Analisi Costi – Benefici del Cold Ironing: il caso della Stazione Marittima di Trieste

Laureando:Tobia Piccoli

Relatore:Prof. Ing. Giorgio Sulligoi

Correlatori: Ing. Paolo Manià

Dott. Daniele Bosich

Indice

Generalità sul Cold Ironing

Problema di partenza e scopo del lavoro

Revisione dei costi di impianto

Stima dei costi ambientali

Stima dei costi di esercizio

Stima dei costi per gli armatori

Modelli di business

Conclusioni

HVSC

Punto di partenza

Ricalcolo impianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Il problema delle emissioni all’ormeggio

• Lo stazionamento di una nave non è un attività a «emissioni zero»

• Emissioni NOx per un ormeggio di 8h (12MW) ≡ 10.000 Diesel Euro V TS – Berlino

• 100.000 navi nei 4.500 maggiori porti: 900·106 ton di CO2 ≡ 220 centrali a carbone

Durata Ton combustibile Kg NOx Kg SO2 Kg CO2 Kg COV Kg PM10

1h 2,47 120 130 786 10 20

16h 39,5 1.920 2.080 12.576 160 320

Emissioni per una nave da crociera di 80.000 ton SL (≈Costa Mediterranea)

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Una possibile soluzione: il Cold Ironing

• Connessione alla rete elettrica del porto

• Durata manovra da 15 a 45 minuti

• Standard IEC 80005-1

• Da 1MW

• Da 1kV a 15kV CA (HV)

• 6.6kV o 11kV a 60Hz o 50Hz

• Per le crociere: da16MVA a 20MVA

Lo stato dell’arte

America e Nord Europa:

Tecnologia presente da oltre 20 anni:

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Norme ambientali rigide

Maggiori investimenti

Incentivazioni

Basso costo del MWh

Elevato costo del MWh

Maggiori costi impianto

Incentivazioni quasi nulle

Europa del sud:

Molti progetti ma poche installazioni:

In Svezia: -98%tasse sull’energiafino 2020

Surplus idroelettrico

In Italia incentivatisolo energivori nelmanifatturiero

Punto di partenza

Studio dei costi per Cold Ironing in Stazione Marittima:

• 2 ormeggi da 20MVA

• Adatto a traffici crocieristici sostenuti

• Anello 130kV da Valmartinaga (1) a Broletto (3)

• Nuova cabina in Stazione Marittima (2)

• 2 sistemi statici di conversione

• Costo totale, IVA compresa, di circa 31mln€

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Preventivo dei costi

Elemento Q.tà Costo unitario € Totale €

Stallo AT in SF6 2 900.000 1.800.000

Linea AT cavo 6km 1.700.000 10.200.000

Interruttore AT 5 90.000 450.000

Trafo AT/MT 2 300.000 600.000

Interruttore MT 6 16.000 96.000

Sistema conversione 2 4.000.000 8.000.000

Collegamento 1 150.000 150.000

Oneri progettazione 20% 4.259.200

IVA 22% 5.622.100

Totale 31.177.300

12.450.000€ + IVA (2.739.000€)

suddivisibili tra richiedente e

TERNA fino al 50%

15.730.000€ + IVA (3.459.000€)

a carico del richiedente (porto)

per la sola shore connection

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Scopo del presente lavoro

• Tarare il progetto di partenza sulle reali necessità del terminal

• Individuare e valutare punti di intervento utili a catalizzare l’adozione di HVSC:

• Esternalità ambientali

• Costi di esercizio

• Costi per gli armatori

• Legislazione in materia elettrica

• Non solo a Trieste, ma globalmente

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Revisione dei fabbisogni e dell’impianto

• 2 ormeggi da 20MVA sovrabbondanti: 1 ormeggio da 16MVA

• In fase realizzativa verrà predisposto il necessario per un secondo ormeggio

Elemento Q.tà Costo unitario € Totale €

Trafo AT/MT 2 300.000 600.000

Interruttore MT 6 16.000 96.000

Sistema di conversione 2 3.450.000 3.450.000

Collegamento 1 150.000 150.000

Oneri progettazione 20% 3.470.000

IVA (compresa linea) 22% 4.050.000

Totale (compresa linea) 21.177.300

7.760.000 + IVA (1.708.000€) a

carico del richiedente (porto)

per la sola shore connection

Totali con linea AT (stesse

ipotesi e costi di prima)

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Non ci si è limitati a Trieste:

• Con più terminal: spesa

più giustificata, per il

maggior utilizzo del

sistema

• Errori ancora elevati

• Nessune effettivo rientro

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Costi ambientali

Procedura di stima dei costi ambientali

Studio dei collegamenti con Trieste per il 2015

Selezione dei porti maggiormente collegati

Selezione delle navi potenzialmente

alimentabili

Stima Ɐ nave, e Ɐ porto dei tempi di

stazionamento e possibile alimentazione

Stima Ɐ nave, e Ɐ

toccata in ogni portodelle emissioni di CO2,COV, PM10, PM2.5, SOx,NOx

Metodo «Trozzi-Vaccaro»

Stima Ɐ nave, e Ɐ

toccata in ogni porto deicosti associati alleemissioni

“Costs of air pollution from

European industrial facilities 2008–2012”

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Risultati – Emissioni

Porto Ore utili Δ NOx Δ SOx 2,7% Δ SOx 1,5% Δ SOx 0,5% ΔCO2 Δ VOC Δ PM10 Δ PM2,5

Trieste 567,5 52,9 67,8 37,7 12,6 4019,5 7,3 11,5 11,5

Spalato 730,0 60,9 78,1 43,4 14,5 4626,6 8,4 13,2 13,2

Dubrovnik 2907,5 241,5 309,6 172,0 57,3 18344,8 33,2 52,4 52,4

Kotor 958,0 85,4 109,5 60,8 20,3 6487,1 11,8 18,5 18,5

Corfù 2108,5 166,0 212,8 118,2 39,4 12611,6 22,8 36,0 36,0

Argostoli 492,0 52,6 67,4 37,5 12,5 3995,9 7,2 11,4 11,4

Bari 499,5 64,3 82,4 45,8 15,3 4884,5 8,8 13,9 13,9

Tot cluster 8263 723 927 515 172 55000 99 157 157

Differenza, in tonnellate annue di inquinante emesso, con l’adozione di HVSC:

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Risultati – Costi Ambientali

Porto Scenario 2.7% Scenario 1,5% Scenario 0,5%

Δ min Δ max Δ min Δ max Δ min Δ max

Trieste 2,39 7,40 1,95 6,08 1,58 4,90

Spalato 1,73 5,38 1,37 4,33 1,07 3,38

Dubrovnik 6,85 21,26 5,43 17,08 4,24 13,47

Kotor 2,00 5,56 1,63 4,52 1,32 3,61

Corfù 2,30 6,74 1,92 5,69 1,61 4,76

Argostoli 0,72 2,12 0,60 1,78 0,50 1,41

Bari 3,11 9,66 1,97 8,05 2,12 6,45

Tot cluster 19,10 58,11 14,87 47,53 12,44 37,99

Differenza (milioni di euro) dei costi per salute e ambiente, con l’adozione di HVSC

Ipotesi pesante:

• Assenza di un

modello dispersivo

(tutta l’emissione

ricade al suolo)

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Costi di esercizio

• La stima dei costi di esercizio permette di valutare la sostenibilità

(economica) dell’opera lungo la vita utile dell’impianto

• Dati elaborati con AcegasApsAmga – Divisione Energia

• Calcolati per: linea AT, cabina primaria, sistemi di conversione

• Vita utile: 50 anni per la linea AT, 40 anni per la cabina, 25 anni per i sistemi di

conversione ed i collegamenti

• Tasso di attualizzazione ritenuto ininfluente

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Costi totali della cabina, divisi tra distributore e gestore:

Distributore Gestore HVSC

Voce Costo (€) Voce Costo (€)

Ispezioni trimestrali 800.000Manutenzione batterie backup

40.000

Controlli interruttori AT 40.000 Sostituzione batterie 40.000

Telecontrollo AT 200.000 Misure terra e conformità 40.000

Derattizzazione 4.000 Analisi olio trafo (x2) 80.000

Spese connessione dati 16.000 Manutenzione climatizzatori 20.000

Installazione antincendio 17.000 Energia per climatizzazione 96.400

Manut. antincendio 80.000 Manutenzione quadri 320.000

Manutenzione batterie 40.000 Derattizzazione 4.000

Sostituzione batterie 40.000

Misure terra e conformità 40.000

Pulizie 24.000

Manutenzione clima 20.000

Energia climatizzazione 96.400

Totale in V.U. 1.417.400 Totale in V.U. 640.400

Voce C unitario (€) Frequenza C totale (€)

Contratto + pronto intervento 50.000 1 anno 2.500.000

Costo di esercizio della linea AT:

Voce C unit. (€) Frequenza C totale (€)

Esercizio e manutenzione convertitore (1.5% primi 10 anni)

60.000 1 anno 600.000

Esercizio e manutenzione convertitore (2.5% ultimi 15 anni)

100.000 1 anno 1.500.000

Telecontrollo sistema 5.000 1 anno 125.000

Manutenzione collegamento 7.500 1 anno 187.500

Personale (2 nuove unità) 60.000 1 anno 3.000.000

Totale in V.U. 5.412.500

Costo di esercizio per convertitore e collegamento:

Distributore Gestore HVSC

Voce V. U. (anni) C tot (mln €) C annuale (€) Voce V. U. (anni) C tot (mln €) C annuale (€)

Linea interrata 50 2.5 50.000 Cabina AT/MT 40 0.64 20.000

Cabina AT/MT 40 1.42 35.000 Sistemi di conv. e collegamento 25 5.41 216.000

Totale in V.U. 3.92 85.000 Totale in V.U. 8,15 236.000

Conclusioni:

• Il costo maggiore è a

carico del gestore della

shore connection

• Recuperabile con un fee

• Personale incide molto

Riepilogo dei costi di esercizio totali ed annuali per i diversi soggetti:HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Costi per gli armatori

Costi necessari ad alimentare la propria nave, sotto le seguenti ipotesi:

• Consumo combustibile: 0,2kg/kWh all’ormeggio

• Potenza assorbita: 16MW e PF 0,85 all’ormeggio

• 1.062 ore di ormeggio (1.011 di possibile utilizzo)

• Prezzo del bunker navale 584,22€/MT senza IVA e accise (peggiorativa per

HVSC)

• Oneri fissi fornitura sostenuti da gestore della shore

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Sotto tali ipotesi:

• Costo nel caso di alimentazione a combustibile navale:

• Costo per alimentazione tramite shore connection:

C NOHVSC=torm⋅Cbunker⋅Prbunker=1062⋅(0,2⋅16)⋅584,22≃1.985.400€

C HVSC=(torm−t HVSC)⋅Cbunker⋅Prbunker+[EHVSC⋅Cattiva+E HVSC⋅tan(arccos(φ))⋅C reattiva]⋅1,22=

=(torm−t HVSC)⋅Cbunker⋅Prbunker+P HVSC⋅tHVSC⋅(Cattiva+tan(arccos(φ))⋅C reattiva)⋅1,22=

=(1062−1011)⋅(0,2⋅16)⋅584,22+16⋅1011((80+60,812)+tan(arcos(0,85))⋅8,6)⋅1,22≃

≃2.932.100 €

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Quota energia

Accisa energia attiva

Accisa energia reattiva

IVA

Praticamente 1 mln€ in più. Se si incentivasse il Cold Ironing come avviene per

gli energivori (rimozione della componente A3 pari a circa 50€/MWh):

Conclusioni:

• A costo zero per GSE (trattandosi di incentivare nuovo tipo utenze)

• Richiede solo un intervento di politica energetica!

• Rimane ancora il costo di installazione dei sistemi a bordo nave: circa 1mln€

C HVSC=(1062−1011)⋅(0,2⋅16)⋅584,22+16⋅1011((80+60,812−50)+tan(arcos(0,85))⋅8,6)⋅1,22≃

≃1.992.600€ Compatibile con costocombustibile

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Modelli di business

• L’AEEGSI ha individuato 3 modelli per la ricarica dei veicoli elettrici.

• Per il cold ironing si potrebbero riadattare (ora sostanziale vuoto normativo):

• Distributore: esercizio e fornitura sono svolte dal porto (o azienda servizi)

• Service Provider in concorrenza: esercizio a carico del porto, i fornitori

operano in regime di concorrenza ed il cliente finale è la nave

• SP in esclusiva: il porto concede il punto ad un fornitore ma ne cura

l’esercizio

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Vantaggi Svantaggi

D

i

s

t

r

S

P

c

o

n

c

S

P

e

s

c

l

• Curva di carico ben nota

• La compagnia non deve trovarsi lafornitura in ogni porto: si aggancia epaga

• Necessario know-how mercato econtrattazione in ogni porto

• Se fornitura onerosa, nessuno siconnette

• Il porto offre servizio o vende energia?problemi inquadramento

• Porto sgravato da necessità di trovare leforniture

• Compagnie grandi: potenziali energivori• Vantaggi dovuti a concorrenza nella

scelta della fornitura

• Compagnie piccole: escluse dapossibili esenzioni per energivori

• Necessità di know-how nellecompagnie per trattare le forniture

• Più complicato attribuire forniture autilizzatore

• Compagnia sgravata da necessità dicontrattare fornitura

• Se gruppi di porti, possibili economie• Se consorzi porti geograficamente

vicini, si evita fuga verso porto vicino maeconomico

• Modello poco flessibile: se fornituraonerosa, nessuno si connette (portipagano penali)

Conclusioni

• Individuato un cluster con elevati collegamenti con Trieste

• Complessivamente (in tutto il cluster), in un anno:

-1.650 ton inquinanti e -55.000 ton CO2

• Monetizzando i minori danni: stima economicità del progetto

• I costi di esercizio vedono nei sistemi di conversione e nel personale, i

maggiori oneri

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Conclusioni

• Spesa per gli armatori non indifferente se il costo dell’energia rimane tale:

con l’eliminazione onere A3 (rinnovabili assimilate) HVSC competitivo

• Norme, oltre che necessarie, utili per favorire crescita di installazioni

• Per Trieste necessario incremento dei traffici, ma tecnologia utile anche per:

• Rimagliatura del sistema

• Maggiore ridondanza rete

• Nuovi carichi importanti (porto vecchio!)

HVSC

Punto dipartenza

Ricalcoloimpianto

Costi ambiente

Costi esercizio

Costi per armatori

Modelli business

Conclusioni

Domande