Energia: ENEA, nuove soluzioni tecnologiche per il settore crocieristico

Le celle a combustibile consumano fino al 20% in meno rispetto a un motore tradizionale, offrendo una maggiore efficienza (60%). È quanto emerge da uno studio sul settore delle grandi navi da crociera, pubblicato sulla rivista scientifica Energies e condotto tra gli altri da ENEA e Università di Roma “Sapienza”.

“Abbiamo confrontato le prestazioni e i costi di un generatore ‘tradizionale’ e di una cella a combustibile SOFC^[1], entrambi alimentati a gas naturale liquido (GNL), che lavorano a 1 MW di potenza su una grande nave da crociera di stazza superiore alle 100 mila tonnellate”, spiega uno degli autori dello studio, Manlio Pasquali, ricercatore del Laboratorio ENEA Mobilità sostenibile e trasporti afferente al Dipartimento Tecnologie energetiche e fonti rinnovabili. “Le attuali navi da crociera – prosegue - sono alimentate a GNL e potrebbero con limitati interventi ridurre drasticamente le emissioni inquinanti, utilizzando celle a combustibile ad alta temperatura per alimentare i servizi elettrici di bordo che richiedono una potenza minima stabile, come climatizzazione, frigoriferi e illuminazione delle cabine”.

Dallo studio emerge che per produrre la stessa quantità di energia un generatore tradizionale da 1 MW consuma 331,5 litri di GNL all’ora contro i 287 litri dell’innovativo sistema a celle a combustibile. “Alla riduzione dei consumi fino al 20% e all’efficienza maggiore (circa il 60%) rispetto ai generatori tradizionali, corrispondono vantaggi come un minore ingombro per lo stoccaggio del carburante o, in alternativa, un’autonomia operativa più lunga con un serbatoio dello stesso volume”, aggiunge Pasquali.

Oltre ai benefici in termini di consumi, le celle a combustibile offrono vantaggi ambientali significativi: non emettono particolato né ossidi di azoto o di zolfo e riducono drasticamente le emissioni di CO₂ rispetto ai motori a combustione interna perché producono energia per via elettrochimica e non per combustione. “Anche se rispetto ai motori tradizionali il sistema a celle a combustibile presenta alcune criticità, come peso e volume maggiori (rispettivamente del 40% e del 75%) e un investimento iniziale anche di 6 volte più elevato, i costi operativi annuali si riducono sensibilmente grazie al minor consumo di GNL”, conclude Pasquali.

Gli autori prevedono di estendere lo studio alla possibilità di utilizzare parte del calore generato dalle celle a combustibile SOFC per produrre idrogeno da impiegare in celle a combustibile PEM (quelle che utilizzano solo idrogeno), più adatte a funzionare a potenza variabile, come avviene durante la navigazione. Questo approccio potrebbe portare allo sviluppo di un sistema di propulsione ibrido che combini celle SOFC, PEM e tecnologie tradizionali per ottimizzare efficienza, flessibilità e sostenibilità.

Attualmente, le compagnie di navigazione puntano a soddisfare requisiti energetici e ambientali sempre più stringenti nella progettazione delle grandi navi da crociera, con l’obiettivo di ridurre le emissioni, aumentare efficienza e affidabilità e ridurre significativamente tempi e costi di manutenzione. Con l’iniziativa Fuel EU Maritime della Commissione Europea, il settore marittimo è stato incluso nel pacchetto Fit for 55, che prevede una riduzione delle emissioni del 50% entro il 2030 e del 90% entro il 2050. Questa iniziativa mira a promuovere l’uso di carburanti alternativi sostenibili nel trasporto marittimo e nei porti europei, affrontando sfide come le barriere di mercato che ne limitano l’adozione e l’incertezza sulle tecnologie pronte per la commercializzazione.