio la tipologia di impiego dell’imbarcazione. Ad esempio, il codice A1 corrisponde alle navi cisterna (quali petroliere e metanie- re), mentre il codice A2 alle portarinfuse (come quelle utilizzate per il trasporto di combustibili solidi).
3. Un numero che identifica la macro-categoria di merci trasportate. Ad esempio, A11 si riferisce a navi cisterna adibite al trasporto di gas liquefatti, mentre A12 a navi cisterna per il trasporto di prodotti chimici (chimichiere).
4. Un numero che dettaglia la tipologia di merce. A titolo esemplificativo, A11A corri- sponde a navi cisterna per il trasporto di LNG, A11B a imbarcazioni per il trasporto di gas di petrolio liquefatti (GPL).
5. Un numero che definisce la tipologia di scafo (i.e. planante, dislocante).
6. Due lettere che sintetizzano e codificano le specifiche della nave.
Ad esempio, BC per una generica portarinfuse, TG per una nave cisterna adibita al trasporto di GPL.
7 IHS Maritime [www.maritime.ihs.com/].
A titolo esemplificativo, le navi metaniere per il trasporto di LNG vengono identificate attraverso il codice A11A2TN, mentre i bulk carrier preposti al trasporto di carbo- ne vengono definiti dal codice A21A2BC. Per quanto riguarda le imbarcazioni per il trasporto di petrolio, vi sono numerose differenziazioni dipendenti dalla tipologia di risorsa trasportata e di imbarcazione (i.e. A13A2TV per i tanker per il trasporto di pe- trolio greggio, A13B2TP per il trasporto di prodotti petroliferi raffinati, A12B2TR per le chimichiere, A11B2TG per i tanker preposti al trasporto di GPL). Ad ogni codice viene inoltre associata una descrizione che ne completa la caratterizzazione.
Per le rotte marine si può fare riferimento a provider di dati specializzati nel settore, quali “marintraffic.com” o “vesselfinder.com”. Tali provider consentono di visualizzare su mappa la posizione corrente (o lo storico delle posizioni) di tutte le imbarcazioni in mare e, per ciascuna unità, forniscono informazioni relative a tipologia di imbarca- zione, anno di costruzione, bandiera, dimensioni, stazza lorda, tonnellaggio di porta- ta lorda, codici IMO8 e MMSI9, stato, velocità, rotta, pescaggio, tempo di partenza e tempo atteso di arrivo in porto (o tempo effettivo, nel caso di navi già ormeggiate), percorso effettuato e previsione di percorso. I dati forniti sono sostanzialmente rag- gruppati in due tipi di file, denominati “movements” e “port calls”. Entrambi fornisco- no informazioni generali, tra cui data e ora della rilevazione, posizione (latitudine e longitudine), codici identificativi (MMSI, IMO). Inoltre, i primi forniscono la posizione giornaliera delle imbarcazioni, mentre i secondi monitorano gli ingressi e le uscite dai porti delle imbarcazioni, mediante timestamps e status dell’imbarcazione (entrata/
uscita dal porto).
Per l’identificazione delle rotte legate al trasporto di una commodity da un porto di origine a un entry-point nazionale, si considerano i dati relativi alla tipologia di im- barcazioni e la posizione georeferenziata (in termini di latitudine e longitudine, uti- lizzando il sistema geografico di coordinate WGS 1984) con una certa frequenza di acquisizione (ad es. una acquisizione al giorno o una acquisizione ogni 15 min.). Tali dati sono rilevabili dai file “movements”, che permettono la visualizzazione delle po- sizioni corrispondenti alle diverse acquisizioni su mappa georeferenziata, utilizzando software GIS, commerciali (ArcGIS di ESRI) oppure open source (QGIS). Acquisito un insieme di posizioni per imbarcazioni diverse lungo la congiungente porto di partenza e entry-point nazionale considerata, è possibile definire un tracciato rappresentativo di una rotta tipo.
8 Il Numero IMO (da “International Maritime Organization”) è una sequenza univoca di sette numeri assegnata ad ogni nave al momento della costruzione.
9 Il codice MMSI (da “Maritime Mobile Service Identity”) identifica una sequenza di 9 cifre che identifica univocamente un’imbarcazione nelle trasmissioni radio di bordo. Le prime 3 cifre compongono il MID (“Maritime Identification Digit”) ed identificano la nazionalità (per Italia è 247). Le rimanenti 6 cifre sono assegnate dall’autorità competente.
Per quanto riguarda la dimensione fisica (o energetica) dei corridoi marittimi, è ne- cessario stimare le potenze associate alla rotta tipo precedentemente individuata.
Tale calcolo è fatto a partire dai dati “port calls”, usati per stimare il tempo medio di navigazione delle imbarcazioni sull’orizzonte temporale considerato, e dalle caratteri- stiche fisiche delle imbarcazioni (tonnellaggio di portata lorda e carico in massa della commodity traportata). La potenza teorica del corridoio viene determinata come rap- porto tra il carico totale in energia trasportato dall’insieme di imbarcazioni che hanno interessato la rotta in esame in un intervallo di tempo, ad es. un anno, e il tempo stesso.
Caso studio: i corridoi marittimi per l’LNG dal Qatar
L’approccio generale introdotto nel capitolo precedente viene applicato, in partico- lare, alla caratterizzazione nel tempo dei corridoi LNG dal Qatar, che rappresenta il maggior fornitore nazionale di questa commodity (98,7%, Figura 3). Il porto di par- tenza di tutti i corridoi è quello di Ras Laffan in Qatar, mentre gli entry-point nazionali sono rappresentati dai terminal di rigassificazione di Rovigo, Livorno e Panigaglia, nel nostro Paese. Le caratteristiche dei principali terminal di rigassificazione e le quantità di LNG addotte nel 2016 sono riportate in Tabella 2.
Le imbarcazioni adibite al trasporto di LNG sono le cosiddette “navi metaniere” inden- tificate da StatCode5 come LNG Tanker con il codice A11A2TN.
Per definire le rotte delle navi selezionate dal Qatar ai terminal italiani, sono stati utilizzati i dati riportati nei file di tipo “movements” e “port calls”, relativi al mese di settembre 2017. In particolare, il file che riporta le informazioni di tipo “movements”
contiene la posizione giornaliera (latitudine e longitudine, in coordinate WGS 1984) delle singole navi, fornendo un dato al giorno, a meno di distanze troppo elevate dalla terraferma che causano una perdita del segnale.
I dati disponibili, relativi a tutte le navi LNG, sono stati filtrati per estrarre soltanto le navi che hanno come destinazione i rigassificatori italiani (Rovigo, Livorno e Paniga- glia).
Importazione LNG per entry-point nazionale
Regasification terminals
Rovigo Livorno Panigaglia
Company Adriatic LNG OLT Offshore LNG Toscana GNL Italia
Typology Offshore Floating offshore Onshore
Location 15 km from Porto Levante
(Porto Viro, Rovigo) 22 km from the coast
between Livorno and Pisa Panigaglia (Porto Venere, La Spezia)
Regasification capacity 8,00 Gm3/year 3,75 Gm3/year 3,50 Gm3/year
Total imports (2016) 5.439 Mm3 509 Mm3 207 Mm3
Tabella 1 - Fonte: PoliTO su dati MISE
I punti di ogni singola nave sono stati uniti per formare le tracce o rotte delle navi, che sono state modellate su uno strumento software di rappresentazione topografica (ArcGIS, Figura 4). La Figura 4 riporta tutte le rotte marittime in arrivo ai terminal di rigassificazione italiani dal Qatar e dai Paesi africani esportatori (Algeria e Nigeria).
Attraverso una interpolazione delle posizioni registrate giornalmente delle navi, sono state definite le rotte tipo (Figura 5), che sintetizzano e normalizzano il percorso delle navi che procedono verso i rigassificatori a partire dai porti di origine identificati. Di queste rotte interpolate, alcune hanno come destinazione i tre rigassificatori italiani citati in precedenza, alcune definiscono rotte che hanno come destinazione altri rigas- sificatori del bacino mediterraneo, del mare del nord e dell’Africa occidentale.
A titolo esemplificativo si è focalizzata l’analisi sulla rotta tipo dal Qatar a Rovigo.
All’informazione cartografica delle rotte (usualmente caratterizzate dal rappresentare la minimizzazione del percorso, in termini di miglia nautiche, tra l’origine e la destina- zione), vengono associate le relative informazioni fisiche (energetiche). In particolare, per stimare i flussi associati alle rotte, per ciascuna di esse è stata calcolata la lunghez- za in km e la velocità media in km/h. Si sono calcolati quindi i tempi medi di percor- renza (espressi in ore) delle navi per le rotte considerate. Dal sito “marinetraffic.com”, noti i nomi delle navi e i codici IMO e MMSI, si sono ricavati i tonnellaggi di portata lorda, espressi in tonnellate. Il carico in massa della commodity trasportata è stato stimato, ipotizzando che il 20% del tonnellaggio di portata lorda non sia strettamente legato alla commodity. Considerando un contenuto energetico per unità di massa di 55 MJ/kg per il LNG, l’ammontare del carico è stato convertito in unità energetiche.
Infine, i flussi sono stati calcolati come rapporto tra carichi trasportati in unità di ener- gia e tempi medi di percorrenza.
Rotte complete
Figura 4 - Fonte: PoliTO
In Figura 5 sono riportati i risultati fisici ottenuti: il tempo medio di navigazione dal Qatar al terminal di rigassificazione di Rovigo risulta pari a circa 6 giorni e la potenza equivalente teorica del corridoio pari a 233 GW.
Tracciato rappresentativo delle rotte tipo e caratterizzazione energetica delle rotte tipo
Figura 5 - Fonte: PoliTO
Qatar – Rovigo reference course
Number of tankers 44
Mean driving time 6 days
Annual transferred energy 2,8 Mtoe
Theoretical equivalent power of the corridor 233 GW
