Celle a combustibile: Il Nordenham Innovation Centre presenta un sistema di propulsione per imbarcazioni senza CO2

Costoso, pesante, costoso in termini di CO2: questo è il breve riassunto del conto dei motori elettrici sugli yacht. A rigore, fanno più male che bene all'ambiente. Allo stesso tempo, di solito costringono gli armatori a scendere a compromessi in termini di autonomia e velocità sotto motore. Non c'è da stupirsi che la tecnologia non abbia nemmeno iniziato a prendere piede.

Due marinai vogliono cambiare questa situazione, entrambi amici da 40 anni, entrambi insoddisfatti dello status quo. L'impulso è venuto da Ralf Brauner, professore di meteorologia e informatica all'Università di Jade. Due anni fa, durante la Round Denmark Race, ha avuto l'impulso di aiutare gli sport acquatici a diventare più sostenibili. Ha trovato un partner congeniale in Dieter Sichau, amministratore delegato del Centro di innovazione di Nordenham. Insieme hanno avviato uno sviluppo che oggi viene presentato al pubblico per la prima volta.

Azionamento con celle a combustibile senza perdite di carica e conversione

Si differenzia dai precedenti approcci per la guida elettrica sugli yacht soprattutto per l'assenza quasi totale di batterie. Una cella a combustibile alimentata a idrogeno fornisce direttamente l'energia necessaria al motore.

Ciò significa che non ci sono perdite di conversione, tipiche della carica e della scarica delle batterie, soprattutto quando l'elettricità è generata da un generatore diesel, che di per sé raggiunge solo un'efficienza del 40%.

Per testare il loro sistema nella pratica, Brauner, Sichau e altri partner, tra cui la fonderia di eliche SPW, Peter Frisch e il cantiere navale di Cuxhaven, hanno convertito un LM 23 di 50 anni. Il motore diesel Bukh è stato rimosso insieme al cambio, all'albero, al serbatoio e alla batteria di avviamento. Ora è stato sostituito da un silenzioso motore elettrico da 6 kilowatt di Vetus.

È alimentata da una cella a combustibile H2 che eroga 5 kilowatt di corrente continua. La cella sarà collocata nell'ex gavone della cerata sulla passerella del motoveliero. Sarà consegnata nelle prossime settimane. Viene alimentata da una bombola pressurizzata riempita fino a 200 bar nella cabina di comando, che garantisce un'autonomia di ben 60 miglia nautiche e può essere sostituita con poche semplici operazioni.

Il LM dispone anche di una cella a combustibile compatta a metanolo (Efoy Pro 2800). Serve come riserva e per il resto ricarica la batteria di consumo. Con una potenza di 125 watt, può generare 250 ampereora al giorno.

L'erogazione con batterie al litio garantisce un equilibrio superiore di CO2

Il parco batterie è relativamente semplice. Oltre a una batteria di servizio da 12 volt, l'"H2 Innovation" ha solo quattro batterie AGM di Victron, ognuna da 240 ampereora, meno di un kilowatt per il motore. È proprio questo che fa la differenza decisiva. Per un'imbarcazione di queste dimensioni e peso, 20-25 kilowattora di batterie LiFePo sarebbero la norma. Tuttavia, queste avrebbero un impatto significativo sull'impronta ecologica di CO2 e di altro tipo.

Per compensare l'energia richiesta per la sola produzione, il LM dovrebbe effettuare dalle 200 alle 300 ore di motore all'anno per almeno cinque anni, più di quanto riesca a fare la maggior parte delle imbarcazioni gestite dal proprietario.

Se assumiamo l'attuale mix di energia elettrica in Germania, che contiene ancora quantità significative di CO2 provenienti da fonti energetiche come il gas e il carbone, la barca a vela a motore dovrebbe coprire più di 400 ore di funzionamento all'anno per diventare sostenibile e verde in un tempo ragionevole. In media, tuttavia, le imbarcazioni private raggiungono a malapena la metà di questo valore.

Ciò significa che un'unità elettrica per yacht a batteria non sarà mai neutrale dal punto di vista climatico, perché la capacità delle unità di stoccaggio dell'elettricità si ridurrà notevolmente prima ancora di raggiungere il punto di pareggio ecologico.

Il prototipo fa parte di una soluzione completa in cui la produzione di idrogeno è anche decentralizzata e neutrale dal punto di vista della CO2.

Inoltre, l'infrastruttura dei porti non è ancora in grado di fornire a più yacht per molo una corrente di ricarica sufficiente per ricaricare grandi quantità di elettricità durante la notte. Questo è un altro motivo per cui il concetto di "H2 Innovation" ha molto più senso degli e-drive dei cantieri di serie, che comunque non sono stati quasi mai richiesti fino ad oggi.

Il Centro di Innovazione di Nordenham non ha solo sviluppato il prototipo di un motore a celle a combustibile, ma ha fatto un ulteriore passo avanti: Dieter Sichau ha anche installato un elettrolizzatore a energia solare nei capannoni di Werftstraße 1, dove vengono testati anche i pannelli delle fusoliere per Airbus. L'INP produce quindi da sé l'idrogeno per l'LM 23.

La tecnologia, visibile dietro un plexiglas, può essere "scalata a seconda delle esigenze", afferma l'amministratore delegato. Può fornire il combustibile per le celle praticamente ovunque, secondo le necessità. L'INP produce anche l'acqua ultrapura per il processo in loco e presto produrrà anche il metanolo per la cella a combustibile di Efoy.

Alimentato con energia elettrica proveniente da impianti fotovoltaici sul tetto, il sistema non richiede né stazioni di trasformazione né linee elettriche spesse come un braccio per alimentare un intero porto turistico. Un container di 20 piedi è sufficiente per una stazione di elettrolisi. "Bisogna semplicemente pensare e risolvere la mobilità in modo olistico", dice Dieter Sichau. "Allora funzionerà!".

Insieme a Ralf Brauner, ora vuole sviluppare ulteriormente la tecnologia e portare il concetto vicino alla produzione di serie. Dopotutto, un concetto di propulsione di questo tipo diventerà interessante solo quando il suo prezzo si avvicinerà a quello del motore diesel tradizionale. Questo non è ancora il caso allo stadio di prototipo.

La sola cella a combustibile H2 prevista per l'LM 23 supera attualmente in modo significativo il costo di un'unità diesel completa. Tuttavia, Sichau è certo che la tecnologia possa diventare competitiva con quantità maggiori, soprattutto perché vengono eliminati i costi di un grande pacco batterie. Questi rappresentano un onere considerevole per i concetti di e-drive convenzionali basati su LiFePo (il sovrapprezzo per gli yacht di 45 piedi rispetto al diesel attualmente si aggira o supera i 100.000 euro).

"In realtà volevo tagliare un po' i ponti", dice l'intraprendente manager, che ha già gestito le attività tedesche per Siemens Gamesa e ha lavorato in posizioni di responsabilità per altri importanti attori del mercato energetico. Probabilmente, per il momento, non sarà così.

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