Con la decarbonizzazione tra gli obiettivi primari del settore marittimo, l'idrogeno e le celle a combustibile si stanno rivelando determinanti per la transizione verde di questo settore. Lo stimato esperto Mikko Niini ci parla delle problematiche da superare e del potenziale che ha l'idrogeno in questo settore industriale vitale.

Il trasporto marittimo, una delle modalità di trasporto più efficienti dal punto di vista energetico, svolge un ruolo essenziale nel commercio globale, trasportando circa l'80% delle merci in volume (Review of Maritime Transport 2023, Conferenza delle Nazioni Unite sul commercio e lo sviluppo). Purtroppo, però, è responsabile di quasi il 3% delle emissioni di gas serra globali generate dalle attività umane.

Ecco perché la decarbonizzazione è diventata una priorità per questo settore. L'International Maritime Organization (IMO) ha aggiornato la propria strategia sui gas serra nel 2023, fissando obiettivi di riduzione delle emissioni GHG di almeno il 20% entro il 2030 e di almeno il 70% entro il 2040 rispetto al 2008, fino a zero emissioni dalle spedizioni internazionali entro il 2050.

L'Unione Europea sta esercitando forti pressioni sul trasporto marittimo, ad esempio includendolo nel Sistema europeo di scambio di quote di emissione di gas serra a partire dall'inizio del 2024. Gli armatori e gli operatori del settore devono decidere quali combustibili alternativi e quali tecnologie di risparmio energetico adottare per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione e rispettare le sempre più stringenti normative nazionali e internazionali, oltre agli obiettivi dell'Accordo di Parigi (COP21).

Problematiche legate all'utilizzo dell'idrogeno nel trasporto marittimo

L'idrogeno viene utilizzato ormai da decenni nei processi industriali, come la raffinazione del petrolio e i processi metallurgici. Viene anche impiegato nella produzione di ammoniaca e metanolo, due alternative realistiche ai combustibili fossili tradizionali per il settore marittimo. Uno dei maggiori ostacoli all'utilizzo dell'idrogeno è che viene ancora ottenuto in gran parte da combustibili fossili come il gas naturale. Inoltre, non esistono ancora normative e regolamenti formalmente riconosciuti sull'impiego dell'idrogeno come combustibile per il trasporto marittimo e l'IMO, da parte sua, non sembra compiere molti progressi.  

Un altro problema è che l'utilizzo diretto dell'idrogeno come carburante richiederebbe molto più spazio a bordo rispetto al gasolio marino. E poiché deve essere immagazzinato nello stato liquido a temperature inferiori a -253 °C, sarebbero necessari sistemi di stoccaggio specializzati e il consumo energetico sarebbe enorme. Essendo altamente esplosivo, l'idrogeno comporterebbe anche notevoli rischi per la sicurezza.

E non dimentichiamo le infrastrutture che sarebbero necessarie. Per poter contribuire con efficacia alla transizione verde del trasporto marittimo, l'idrogeno necessita di infrastrutture specifiche per la distribuzione, lo stoccaggio e il rifornimento, infrastrutture che attualmente non esistono. A livello teorico le iniziative non mancano, ma non si vedranno sviluppi concreti nel settore finché gli enti di classificazione navale, i governi e i fornitori non faranno la loro parte.

La Norvegia, all'avanguardia nelle applicazioni marittime dell'idrogeno

Nonostante queste problematiche, paesi come la Norvegia stanno promuovendo l'uso dell'idrogeno come carburante per le navi, anche attraverso l'innovazione tecnologica e programmi di sostegno governativi. La Norvegia è all'avanguardia perché il suo governo considera l'idrogeno, in particolare quello verde, essenziale per raggiungere l'obiettivo di zero emissioni entro il 2050. È anche un leader mondiale nel settore del trasporto marittimo in generale.  

Il traghetto MF Hydra, il primo al mondo a essere alimentato a idrogeno liquido, è il risultato della collaborazione tra diverse aziende. Impiega celle a combustibile con membrana elettrolitica polimerica (PEM). Nel 2024 un cantiere norvegese si è assicurato un ordine per costruire i due traghetti alimentati a idrogeno per la rotta Bodø - Lofoten di tre ore e mezza per cui Torghatten Nord si è aggiudicata il contratto nel 2022.

Oltre alla Norvegia, anche il Giappone è un precursore nell'utilizzo dell'idrogeno per applicazioni marittime. Ma se altri paesi devono seguire l'esempio, è fondamentale emanare quanto prima una normativa specifica sull'utilizzo dell'idrogeno nel trasporto marittimo. L'adozione del Codice IGF (International Code of Safety for Ships using Gases or other Low-flashpoint Fuels, codice di sicurezza internazionale per navi che utilizzano gas o altri combustibili a basso punto di infiammabilità) nel 2017 ha rappresentato un passo importante, consentendo un approccio alla progettazione alternativo utilizzabile per approvare i sistemi di alimentazione e stoccaggio dell'idrogeno come carburante.

Sistemi di celle a combustibile nell'ambiente marittimo 

Le celle a combustibile sono più efficienti dei motori a combustione e delle turbine a gas, ma anche più silenziose e affidabili grazie alla costruzione semplice e alla presenza di poche parti in movimento. E data la possibilità di utilizzare l'idrogeno come carburante nelle navi a propulsione elettrica, sembrano anche essere molto promettenti. Diversi progetti marini utilizzano celle a combustibile PEM e ABB è un leader del settore, con una soluzione di celle a combustibile modulare utilizzabile in combinazione con batterie o motori a bordo.

L'uso delle celle a combustibile nelle applicazioni marittime è ancora alle prime fasi, ma come è avvenuto per altre tecnologie assisteremo a un'accelerazione dell'attività di sviluppo solo quando le aziende e gli istituti di ricerca uniranno conoscenze e risorse. Il settore dell'energia eolica è un ottimo esempio di quanto rapido possa essere il cambiamento. Nella prima ondata di parchi eolici offshore le turbine avevano una capacità di circa 2-3 MW, mentre i progetti più recenti prevedono turbine con capacità di circa sei volte superiori, a 15-20 MW.

Le celle a combustibile daranno un contributo estremamente importante alla transizione verde del settore marittimo, in particolare per le navi elettriche e ibride, che sono sempre più comuni. Le navi completamente elettriche esistono già su rotte regolari più brevi, mentre quelle ibride sono sempre più diffuse nel segmento dei traghetti Ro-Pax (passeggeri-auto).

Il rapido sviluppo delle normative e delle infrastrutture è fondamentale

Il settore marittimo ha intrapreso con decisione il percorso della decarbonizzazione e dell'adozione di combustibili alternativi come l'idrogeno. La collaborazione con i governi e gli enti normativi permetterà di accelerare lo sviluppo di normative, codici di sicurezza e infrastrutture, fondamentali per promuovere l'adozione dell'idrogeno come fonte di energia.  

Informazioni sull'autore 

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Mikko Niini è CEO della sua società di consulenza, Vientistrategit Oy, Senior Advisor di Gaia Consulting e Presidente della Finnish Maritime Association. Prima del pensionamento nel 2014 era CEO di Aker Arctic Technology.

Negli ultimi 30 anni, Mikko è anche stato dirigente di primo piano presso vari cantieri navali. È stato presidente del consiglio di amministrazione di Navidom Ltd, azienda di gestione patrimoniale per navi cisterna, e di Rauma Marine Constructions Ltd. Ha anche rivestito il ruolo di membro del consiglio di amministrazione di ESL Shipping, Nemarc Shipping Corporation, ZAO Arctic Shipping Service e Troms Offshore ASA, per ricordare alcune aziende.