Shipping a zero emissioni: “Sfida vincibile, ma per gradi”

LIVORNO – Daniele Melideo è PhD Assistant Professor al Dipartimento di Ingegneria dell’Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni dell’Università di Pisa. Attualmente lavora come responsabile di progetto di ricerca, gestendo progetti finanziati da Horizon 2020 nel settore energetico.

Shipping a zero emissioni oggi è una sfida che si può vincere?

Direi che è una sfida che si può vincere, ma non tutta in una volta e non senza condizioni. Oggi lo zero emissioni nello shipping è già tecnicamente plausibile in alcuni segmenti — soprattutto quelli con rotte regolari e prevedibili — mentre su altre tratte e potenze elevate è ancora una transizione complessa. Il motivo è che non basta avere una tecnologia “pulita”: bisogna farla funzionare con continuità, con rifornimento affidabile e con regole portuali chiare.

Dal punto di vista tecnico, ci sono però segnali solidi. Lo shipping oggi pesa ancora in modo rilevante sul clima: l’IMO stima che nel 2018 le emissioni complessive del settore siano state elevate, circa 1.056 milioni di tonnellate di CO₂, pari a circa 2,89% delle emissioni globali antropiche di CO₂. Quindi il potenziale di riduzione non è marginale. Inoltre, quando si sostituisce il diesel con un sistema a idrogeno e celle a combustibile, si elimina l’emissione di CO₂ allo scarico, mentre il beneficio complessivo dipende da come l’idrogeno viene prodotto. Per dare un ordine di grandezza comprensibile: bruciare un litro di diesel genera circa 2,68 kg di CO₂. Questo aiuta a capire perché anche miglioramenti relativamente “piccoli” sul consumo di carburante abbiano effetti grandi.

Sul fronte energetico, l’idrogeno è molto interessante in termini di energia per massa: il suo potere calorifico inferiore è circa 33,3 kWh per kg. Le celle a combustibile, poi, in funzione delle condizioni operative, lavorano tipicamente con efficienze elettriche nell’ordine di 40–60%. Detto in modo semplice: la “fisica” è favorevole, ma la sfida vera è industriale e operativa — stoccaggio, logistica, sicurezza e autorizzazioni — e su questo servono dimostrazioni credibili.
Per questo io la definirei una sfida vincibile, ma per gradi: iniziando dai casi d’uso dove tecnologia e filiera possono essere organizzate con continuità, e poi scalando.

Quanto ci vorrà?

Dipende dall’orizzonte a cui si guarda. Oggi siamo nella fase in cui una dimostrazione industriale è possibile e necessaria: possiamo portare la tecnologia fuori dai test e farla lavorare in condizioni reali, raccogliendo esperienza operativa.
In CleanH2Shipping, ad esempio, l’obiettivo è una campagna prolungata di esercizio, perché sono le ore di funzionamento quotidiano — in navigazione e in porto — che trasformano un’idea in una soluzione affidabile. Se però parliamo di diffusione su vasta scala, serve più tempo: bisogna costruire standard tecnici condivisi, procedure autorizzative ripetibili, una disponibilità regolare del combustibile e un quadro stabile che permetta a operatori e porti di investire con fiducia. In altre parole, la domanda non è solo “quanto ci vuole tecnicamente”, ma “quanto ci vuole perché porto, nave e filiera dell’energia diventino una routine industriale”.

Ha citato il progetto CleanH2Shipping. Ce lo può spiegare in modo sintetico?

CleanH2Shipping è un progetto europeo con un obiettivo molto pratico: dimostrare lo shipping a idrogeno non solo come possibilità tecnica, ma come soluzione applicabile in modo realistico. L’idea è far operare una nave alimentata da celle a combustibile e, allo stesso tempo, costruire la catena che rende questa operazione sostenibile dal punto di vista portuale e logistico.

L’elemento distintivo è il concetto di H2Tank-Tainer, cioè un modulo di stoccaggio idrogeno in formato container: un container da 20 piedi che integra serbatoi rivestiti di materiale composito (Type IV) per idrogeno gassoso stoccato fino a 500 bar. Il progetto punta a usare questi moduli come “unità logistiche” per l’energia: possono essere caricati, trasportati e gestiti con processi compatibili con l’operatività di un terminal container, ma con procedure e requisiti di sicurezza specifici per l’idrogeno. In porto, invece di dipendere esclusivamente da un impianto fisso di bunkeraggio, si abilita uno scenario di scambio rapido del modulo (vuoto con pieno), riducendo tempi di sosta e abbassando la soglia di adozione iniziale, perché una parte della complessità viene spostata su logistica, procedure e autorizzazioni standardizzabili.

A cosa punta?

Punta a dimostrare un sistema completo, non un singolo componente. Dal lato nave, l’obiettivo è integrare e far operare un sistema a celle a combustibile sulla nave dimostratrice Sylvania, con un’impostazione coerente con una futura scalabilità.
Dal lato logistico e portuale, il progetto vuole dimostrare che si può costruire un ecosistema di approvvigionamento e gestione dell’idrogeno basato su moduli intercambiabili, rendendo l’operazione più semplice e trasferibile ad altri porti.

Ma c’è un obiettivo meno visibile e decisivo: costruire basi solide su sicurezza, autorizzazioni e preparazione del porto, perché spesso non è la tecnologia a fermare l’adozione, ma il fatto che manchino procedure e percorsi autorizzativi chiari e ripetibili. Il progetto lavora proprio per rendere più chiari questi aspetti e ridurre l’incertezza che oggi rallenta molti investimenti.

Sono in corso sperimentazioni?

Sì, sono previste e la cosa importante è capire che non parliamo di “prove da laboratorio”, ma di sperimentazioni pensate per mettere alla prova la soluzione in condizioni operative reali. L’obiettivo è far lavorare la nave su scenari rappresentativi, dove entrano in gioco tutti gli aspetti che contano davvero nello shipping: disponibilità dell’impianto, stabilità di funzionamento, gestione dei transitori di potenza, avviamenti e arresti, e integrazione con il sistema elettrico di bordo e con l’eventuale accumulo. In pratica si valuta se il sistema riesce a seguire la missione della nave senza penalizzare l’operatività.

Una parte centrale della sperimentazione riguarda anche il “contorno” portuale, perché è lì che spesso si crea il collo di bottiglia: tempi e modalità di rifornimento o scambio dei moduli, procedure di sicurezza, coordinamento tra equipaggio e operatori di terminal, e gestione delle attività in banchina senza interferire con le operazioni commerciali. L’idea è misurare e documentare non solo le prestazioni energetiche, ma anche la ripetibilità del processo: quanto è regolare, quanto è scalabile, quante eccezioni genera.

Infine, si raccolgono dati su manutenzione e affidabilità: tempi di fermo, interventi programmati e non programmati, comportamento nel tempo dei componenti critici e impatto sull’organizzazione di bordo. Perché alla fine è questo che conta: capire se questa tecnologia può diventare un servizio regolare, con prestazioni prevedibili, e non un caso singolo.

L’AdSp di Livorno è vostro partner in questo. In che modo?

Il ruolo dell’Autorità di Sistema portuale, in un progetto come questo, è fondamentale perché porta la dimensione reale del porto: aree operative, compatibilità con le attività esistenti, procedure, sicurezza, gestione dei flussi e dialogo con enti e servizi di emergenza.
L’AdSp del Mar Tirreno Settentrionale contribuisce soprattutto sul tema della preparazione del porto all’idrogeno, cioè su come rendere l’operazione possibile in modo sicuro e conforme, e su come costruire percorsi autorizzativi ripetibili. Inoltre, la presenza di un partner portuale italiano aiuta a verificare la trasferibilità del modello anche in un contesto mediterraneo e di short-sea shipping, che ha dinamiche e vincoli diversi rispetto ai corridoi fluviali del Nord Europa.

Cosa frena ancora l’uso dell’idrogeno? Costi? Infrastrutture? Unità navali?

Frena soprattutto il fatto che oggi, in molti casi, manca ancora un “pacchetto completo” pronto per l’adozione: tecnologia, filiera del combustibile, regole e procedure operative devono maturare insieme. Certo, il costo dell’idrogeno e dei sistemi a bordo conta, ma nella pratica il freno maggiore è spesso l’incertezza: regole non ancora armonizzate, percorsi autorizzativi complessi e diversi da porto a porto, e dubbi su responsabilità operative e gestione delle quantità in ambito portuale. Anche le infrastrutture non sono solo impianti fisici: “infrastruttura” significa anche procedure, competenze, formazione del personale e capacità di operare in sicurezza con un processo standard. Dal lato nave, l’integrazione è possibile, ma richiede ingegneria di sistema, certificazione e standardizzazione: lo shipping non può procedere con soluzioni diverse caso per caso. Ecco perché le dimostrazioni su scala reale sono importanti: servono a trasformare una soluzione tecnica in un processo ripetibile e trasferibile.

È possibile e conveniente riadattare navi già in servizio all’idrogeno?

È possibile e spesso è anche una strada realistica per accelerare la transizione, perché la flotta non si rinnova in tempi brevi. Il retrofit può avere senso soprattutto su navi impiegate su tratte regolari, dove è più facile garantire disponibilità del combustibile e organizzare le operazioni portuali. Detto questo, non tutte le navi sono uguali e non tutte sono adatte allo stesso modo: la convenienza dipende dallo spazio a bordo, dall’integrazione con i sistemi esistenti, dai profili di potenza e dalle esigenze operative. Per questo è essenziale dimostrare l’operatività reale: è lì che si capisce quando un retrofit è davvero sostenibile e quando invece è meglio puntare su nuove costruzioni.

Dal punto di vista della sicurezza cosa può dirci?

L’idrogeno è un vettore energetico che richiede una gestione rigorosa: valutazioni di rischio, definizione delle aree e delle distanze di sicurezza, procedure operative, formazione del personale, piani di emergenza e coordinamento tra porto e nave. In un contesto portuale è fondamentale chiarire ruoli e responsabilità lungo tutte le fasi: quando il modulo è in movimentazione, quando è stoccato, quando diventa parte della nave e quali regole valgono in ciascun passaggio. Se questi aspetti sono definiti con chiarezza e supportati da analisi e procedure solide, l’adozione accelera; se restano ambigui, anche una tecnologia matura fatica a decollare.

Il progetto è europeo. L’Italia che know how può portare?

L’Italia può portare un contributo importante su più livelli, non solo dentro questo progetto. Da un lato c’è un patrimonio tecnico e industriale: competenze consolidate in ingegneria navale, impiantistica energetica, sicurezza, automazione e gestione di sistemi complessi, che sono essenziali quando si passa dalle idee ai sistemi reali a bordo e in porto. In parallelo, l’Italia ha una rete portuale molto articolata, con un ruolo naturale nel Mediterraneo e nello short-sea, quindi può offrire casi d’uso concreti dove testare soluzioni a emissioni zero in contesti operativi diversi da quelli del Nord Europa: spazi portuali più vincolati, traffici misti, interfaccia stretta tra porto e città e necessità di standard elevati su sicurezza e qualità dell’aria.

Poi c’è la componente della ricerca, che in Europa è determinante per trasformare una dimostrazione in conoscenza trasferibile: modelli, metodi di validazione, dati di esercizio, valutazioni tecnico-economiche e ambientali che aiutano a capire dove l’idrogeno è davvero la scelta giusta e dove servono alternative. In questo quadro, l’Università di Pisa porta un know how specifico di ingegneria di sistema: analisi delle architetture energetiche, supporto all’integrazione e alla validazione, e contributo alle valutazioni che servono per confrontare soluzioni e rendere replicabili le scelte.