Un ricercatore dell'EPFL ha sviluppato un sistema basato su celle a combustibile per ridurre l'impronta di carbonio e il consumo energetico delle navi da crociera, che sono sempre più popolari tra i vacanzieri di tutto il mondo.

Trascorrere alcune settimane solcando i mari su una nave di lusso è un'idea che piace a un numero crescente di persone, soprattutto nei paesi asiatici. Ma le navi da crociera non si limitano a navigare di porto in porto:come veri e propri hotel galleggianti che ospitano diverse centinaia di passeggeri, usano una grande quantità di energia per il riscaldamento, elettricità, aria condizionata e vari altri aspetti della vita a bordo. Per renderli più rispettosi dell'ambiente, Francesco Baldi, un ricercatore nel gruppo di ingegneria dei processi industriali e dei sistemi energetici dell'EPFL (IPESE), ha trovato una nuova soluzione.

Ridurre l'impronta di carbonio delle navi

"È più facile ridurre il consumo energetico di una nave mercantile, perché quasi tutta l'energia viene utilizzata per la propulsione, a differenza di una nave da crociera, che ha diverse esigenze energetiche, " dice Baldi. "Il mio lavoro si è concentrato sulla riduzione della CO ₂ emissioni, inizialmente ottimizzando ciascuno dei sistemi della nave e il design della barca stessa, per migliorare l'efficienza." Questi primi sforzi hanno prodotto una potenziale riduzione del 6-10% di CO ₂ emissioni per una nave da crociera diesel.

Sebbene promettente, questo non bastava a Baldi, così ha preso in considerazione alternative ai motori diesel. In un progetto in collaborazione con l'Università Aalto in Finlandia, ha esaminato l'utilizzo di celle a combustibile su una nave. Ciò gli ha richiesto di affrontare le sfide speciali che sorgono quando si naviga per migliaia di chilometri alla volta. "È necessario immagazzinare abbastanza energia a bordo senza occupare troppo spazio. Le celle a combustibile a idrogeno non sono adatte, perché immagazzinare energia sufficiente per percorrere lunghe distanze occuperebbe un'enorme quantità di spazio - circa un terzo della capacità della nave - che non è realistico per una nave da crociera, "dice Baldi.

Immagazzinare l'energia in eccesso

Sebbene abbiano bisogno di alte temperature per funzionare e impieghino fino a 20 ore per accendersi, Le celle a combustibile ad ossido solido (SOFC) si rivelano una buona soluzione per le navi. Tutto ciò che occorreva era trovare un uso per l'energia in eccesso derivante dall'averle in uso costante, cosa necessaria visti i lunghi tempi di avviamento. È qui che è intervenuto Baldi:la sua idea era quella di utilizzare un sistema sviluppato all'EPFL per trasformare l'energia inutilizzata in idrogeno, che viene poi memorizzato. Le celle a combustibile risultanti, su misura per navi, potrebbe quindi generare elettricità da consumare a bordo o idrogeno da immagazzinare per un uso successivo. Questo concetto è particolarmente adatto alle navi da crociera, secondo Baldi.

Uno dei vantaggi delle celle a combustibile è che producono solo CO ₂ e acqua, a differenza di un motore Diesel che produce anche altri inquinanti, come ossidi di azoto e particolato. Le celle a combustibile generano energia attraverso una reazione chimica. Questo li rende molto più rispettosi dell'ambiente rispetto ai combustibili fossili e anche più efficienti:le celle a combustibile sviluppate all'EPFL hanno raggiunto un'efficienza del 75% rispetto a meno del 50% anche per il motore diesel più efficiente.

L'unico aspetto negativo è che le celle a combustibile costano dieci volte di più rispetto a un motore tradizionale. "Ma i prezzi diminuiranno se la domanda aumenta. Inoltre, il costo a lungo termine è solo del 20-30% superiore a quello di un motore tradizionale, e optare per questo tipo di carburante più pulito migliorerà l'immagine degli operatori delle navi." In assenza di normative in questo settore, Baldi vede anche il potenziale per l'Europa, dove vengono costruite la maggior parte delle navi da crociera, assumersi parte del costo per incentivare l'equipaggiamento delle navi con celle a combustibile. "Questo approccio, che funziona per i pannelli solari, potrebbe aiutare le navi da crociera a ridurre drasticamente il loro inquinamento in futuro, "dice Baldi.