Innovazioni marittime: stoccaggio dell’energia e logistica delle batterie

CONDIVIDERE

Il trasporto elettrificato sta guadagnando terreno a livello globale. Si prevede che entro il 2030 i traghetti, i rimorchiatori e le navi mercantili elettrificati avranno un valore di 14,2 miliardi di dollari. Se la propulsione elettrica diventerà sempre più popolare, l’importanza dello stoccaggio dell’energia e della logistica delle batterie sarà una priorità per le aziende di produzione di energia.

Secondo uno studio del 2022 incentrato sullo stoccaggio dell’energia, sono disponibili vari prodotti chimici per le batterie agli ioni di litio, con fonti che indicano l’ossido di litio manganese cobalto come la soluzione più fattibile per le navi. Poiché la domanda di navi elettrificate continua a crescere, aumenta anche la necessità di una fornitura sostenibile e affidabile di litio.

La prima nave mercantile autonoma completamente elettrica al mondo è stata varata in Norvegia nel 2021. La nave da 80 metri (262,4') e 3200 tonnellate è alimentata da otto batterie agli ioni di litio con una capacità di 6,8 MWh, ricavate quasi esclusivamente dalla produzione di energia idroelettrica.

Un problema chiave con la propulsione elettrica è la mancanza di infrastrutture di ricarica. Sebbene alle aziende di stoccaggio dell'energia piacciaTecnica Stemmann stanno affrontando il problema, i servizi di ricarica in banchina sono ancora rari nei porti. Ma questo ostacolo lascia il posto a un nuovo metodo di ricarica: le boe elettriche.

Le boe elettriche progettate per la ricarica nei siti eolici offshore potrebbero anche essere adattate alle applicazioni di ancoraggio. L’opzione potrebbe fornire energia elettrica da terra mentre le navi attendono un ormeggio disponibile o istruzioni per il prossimo viaggio.

Supercondensatori e superconduttori sono tecnologie di stoccaggio dell'energia che si trovano a vari gradi di sviluppo e diffusione commerciale nel settore marittimo.

Sebbene queste tecnologie non siano ancora in uso sulle navi, vengono perseguite come fonte alternativa di stoccaggio dell’energia per uso specializzato in base alle caratteristiche che le differenziano dalle batterie. L'accumulo di energia tramite supercondensatori non è adatto per l'accumulo di energia primaria su una nave, sebbene possa essere utile come supplemento di picco della domanda, avviamento del motore o supplemento di posizionamento dinamico.

IBRIDO

I sistemi ibridi possono essere separati in due configurazioni: ibrido in serie o ibrido parallelo. Le trasmissioni in serie e in parallelo consentono al motore e al motore elettrico di fornire potenza indipendentemente o in combinazione tra loro.

I sistemi ibridi in serie assomigliano alla propulsione diesel-ibrida, ma sono abbinati allo stoccaggio dell’energia. Le eliche sono azionate interamente da motori elettrici mentre i generatori diesel forniscono sia la propulsione che l'energia ausiliaria. Il banco di batterie può essere caricato da un generatore diesel, da un'alimentazione da terra o da altre fonti di energia naturale come quella eolica, solare e idroelettrica. Queste batterie vengono caricate durante i periodi di bassa richiesta di energia e scaricate durante i picchi di richiesta di energia.

I sistemi ibridi paralleli sono un incrocio tra la propulsione convenzionale e un sistema diesel-elettrico. I sistemi ibridi paralleli sono più adatti per le navi che utilizzano una vasta gamma di richieste di potenza di propulsione. I candidati ideali sono i rimorchiatori di assistenza portuale e di scorta che in genere richiedono motori diesel ad alta potenza che azionano eliche di grande diametro. Durante l'assistenza al movimento o alla rottura delle navi oceaniche, la potenza di picco è necessaria solo durante una piccola percentuale del tempo di funzionamento della nave, mentre le rimanenti operazioni vengono trascorse al minimo o a bassa potenza.

I sistemi ibridi meccanico-elettrici stanno diventando sempre più popolari in tutto il mondo. Nel 2018, la Norvegia ha consegnato un catamarano ibrido diesel-elettrico, Vision of the Fjords, che può funzionare al 100% con la batteria.

Washington State Ferries (WSF), il più grande sistema di traghetti negli Stati Uniti, sta attualmente convertendo 16 traghetti in sistemi ibridi meccanico-elettrici. Ad oggi il programma ha ricevuto 1,33 miliardi di dollari da sovvenzioni e finanziamenti statali e federali, anche se necessita ancora di altri 2,37 miliardi di dollari per essere interamente finanziato.

Maersk sta sperimentando un sistema di batterie marine da 600 kW a bordo della Maersk Cape Town, una nave portacontainer di 250 metri (820 piedi) con una capacità di carico di 4.500 TEU, per migliorare le prestazioni e l'affidabilità della nave. Questa nave include anche un sistema di recupero del calore di scarto, che consente la ricarica della batteria dal calore di scarto.