Port&ShippingTech
FORUM INTERNAZIONALE - GENOVA, 5/6 NOVEMBRE 2009
Progetto “High Voltage Shore Connection (HVSC)”
per l’elettrificazione di una banchina del porto di
Civitavecchia.
(A. Frisone, E. D’Ubaldo, I. Agostini)
ENEL Ingegneria e Innovazione S.p.A.
AdB Sviluppo e Realizzazione Impianti
Ingegneria/Disciplina elettrica
HVSC Civitavecchia - Introduzione
• Il sistema HVSC permette di collegare la rete elettrica di bordo alla rete
elettrica di terra in modo da poter spegnere i diesel di bordo quando la
nave e’ in porto
• Il progetto è stato realizzato nell’ambito del protocollo d’intesa firmato tra
l’Autorità Portuale di Civitavecchia ed l’ENEL con l’obiettivo di realizzare il
primo molo passeggeri elettrificato in Italia
• Il progetto HVSC Civitavecchia prevede l’elettrificazione della banchina
12bis destinata all’attracco di navi da crociera di stazza fino a 130.000 t
con potenza elettrica assorbita in stazionamento fino a 16MW.
6 Novembre 2009
HVSC Civitavecchia - I vantaggi ambientali
Riduzione emissioni in area portuale
Emissioni trasferite con HVSC
Emissioni in autoproduzione
tonn / giorno
tonn /anno
CO2
75,24
22.571
18
SO2
0,06
18
2,09
625,5
NOx
0,05
16
0,04
11,25
PM
0,003
0,078
tonn / giorno
tonn /anno
CO2
103,5
31.050
SO2
0,06
NOx
PM
Nave da crociera tipo - Potenza motori ausiliari: 15 MW - Consumo specifico: 230 g/kWh
Durata media sosta: 10 ore - Tipologia fuel: MGO zolfo 0,1%
Utilizzo annuo banchina: 3000 ore
Riduzione di oltre il 30% delle emissioni di CO2
e di oltre il 97% di NOx e particolato
Fonte emissioni MGO 0,1: "Air Resources Board Emission Estimation
Methodology for Ocean-Going Vessels" pag 9, @0,1S
Fonte emissioni trasferite: dati parco produttivo Enel
6 Novembre 2009
HVSC Civitavecchia - Criteri di progettazione
• Flessibilità necessaria a soddisfare le esigenze di fabbisogno energetico di tutte
le tipologie di navi da crociera anche in previsione di nuove costruzioni di
stazza superiore a 130.000 t con potenza richiesta fino a 20MVA
• Frequenza di 60Hz e tensione 11kV e 6,6kV per alimentare navi con entrambi i
livelli di tensione
• Rispetto delle prescrizioni RINA con particolare attenzione al valore minimo
della corrente di corto circuito
• Conformità rispetto alle linee guida dello Standard IEC/PAS 60092-510 Ed.1
• Flessibilità dell’ormeggio delle navi in banchina grazie ai cavi di connessione ed
al relativo sistema di movimentazione
• Semplicità e sicurezza delle operazioni di connessione;
6 Novembre 2009
HVSC Civitavecchia – Differenze USA/Europa
• Negli USA sono già stati realizzati diversi impianti per l’alimentazione di navi da
crociera:
• Juneau (Alaska – 2001)
• Seattle (2004)
• Los Angeles (in realizzazione)
MA
• Il territorio USA ha il vantaggio di avere una rete elettrica già a 60Hz, come
quella esistente sulle navi.
• In Europa la necessità di convertire la frequenza da 50 Hz a 60 Hz rende
l’opera tecnicamente più complessa ed economicamente più onerosa.
• Dal punto di vista tecnologico la conversione di frequenza per utenze di potenza
dell’ordine dei 20MVA non è particolarmente sviluppata. Potenza troppo elevata
rispetto alle utenze industriali tradizionali e troppo bassa rispetto ai sistemi per la
trasmissione di energia.
• Rimangono aperte due opzioni tecniche: sistema statico e sistema rotante
6 Novembre 2009
HVSC Civitavecchia - Conversione della frequenza con
gruppo statico
• Caratteristica tipica dei convertitori statici è la limitazione
della corrente massima in uscita ad un valore prossimo al
valore nominale.
• Il sistema di conversione della frequenza è costituito da un
sistema statico di potenza dimensionato per erogare almeno
3 volte la corrente nominale per 1 secondo (RINA)
50Hz
=
=
60Hz
Sovradimensionamento
20MVA
6,6 kV
11kV
• Il trasformatore di uscita con 2 avvolgimenti secondari
collegati a stella permette l’alimentazione alla tensione di 11
e 6,6kV.
Cavo
flessibile
Avvolgicavo
6 Novembre 2009
HVSC Civitavecchia - Conversione della frequenza con
gruppo rotante
• Il sistema è composto da un gruppo
rotante costituito da motore sincrono e
da un generatore sincrono da 20 MVA
rispettivamente con 10 e 12 poli.
11 kV
10 poli
50 Hz
12 poli
M
~
G
~
exc
exc
60 Hz
6,6 kV
20 MVA
600 rpm
6 Novembre 2009
• La doppia tensione 11 e 6,6 kV
è
ottenuta
collegando
gli
avvolgimenti del generatore
rispettivamente a Y e a ∆.
HVSC Civitavecchia - Confronto tra i sistemi di
conversione di frequenza (statico e rotante)
Sistema statico
Sistema rotante
Vantaggi
Vantaggi
• Maggiore efficienza
• Tecnologia consolidata
• Ridotta Manutenzione
• Elevata corrente di guasto
• Basso livello di rumorosità
• Basso contenuto di armoniche
Svantaggi
Svantaggi
• Basso contributo alla corrente di corto
circuito
• Opere di fondazione
• Oneri di manutenzione
• Limiti di potenza
L’attuale limite all’utilizzazione dei sistemi statici è rappresentato dal basso
contributo alla corrente di corto circuito necessario al corretto funzionamento
delle protezioni di bordo. Le innovazioni tecnologiche in corso dovrebbero
permettere il superamento di tale limite rendendo la sua utilizzazione
generalizzata.
6 Novembre 2009
HVSC Civitavecchia - Stato del neutro
Stato del neutro non standard a bordo delle navi
Necessità di un sistema di alimentazione da terra flessibile
Stato del neutro sulle navi:
Soluzioni adottate:
•
Neutro a terra attraverso alta impedenza
con limitazione della corrente a 5A
•
Resistenza di limitazione composta da
due sezioni inseribili singolarmente
•
Neutro a terra attraverso alta impedenza
con limitazione della corrente a 10A
•
Trasformatore di centro stella escludibile
tramite sezionatore
•
Neutro isolato
Nel caso di alimentazione da gruppo rotante con configurazione a triangolo il centro stella è
realizzato utilizzando un reattore a “zig-zag”.
6 Novembre 2009
HVSC Civitavecchia - Connessione Nave-Terra
CO2
Fase L1
Sezione tipica cavo MT
NOx
Ground
check
PM
Terra
Fase L2
Fase L3
4 Cavi MT in parallelo
sez.185 mm2
Controllo
Alimentazione
11 o 6,6kV
1
2
3
1
2
3
G
~
4
MW
4
Controllo
Cavo sez.12x2,5 mm2 per i
segnali di comando e controllo
6 Novembre 2009
MW
HVSC Civitavecchia - Conclusione
• Il progetto per la realizzazione dell’unità pilota
consegnato all’Autorità Portuale di Civitavecchia
è
già
stato
• Successivamente
alla
fase di sperimentazione operativa del
progetto è prevista una fase di revisione e validazione del progetto
• E’ auspicabile un accordo tra le Autorità Portuali e gli Organismi
Istituzionali per l’individuazione di una strategia condivisa che
incentivi l’utilizzo di questo sistema in grado di apportare benefici
ambientali nelle città portuali
6 Novembre 2009
Grazie per l’attenzione
6 Novembre 2009
