DICheP Università
di Genova
Facoltà di
Ingegneria
Università degli
Studi di Genova
Monitoraggio e controllo delle
emissioni dei trasporti
marittimi: indicizzazione delle
emissioni di CO2 ed
applicazione della metodologia
LCA per l'analisi dei potenziali
benefici ambientali associati
all'utilizzo di celle a
combustibile a metanolo
Pier Luigi Gaggero
Corso di Dottorato in Scienze, Tecnologie e
Processi Chimici
Indirizzo Ingegneria Chimica e di Processo
ATTIVITA’ DI RICERCA
Life Cycle
Assessment
Monitoraggio emissioni
di CO2
Utilizzo celle a
combustibile a metanolo
Identificazione di una
metodologia per l’indicizzazione
delle emissioni di CO2
provenienti dal settore dei
trasporti marittimi
Valutazione potenziali benefici
ambientali su una nave per il
trasporto autovetture
ATTIVITÀ DI RICERCA
1. DEFINIZIONE DI UNA METODOLOGIA
PER IL MONITORAGGIO DELLE
EMISSIONI DI CO2 ED APPLICAZIONE
DI FLOTTA
MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 –
MARPOL ANNESSO VI
1983
Entrata in vigore della MARPOL 73/78
Annexes of MARPOL 73/78
1983
1983
Annesso I Annesso II
Prodotti
Oli
chimici
1992
2003
Annesso III
Sostanze
pericolose
in package
Annesso IV
Acque
reflue
2005
1988
Annesso V
Rifiuti
Annesso VI
Inquinamento
dell’aria
MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 –
MARPOL ANNESSO VI
1998
• Viene aggiunto alla MARPOL 73/78 attraverso il
Protocollo del 1997
2004
• Le condizioni per la sua entrata in vigore
vengono soddisfatte il 18 Maggio 2004
2005
• L’effettiva entrata in vigore avviene il 19 Maggio 2005
Requisiti dell’annesso VI
Sostanze
Ossidi
dannose per di azoto (NOx)
l’ozono (ODP)
Ossidi di
zolfo (SOx)
Composti
Incenerimento
organici
Volatili (VOCs)
MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 –
MARPOL ANNESSO VI
MARPOL Annex VI
Non vengono definiti limiti
per le emissioni di CO2
dai motori
Tuttavia
Resoluzione n° 8 del
Protocollo 1997
Invita il Marine Environment
Protection Committee (MEPC) a
valutare possibili strategie di
riduzione delle emissioni di CO2
Sessione n° 53
dell’MEPC
(Luglio 2005)
“Interim Guidelines for
Voluntary Ship CO2
Emission Indexing for
Use in Trials”
MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 –
METODOLOGIA
Definizione di un indice di
performance delle emissioni di
CO2 delle navi
• FC = fuel consumption (ton)
• Ccarbon = emission factor (gCO2/ton)
• mcargo = carried cargo (dipendente dal
tipo nave……)
• D = distance sailed (nautical miles)
• definizione dei confini temporali;
• definizione delle sorgenti dati:
- combustibile
- carico
- distanza percorsa
• procedure di “recording”
• valutazione dell’incertezza
MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 –
APPLICAZIONE
FLOTTA CONSIDERATA
364 navi che rappresentano 8 delle 18 tipologie di nave
MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 –
APPLICAZIONE
Modello di calcolo
MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 –
APPLICAZIONE
Calcolo dell’indice medio per tipo nave
MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 –
APPLICAZIONE
Indice medio per tipo nave
Valore dell’Indice calcolato
nel periodo di riferimento
per singola nave
Valore ottenuto mediando gli indici
calcolati per ogni singola nave
MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI CO2 –
POSSIBILI UTILIZZI DELL’INDICE
Utilizzo dell’indice all’interno di un sistema
simile all’Emission Trading terrestre basato
sulla tassazione delle navi meno performanti
Definizione delle possibili soluzioni tecniche e
operative volte a ridurre le emissioni di CO2
• soluzioni tecniche:
- ottimizzazione design dello scafo
- ottimizzazione combustibili
- utilizzo di sistemi di propulsione misti
• soluzioni operative:
- scelta della velocità di navigazione
- weather routing
- minimizzazione acque di zavorra
• etc………….
ATTIVITÀ DI RICERCA
2. LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO
DI CELLE A COMBUSTIBILE PER
LA PRODUZIONE DI ENERGIA
AUSILIARIA
LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A
COMBUSTIBILE – CASO STUDIO
M/V Undine
PCTC (Pure Car
Truck Carrier)
LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A
COMBUSTIBILE – CASO STUDIO
Solid Oxide Fuel Cell
(SOFC)
•
•
•
•
•
Potenza fornita: 15.5 KW a 440 V , 60 Hz
Combustibile utilizzato: metanolo
Consumo combustibile stimato: 7,7 kg/h
Peso: 3 t
Dimensioni: 4.5x1.7x1.1 m
LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A
COMBUSTIBILE – CASO STUDIO
OBBIETTIVI DELLO STUDIO
Utilizzando la metodologia LCA:
1. Valutazione dell’impatto ambientale della
SOFC associato alla produzione di un di
1kWh;
2. Realizzazione dei seguenti confronti:
•
TECNOLOGIE: SOFC vs Motori Diesel
Convenzionali;
•
COMBUSTIBILI SOFC: Metanolo vs altri
combustibili
LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO
DI CELLE A LCA
Definizione Metodologia
COMBUSTIBILE – FASE 1
1. Definizione dell’unità Funzionale (alla quale saranno riferiti gli
Impatti):
1 kWh di energia prodotta
2.
Scelta e Definizione dei Confini del Sistema:
LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A
COMBUSTIBILE – FASE 2
Definizione Metodologia LCA
ANALISI DI INVENTARIO
Scelta delle Fonti di Dati:
1.
Operazioni unitarie costituenti il processo:
Dati rilevati in sito.
Bilanci di massa/energia.
2.
Dati generici non disponibili (fabbricazione materie prime) :
Letteratura.
Simulazioni.
Processi equivalenti.
Banche dati.
LCA APPLICATO ALL’UTILIZZO DI CELLE A
COMBUSTIBILE – FASE 3
Definizione Metodologia LCA
VALUTAZIONE DELL’IMPATTO
codice di calcolo basato sulla integrazione del Modello Boustead
(banca dati specifica per la LCA) e del software Excel, che
consente la quantificazione degli impatti in termini di potenziali
categorie d’impatto.
Eutrofizzazione (EP).
Cambiamenti Climatici (GWP).
Distruzione della Fascia di Ozono
Stratosferico (ODP).
Acidificazione (AP).
Formazione di Ossidanti Fotochimici
(POCP).
Consumo di Risorse (GER).
Produzione di Rifiuti.
