La transizione energetica nei porti

Il settore dei trasporti marittimi è interessato dalla transizione energetica in molti modi diversi. I porti, infatti, non sono solo aree in cui confluiscono le emissioni delle diverse attività marittime e industriali, ma possono anche fungere da facilitatori della transizione ecologica del trasporto marittimo e di altri settori, promuovendo politiche ambiziose per la decarbonizzazione. Essi possono essere coinvolti nello sviluppo di nuove catene di approvvigionamento energetico, nell’economia circolare e nella decarbonizzazione dei trasporti.

A causa dell’urgenza determinata dai cambiamenti climatici e dall’attuale crisi energetica, l’ Environmental Report 2023ha rilevato che l’efficienza energetica costituisce la terza priorità per gli enti che gestiscono porti. Il 76% dei porti monitora l’efficienza energetica e un numero significativo di porti e terminal si sta impegnando attivamente per migliorare l’efficienza energetica, adottando misure che mirano a ottimizzare il consumo energetico, a ridurre gli sprechi e a mitigare gli impatti ambientali associati alla produzione e al consumo di energia.

Coerentemente con il percorso di transizione ecologica intrapreso, gli enti porto utilizzano sempre più energia prodotta da fonti rinnovabili, implementano sistemi di distribuzione dell’energia più intelligenti e sistemi di misurazione del consumo energetico.

Tra gli interventi che possono essere effettuati all’interno del porto, individuati dal report The new energy landscape Impact on and implications for European ports della Royal HaskoningDHV, vi sono quelli finalizzati al risparmio e all’efficienza energetica.

Queste misure sono importanti per i porti in quanto possono potenzialmente facilitare il raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni di CO₂, consentendo allo stesso tempo maggiori risparmi sui costi operativi, aumentando la competitività, e un miglioramento della percezione pubblica del porto come una realtà tecnologicamente avanzata, efficiente e attenta alle questioni ambientali.

Queste misure coprono un’ampia gamma di interventi nel contesto portuale, tra cui prevalentemente l’illuminazione, i sistemi di stoccaggio/recupero dell’energia, le tecnologie di gestione intelligente dell’energia, il miglioramento dell’efficienza energetica degli edifici e l’elettrificazione delle apparecchiature e dei mezzi portuali.

L'elettrificazione tramite l’ammodernamento o la sostituzione delle attrezzature portuali diesel esistenti con motori elettrici è una misura efficace ed efficiente dal punto di vista energetico per ridurre le emissioni delle operazioni portuali. Ciò si applica alle attrezzature portuali alimentate a diesel, come i veicoli delle autorità portuali e le flotte di navi come rimorchiatori, chiatte e navi di supporto, nonché alle attrezzature in uso nei terminal o impiegate nella movimentazione delle merci a terra, tra cui trattori, carrelli elevatori e gru portuali.

Molte apparecchiature impiegate nei terminal funzionano con azionamenti elettrici la cui energia elettrica necessari è prodotta da un generatore diesel presente a bordo dell’apparecchio stesso. Questo tipo di apparecchiatura è molto adatto all'elettrificazione, con azionamenti alimentati direttamente o indirettamente dalla rete elettrica.

L’elettrificazione ha un impatto sull’organizzazione spaziale dell’area portuale e dei terminal. L'elettrificazione diretta richiede lo sviluppo di infrastrutture di alimentazione che connettano fisicamente le apparecchiature alla rete, mentre l'elettrificazione indiretta richiede la presenza di un dispositivo di accumulo di energia come le batterie a bordo dell'apparecchiatura e infrastrutture di ricarica. Inoltre, per soddisfare la maggiore domanda di energia richiesta dall’elettrificazione occorre aggiornare l'infrastruttura di alimentazione interna del porto.

Le apparecchiature che non possono essere completamente elettrificate possono comunque ridurre le proprie emissioni con unità ibride diesel-elettriche. Sebbene non siano una soluzione a zero emissioni, i sistemi di propulsione ibridi possono comportare emissioni notevolmente inferiori rispetto alle apparecchiature che funzionano esclusivamente con carburante diesel.

L'uso di vettori energetici alternativi, come ammoniaca o metanolo, può essere una soluzione, ma sono attualmente una tecnologia meno collaudata per l'applicazione in apparecchiature portuali. Tuttavia, esistono già motori a doppio combustibile per camion e rimorchiatori che funzionano con diesel e GNL, inoltre su scala più piccola esistono già motori che utilizzano carburanti a basse o zero emissioni. In futuro, oltre alle batterie, i carburanti a basse o zero emissioni, come l'idrogeno, potrebbero essere utilizzati su larga scala per alimentare le apparecchiature portuali.

Tali interventi consentono di ridurre l'impatto del porto e dei terminal sulle aree residenziali vicine, attraverso la riduzione del rumore e il miglioramento della qualità dell'aria, oltre a migliorare l'ambiente di lavoro per il personale del porto e del terminal.

Le autorità portuali possono investire direttamente nell'elettrificazione delle proprie attrezzature e flotte alimentate a diesel, mentre hanno un’influenza limitata sull’implementazione specifica delle tecnologie all’interno dei terminal. Tuttavia, essendo spesso enti locatori degli spazi portuali possono incoraggiare, incentivare o imporre agli operatori di terminal privati ​​di migrare verso l’utilizzo di attrezzature decarbonizzate, a seconda della governance del porto e dei poteri normativi. Alcune autorità portuali possono stimolare o imporre attivamente misure di decarbonizzazione per le attrezzature dei terminal tramite accordi legislativi o di concessione, se entrambe le parti sono d'accordo. Inoltre, possono agire come organi di coordinamento per questo e/o stabilire i requisiti che gli operatori dei terminal devono soddisfare. Inoltre, le autorità portuali possono avere un ruolo nel coordinare gli acquisti in grandi quantità di prodotti e servizi, come per esempio le lampadine a LED, consentendo economie di scala a favore anche degli operatori dei terminal.

Alcune autorità portuali potrebbero anche scegliere di facilitare l'implementazione finanziariamente tramite investimenti per il retrofitting o l'acquisto di nuove apparecchiature elettriche per i terminal.

Affinché l’elettrificazione possa considerarsi a emissioni zero occorre che l'energia sia prodotta da fonti rinnovabili. Le autorità portuali e tutti gli attori all'interno del porto possono sviluppare e utilizzare individualmente e congiuntamente impianti rinnovabili, sfruttando in modo ottimale lo spazio disponibile. Il porto può anche fungere da facilitatore per l’istallazione di impianti di energia rinnovabile mettendo a disposizione terreni o designando aree dedicate. L'installazione di pannelli solari, così come i sistemi di accumulo, infatti, richiede spazio, preferibilmente sfruttando aree libere o aperte che non sono adatte ad altri utilizzi, ad esempio tetti di uffici, magazzini, rimesse per auto e camion e terreni che non possono essere utilizzati per le attività portuali. Questo consente di ridurre al minimo l'occupazione di spazio economicamente prezioso del porto.

La generazione di energia rinnovabile locale può essere utilizzata per alimentare edifici per uffici portuali, capannoni, officine, ricaricare attrezzature e veicoli elettrici portuali e in alcuni casi potrebbe essere ceduta alle aree urbane e industriali circostanti, divenendo in tal modo anche una fonte di guadagno, e trasformando il porto in un hub per le energie rinnovabili, indipendente dalla rete elettrica pubblica a cui sono connessi, riducendo in tal modo anche i picchi di domanda a carico di quest’ultima. In ogni caso, la connessione alla rete pubblica può essere sfruttata anche al contrario, ovvero quando è il porto ad avere una domanda di energia più alta che non viene soddisfatta dalla propria produzione, tale richiesta potrà essere soddisfatta ricorrendo alla rete pubblica.

I porti situati vicino a un parco eolico offshore (offshore wind farms OWF) potrebbero essere attori chiave per facilitare il processo di transizione energetica per le aree industriali che sorgono nelle vicinanze del porto. I porti, infatti, possono fungere da interfaccia tra mare e terra per le energie rinnovabili offshore, distribuendo così l'energia generata in mare, attraverso il porto all'utente finale.

Con la crescente produzione eolica, l'energia generata potrebbe superare la capacità della rete pubblica. Attualmente, alcuni gestori di sistemi di trasmissione stanno valutando la possibilità di collegare direttamente le energie rinnovabili alle zone industriali che sorgono nei pressi delle aree portuali, bypassando quindi la rete pubblica. Ciò potrebbe anche servire come elemento attrattore per le imprese per ricollocarsi nelle aree industriali nelle vicinanze del porto. Tuttavia, con l’istallazione di impianti rinnovabili nelle aree portuali anche i porti dovranno revisionare la loro rete elettrica, specialmente quella di media tensione, su cui insistono gli impianti rinnovabili.

Il MED & Italian Energy Report evidenzia come la crescente domanda di servizi elettrici nei porti può mettere a dura prova l'infrastruttura elettrica e quindi l'equilibrio dei sistemi energetici all'interno dei porti, gli investimenti in tecnologie per migliorare questo equilibrio stanno diventando sempre più necessari. Sono state proposte varie forme di gestione della rete, come il peak-shaving e le smart grid. Il peak shaving è una strategia di gestione della domanda energetica che mira a ridurre o "rasare" i picchi di consumo energetico durante i periodi di punta, come quando ad esempio, nel caso di un porto, una nave arriva a un terminal e si connette alla rete per il cold ironing. Durante i periodi di punta, la domanda di energia raggiunge livelli elevati, che possono mettere sotto pressione la rete elettrica. La pratica del peak shaving consiste nel ridurre la domanda di energia durante questi periodi critici, al fine di evitare sovraccarichi o la necessità di attivare ulteriori risorse di generazione energetica.

Ci sono diverse tecniche utilizzate per il peak shaving. Una di queste consiste nell'utilizzare sistemi di stoccaggio dell'energia, come batterie, per accumulare l'eccesso di energia durante i periodi di bassa domanda e rilasciarlo durante i periodi di punta. Questo può aiutare a ridurre l'impatto dei picchi di domanda sulla rete elettrica.

Altre strategie di peak shaving includono la gestione dei carichi, l'implementazione di programmi di incentivi per spostare il consumo di energia in orari non di punta, l'adozione di tecnologie efficienti dal punto di vista energetico e l'utilizzo di fonti di energia alternative e rinnovabili.

Mentre le soluzioni di smart grid coinvolgono la tecnologia digitale e la comunicazione per monitorare, controllare e ottimizzare la distribuzione e il consumo di elettricità, consentendo una maggiore efficienza energetica, una migliore affidabilità e costi ridotti.

Come ricorda il report The new energy landscape Impact on and implications for European ports, oltre alle batterie, in futuro, si potrà ricorrere all’utilizzo di altri vettori energetici, come idrogeno e ammoniaca, per accumulare energia. Essi, infatti possono essere sintetizzati mediante processi elettrochimici che utilizzano proprio l’eccesso di energia elettrica prodotta nei momenti di over-generation. Ciò richiederà la realizzazione di infrastrutture energetiche aggiuntive nei porti, come elettrolizzatori che convertono l'energia in idrogeno, strutture per lo stoccaggio e condotte per il trasporto dell'idrogeno verso le aree industriali presenti nell'entroterra.

Nei prossimi decenni molte delle piattaforme petrolifere o per l’estrazione del gas offshore si avvicinano alla fine della loro vita economica a causa dell’esaurimento dei giacimenti su cui esse operano. Alcune delle piattaforme potrebbero essere riutilizzate, ad esempio per la produzione di idrogeno dall'energia eolica o per lo stoccaggio di CO₂. Ciò porterà gli attuali cluster di servizi offshore focalizzati su O&G, attivi nei porti, a sviluppare servizi per le rinnovabili come l'eolico offshore.