Un nuovo progetto di nave nelle Filippine, una Bangka, spera di rappresentare un’alternativa a basse emissioni di carbonio, lavorando alimentata dalle onde. La nave è un modello ibrido, che utilizza più motori a combustione interna per la propulsione iniziale ma passa all’energia delle onde durante la crociera in acque libere.
Il trimarano (o Bangka, come viene chiamato) è uno spettacolo comune sulle acque filippine. Il paese ha sfruttato questo progetto già nelle sue prime navi da guerra, quindi l’ha adottato per le sue tradizionali barche a vela e barche da pesca. Come nazione insulare, le Filippine si affidano a barche, traghetti e navi mercantili per trasportare persone e merci attraverso le sue oltre 7000 isole. Ma la sua flotta di navi mercantili e passeggeri è uno dei maggiori contribuenti alle emissioni di gas serra del paese. Nel 2012, i trasporti sono stati la seconda più grande fonte di emissioni di gas serra nel settore energetico filippino, dopo riscaldamento ed elettricità.
A livello globale, il 9% di tutte le emissioni dei trasporti proviene dal trasporto marittimo internazionale e costiero. Questa è una piccola cifra accanto al 72% proveniente dal trasporto su strada, ma pone il trasporto su un livello simile all’aviazione, che costituisce il 10,6% dei trasporti emissioni. E con il volume del commercio marittimo mondiale che dovrebbe aumentare dal 3,8% all’anno al 2023, è probabile che aumentino anche le emissioni del settore marittimo.
A meno che la crescita del traffico marittimo non possa essere dissociata dalle emissioni.
Potenza del mare
Questo progetto nasce da un’idea di Jonathan Salvador, ingegnere marittimo e proprietario della società di costruzioni navali Metallica Marine Consultancy, Fabrication and Services. Jonathan è stato subito ispirato dal design tradizionale del bangka. “Il compito degli stabilizzatori è quello di fornire stabilità in modo che il bangka non si ribalti lateralmente”, afferma Salvador. “Ma ho anche notato che ogni volta che un’onda colpisce lo stabilizzatore, lui reagisce costantemente al movimento verso l’alto e verso il basso dell’onda. E se potessimo convertire questa reazione, mi sono chiesto, in energia elettrica? ”
Il modo in cui funziona l’energia delle onde sarà familiare a chiunque abbia vagato nelle acque del mare. A volte sono abbastanza forti da spingerti a riva o abbastanza alte da spingerti oltre. Il trimarano ibrido ha un convertitore di energia ad onda sotto forma di pompe idrauliche integrate nei suoi stabilizzatori. Mentre le pompe si muovono attraverso le onde, raccolgono lo slancio di queste onde, convertendo la loro energia cinetica in energia elettrica. Tale energia verrà andrà ad alimentare un generatore che fornirà elettricità alla nave. Più onde incontra il trimarano, maggiore è la potenza che può produrre da quelle onde.
Bangka, la genesi
La costruzione del trimarano ibrido inizia nel 2018 e viene completata all’inizio del 2020. Un tifone nel 2019 ritarda il progetto, e la quarantena per il Covid-19 lo ha fermato per un po’. Nonostante queste difficoltà, il team punta a terminare la costruzione della nave entro la fine del 2020, con una prova in mare di tre mesi prevista per il primo trimestre del 2021. Si prevede che la nave sarà in grado di trasportare 100 passeggeri, quattro furgoni e 15 motociclette.
Si spera che il prototipo di barca a propulsione ad onda sia il primo di una serie di progetti sempre più ambiziosi che si allontanano dai combustibili fossili.
L’uso da parte del trimarano ibrido dell’energia delle onde potrebbe essere un passo significativo verso la riduzione della necessità di carburanti dannosi per l’ambiente come il diesel nelle Filippine. E con l’energia delle onde che compensa l’uso della benzina, Salvador e il suo team mirano a ridurre le emissioni di carbonio della nave di un terzo rispetto alle più moderne linee di navigazione su larga scala.
Il trimarano ha la forma ideale
Il convertitore di energia delle onde trae particolare beneficio dal tradizionale design trimarano della Bangka. “L’energia delle onde richiede il movimento di una parte del sistema rispetto a un’altra”, afferma Rob Cavagnaro, ingegnere meccanico presso il Marine Sciences Laboratory del Pacific Northwest National Laboratory negli USA. “Avere stabilizzatori che si possono sollevare rispetto allo scafo centrale può essere adatto a questo scopo.”
Inoltre, le onde sono dense di energia: possono essere davvero potenti. Sulla costa, le onde possono raggiungere densità di potenza di 60-70 chilowatt al metro in aree con acque profonde. Nel Regno Unito e negli Stati Uniti, ad esempio, la densità di potenza media delle onde è compresa tra 40 e 60 kW al metro. Se si riesce a tradurre quell’energia in altre forme utili, si può fare molto con pochissimo.
Le sfide da affrontare
Convertire il movimento in energia con efficienza può essere una sfida. “Ci possono essere molte dispersioni lungo il percorso, dall’attrito nei sistemi idraulici al calore nel generatore elettrico”, afferma Cavagnaro. La sfida ingegneristica che rimane è minimizzare queste perdite. Un altro ostacolo sarebbe la progettazione di un convertitore di energia delle onde abbastanza piccolo per le dimensioni della nave. I convertitori di energia delle onde generalmente sviluppano più potenza quanto sono grandi, ma se sono così grandi che le onde non possono spostarli, non possono effettivamente raccogliere lo slancio.
Ciò nonostante, una società privata a Boracay, una popolare isola turistica del paese, ha già manifestato interesse a far funzionare la nave una volta varata, afferma Rachel Habana, scienziata senior presso il Consiglio filippino per l’industria, l’energia e la tecnologia emergente di ricerca e sviluppo , che ha supervisionato lo sviluppo del trimarano. “Immaginiamo che il futuro del trasporto pubblico marittimo nelle Filippine sia sicuro e verde con minori emissioni, e vediamo il trimarano dare vita a quella visione”, afferma.
Tra il dire e il fare una Bangka c’è di mezzo il mare
Finora, non lo dimentico, il trimarano ibrido è ancora un prototipo. “Poiché disponiamo di nuove tecnologie per l’imbarcazione, abbiamo bisogno di una fase di verifica tecnologica prima di poter procedere alla commercializzazione su vasta scala”, afferma Yasmin Tirol, leader del progetto. “Abbiamo già condotto alcuni modelli di test per il convertitore di energia delle onde, ma dobbiamo esaminare le sue prestazioni effettive e ottimizzarlo.”
Il costo è un altro problema. Il finanziamento del progetto è di 76 milioni di pesos filippini (1,5 milioni di euro), ma Salvador stima che i costi a livello commerciale raggiungano l’equivalente di 5 milioni o più per nave. Per mantenere basse le spese, almeno l’80% delle parti del trimarano sono di provenienza locale, e l’intero processo di produzione e assemblaggio viene eseguito all’interno del Paese.
Quello attuale è un prototipo di “serie uno”. Dovrebbero seguire serie più ambiziose e meno costose, con l’energia delle onde usata per alimentare quasi totalmente o totalmente la nave. Vero, più forte è l’onda e più energia c’è, ma a nessuno piace navigare a tutta birra in mezzo alle tempeste. Le navi a energia d’onda sono una tecnologia nascente, ed è ancora da vedere quale sia il modo migliore per attingere energia dal mare.