Navigazione flex-fuel: Progettare e gestire navi commerciali per raggiungere gli obiettivi climatici
Responsabile di circa il 3% delle emissioni globali di gas a effetto serra (GHG), il settore del trasporto marittimo sta affrontando pressioni e requisiti crescenti per ridurre le proprie emissioni in linea con l'Accordo sul clima di Parigi. Attualmente il settore utilizza olio combustibile pesante a basso tenore di zolfo, che è particolarmente ad alta intensità di carbonio. Le navi portarinfuse transoceaniche e le navi portacontainer hanno grandi esigenze di stoccaggio del carburante che sarebbero molto difficili e costose da soddisfare con le trasmissioni elettriche a batteria. L'anno scorso, l'Unione Europea (UE) ha adottato un pacchetto di politiche per il settore navale, tra cui l'obbligo di ridurre l'intensità dei gas serra dell'energia utilizzata a bordo delle navi dell'80% entro il 2050, con obiettivi intermedi gradualmente crescenti. L'estate scorsa, inoltre, l'Organizzazione marittima internazionale (IMO) ha rivisto i propri obiettivi di emissioni portandoli a zero entro "quasi il 2050", rispetto al precedente obiettivo di una riduzione del 50% delle emissioni complessive entro il 2050. L'IMO ha inoltre avviato un processo di due anni per l'adozione di politiche volte a raggiungere i nuovi obiettivi, che prevedono traguardi intermedi di riduzione delle emissioni del 20-30% entro il 2030 e del 70-80% entro il 2040.
In previsione e in risposta a tali obiettivi, i costruttori di navi e motori e gli armatori stanno iniziando a investire in navi e servizi che possono essere alimentati con carburanti alternativi a basse e zero emissioni di carbonio. I principali produttori di motori per navi da carico e container hanno sviluppato motori a doppia alimentazione che possono funzionare con carburanti alternativi, come il metanolo e l'ammoniaca, oltre al carburante marino convenzionale (olio combustibile pesante a basso tenore di zolfo). Gli ordini di navi a doppia alimentazione sono in aumento e le due maggiori aziende di motori marini, MAN e Wartsila, prevedono che tali motori diventeranno lo standard entro pochi anni. La recente decisione dell'IMO probabilmente accelererà questa tendenza.
La flessibilità della miscelazione di carburanti alternativi a basse emissioni di carbonio sarà particolarmente critica se si considera che la maggior parte delle navi commerciali ha una vita operativa di oltre 30 anni, anche se la capacità viene installata in un secondo momento sulla nave. Inoltre, i carburanti alternativi hanno diversi livelli di intensità di carbonio, dal gas naturale ai carburanti a base biologica, fino ai carburanti a base di idrogeno a zero emissioni di carbonio, come l'ammoniaca, prodotta con elettricità a zero emissioni di carbonio.
Per valutare come il settore del trasporto marittimo potrebbe passare a combustibili a basse emissioni di carbonio, CATF ha sviluppato uno strumento per confrontare i costi del carburante e le emissioni di carbonio nel corso della vita operativa di una nave transoceanica. La nostra analisi iniziale, Gestire la transizione verso carburanti marini a zero emissioni di carbonioanalizza le navi progettate per funzionare interamente con ammoniaca o in una serie di scenari di retrofit a doppia alimentazione rispetto a una nave standard alimentata con olio combustibile pesante a basso tenore di zolfo. Il risultato più importante è che i motori a doppia alimentazione consentiranno alle compagnie di navigazione di orientarsi rapidamente verso combustibili alternativi se e quando le forniture saranno disponibili. Nell'ambito di una politica che impone un prezzo alle emissioni di carbonio (ad esempio, il sistema di scambio delle quote di emissione dell'UE), abbiamo riscontrato che le navi alimentate ad ammoniaca potrebbero quasi completamente decarbonizzarsi, a seconda delle emissioni del ciclo di vita delle forniture di combustibile, con un costo complessivo del combustibile per tutta la vita inferiore a quello dell'olio combustibile pesante convenzionale.
L'IMO si è incaricata di sviluppare uno standard di intensità di carbonio e politiche di incentivazione economica nei prossimi due anni per raggiungere i suoi nuovi obiettivi "zero netto entro o intorno al" 2050 e obiettivi intermedi. Si tratta di un'opportunità cruciale per creare un passaggio globale verso un trasporto marittimo a basse e zero emissioni nei prossimi due decenni, soprattutto se efficacemente scalato in tandem tra gli investimenti nelle navi e nei porti e le forniture di carburante.
Fattori critici per ottenere progressi reali e rapidi:
Emissioni minime a monte
Per garantire emissioni zero o quasi zero nel ciclo di vita, lo standard per i combustibili marini puliti dovrebbe richiedere emissioni minime a monte per il combustibile alternativo scelto. Per l'idrogeno e l'ammoniaca prodotti dal gas naturale, i fornitori di carburante dovrebbero essere tenuti a minimizzare e verificare le perdite di metano a monte e a catturare e sequestrare l'anidride carbonica (CO2) nella massima misura possibile. I carburanti che utilizzano materie prime a base di biomassa, il cui impatto netto sul carbonio varia in modo significativo o è del tutto incerto, non dovrebbero essere considerati un carburante "verde" per il trasporto marittimo fino a quando non sia stato dimostrato che le materie prime e il percorso di produzione del carburante hanno emissioni del ciclo di vita nulle o quasi nulle, compreso un impatto minimo di cambiamento indiretto dell'uso del suolo. I combustibili o le materie prime prodotte con l'energia elettrica devono utilizzare energia elettrica a emissioni zero che si aggiunga all'offerta esistente e che sia adeguata, dal punto di vista orario e geografico, alla domanda per ridurre al minimo le emissioni conseguenti associate alla produzione del combustibile.
Bunkeraggio sicuro di combustibili alternativi
I combustibili alternativi possono comportare rischi sostanzialmente diversi, per quanto riguarda l'esposizione umana e ambientale, che devono essere affrontati all'interno e nelle vicinanze degli impianti di rifornimento. Ad esempio, le misure di sicurezza esistenti per i trasportatori di gas liquefatto come l'ammoniaca comprendono la protezione contro le perdite, le procedure antincendio, i protocolli di pulizia dei serbatoi, le procedure di emergenza e la formazione del personale. Queste e altre normative esistenti dovrebbero essere valutate per identificare l'adeguatezza delle operazioni di rifornimento di combustibili alternativi.
Controlli dell'inquinamento a bordo
Come già detto, i combustibili per il trasporto marittimo, compresi quelli alternativi, possono emettere una serie di sostanze inquinanti quando vengono bruciati. Per quanto riguarda gli inquinanti del riscaldamento globale, oltre allaCO2, anche il protossido di azoto (N2O) è un potente gas serra che può derivare dalla combustione di qualsiasi combustibile nell'aria ambiente. L'IMO dovrebbe richiedere l'uso e il monitoraggio dei sistemi di controllo dell'inquinamento sulle navi per ridurre al minimo il rilascio di ossidi di azoto e altri inquinanti.
Costi del carburante
I carburanti marini a emissioni zero o quasi zero supereranno probabilmente il costo dei carburanti marini fossili convenzionali nel prossimo decennio. Uno standard per i combustibili marini ben concepito, basato sull'intera intensità di carbonio dei combustibili convenzionali e alternativi, può contribuire a livellare l'economia, a favorire la transizione del settore e a raggiungere l'obiettivo dell'IMO di emissioni nette zero entro la metà del secolo. Un approccio, noto come standard per i carburanti a basse emissioni di carbonio, consisterebbe nel fissare uno standard medio di intensità di carbonio per i carburanti, che diventerebbe più severo nel tempo. I fornitori di carburante che superano lo standard dovranno acquistare i crediti generati dai fornitori di carburante che sono al di sotto dello standard.
L'intensità di carbonio e i costi diversi di questi combustibili offriranno agli operatori di navi a doppia alimentazione una maggiore flessibilità nel mix di combustibili da utilizzare per raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni di carbonio e gestire i costi del carburante. I costi del carburante e le emissioni possono essere ulteriormente gestiti e ridotti operativamente con velocità di navigazione più basse. Una riduzione della velocità del 10-30%, ad esempio, può comportare una riduzione del consumo di carburante del 20-50%, indipendentemente dal tipo di carburante.
Sebbene siano necessarie riduzioni più rapide, la decisione dell'IMO rappresenta un passo avanti nella direzione in cui il settore marittimo deve andare: zero emissioni entro la metà del secolo. Il raggiungimento di questi obiettivi da parte dell'industria navale dipenderà da investimenti intelligenti e, soprattutto, dalla disponibilità di combustibili a basse e zero emissioni di carbonio nei principali porti di scalo. L'IMO ha ora il compito di creare regole chiare e incentivi per la transizione verso un futuro marittimo a emissioni zero.
