Tecnologia: È possibile una trasformazione verde del settore degli yacht?

Testo di Christoph Ballin

Quando ci sediamo in auto e attraversiamo il paese o le città, le auto elettriche sono già parte integrante del trasporto su strada. La quota globale di veicoli elettrici a batteria nelle nuove immatricolazioni è salita al 14% negli ultimi anni. Uno dei fattori chiave di questo rapido sviluppo è il consenso generale sul fatto che la decarbonizzazione del trasporto stradale avverrà attraverso l'elettrificazione.

In acqua, tuttavia, i progressi sono in forte ritardo. Si stima che la percentuale di imbarcazioni con propulsione elettrica sia di gran lunga inferiore al due per cento e che attualmente stia aumentando solo lentamente. L'aspetto ancora più preoccupante è che non c'è ancora un'idea chiara di come si possa realizzare una mobilità acquatica rispettosa del clima.

Per saperne di più:

• Propulsione: elettrica, ibrida o diesel? Vantaggi e svantaggi sugli yacht
• Carburanti elettronici: una vera alternativa al diesel?

Una piccola imbarcazione consuma circa dieci volte l'energia di un'auto di dimensioni simili a una velocità di planata normale. Non possiamo quindi limitarci a copiare per le barche e gli yacht ciò che sta diventando sempre più popolare nelle automobili.

Allo stesso tempo, la nautica da diporto perderà il suo lustro e la sua desiderabilità se il nostro settore rimarrà sempre più indietro nella trasformazione verso una maggiore sostenibilità - ci sono sempre meno persone che ne dubitano. È quindi giunto il momento di definire il modo in cui la trasformazione nel suo complesso dovrà avere successo.

Si fa solo ciò che si misura

È generalmente riconosciuto che con l'Accordo sul clima di Parigi del 2015, un totale di 197 Paesi ha concordato di limitare il riscaldamento globale a meno di 1,5 gradi Celsius, o in alternativa a meno di 2 gradi Celsius, rispetto all'era preindustriale. L'accordo prevede che le emissioni climatiche vengano ridotte del 45% entro il 2030 rispetto al 2008.

Ciò che è meno noto è che l'Organizzazione marittima internazionale (IMO) si ispira a questa riduzione e ne ha tratto i propri obiettivi per il trasporto marittimo internazionale. Secondo questo obiettivo, le emissioni dannose per il clima devono essere ridotte del 20-30% entro il 2030. Con un'accelerazione negli anni successivi.

Non esiste un obiettivo ufficiale per l'industria del tempo libero marittimo. Non vengono nemmeno raccolti o pubblicati dati sull'andamento delle emissioni climatiche. Dobbiamo presumere che le emissioni di gas serra (GHG) non stiano diminuendo, ma anzi aumentino: Il numero di yacht è aumentato notevolmente negli ultimi anni, mentre i motori sono sempre più potenti.

L'industria delle imbarcazioni e degli yacht dovrebbe quindi porsi al più presto degli obiettivi su come e quanto velocemente possa diventare più rispettosa del clima. Gli obiettivi di riduzione dell'IMO sarebbero un buon punto di riferimento per la velocità di trasformazione. Come base è necessaria una comprensione comune delle tecnologie da utilizzare per affrontare la decarbonizzazione.

Approcci tecnologici

In sostanza, sono quattro le tecnologie principali a nostra disposizione per la decarbonizzazione di barche e yacht.

• Elettrificazione, cioè passaggio a veicoli elettrici a batteria, i cosiddetti BEV.
• L'idrogeno può essere utilizzato in due modi per le auto ecologiche: in primo luogo, con le celle a combustibile che alimentano gli azionamenti elettrici. In secondo luogo, come carburante per i motori a combustione. Nel secondo caso, sono necessarie notevoli modifiche ai motori a combustione.
• I carburanti elettronici, come l'etanolo o l'ammoniaca, possono essere utilizzati come l'idrogeno nelle celle a combustibile o nei motori a combustione. Anche in questo caso sono necessarie modifiche ai motori a combustione.
• I carburanti elettronici che possono essere utilizzati nei motori esistenti senza modifiche sono noti come carburanti "drop-in", come ad esempio l'e-diesel, l'e-benzina e gli oli vegetali idrotrattati (HVO).

Se si considerano le alternative sopra menzionate, diventa subito chiaro quali delle nuove tecnologie di propulsione hanno buone possibilità di progredire a breve termine e di affermarsi a lungo termine.

Tutto ciò che può essere elettrificato sarà elettrificato.

Le soluzioni elettriche a batteria stanno guadagnando terreno in molti segmenti della mobilità perché sono di gran lunga le più efficienti in assoluto. L'energia elettrica rispettosa del clima può essere utilizzata nei veicoli, compresi gli yacht, senza ulteriori trasformazioni. In confronto, tutti i concetti di propulsione che si basano su conversioni multiple di energia sono significativamente meno efficienti.

Ad esempio, se un veicolo è alimentato a idrogeno e da una cella a combustibile, l'elettricità viene prima convertita in idrogeno e poi riconvertita in elettricità nella cella a combustibile. Questo processo richiede una quantità di energia tre volte superiore a quella di una soluzione a batteria. Ciò significa il triplo delle turbine eoliche e il triplo dei campi solari.

Se l'e-metanolo o l'e-ammoniaca vengono utilizzati nei motori a combustione (vedi diagramma), per la stessa quantità di propulsione sono necessarie quattro volte più turbine eoliche e pannelli solari. I carburanti drop-in richiedono addirittura una quantità di energia cinque volte superiore rispetto alle unità elettriche a batteria.

Dobbiamo presumere che l'energia rispettosa del clima rimarrà scarsa nei prossimi decenni, ad esempio finché non sarà disponibile la fusione nucleare o finché l'energia rispettosa del clima non sarà sufficientemente disponibile con altri mezzi. Finché questo sarà il caso, l'efficienza complessiva sarà un fattore chiave nel determinare quale tecnologia di guida prevarrà. Vista la netta superiorità delle soluzioni a batteria, è lecito aspettarsi che tutto ciò che può essere elettrificato sarà elettrificato anche sull'acqua.

I carburanti drop-in: il miraggio della decarbonizzazione

Nel novembre dello scorso anno, uno studio su larga scala dell'ICOMIA - l'associazione internazionale dell'industria del diporto marittimo - ha presentato i carburanti drop-in come la via preferenziale per la decarbonizzazione. Per quasi tutti i tipi di imbarcazione analizzati dall'ICOMIA - i superyacht non sono stati presi in considerazione - i carburanti drop-in erano la tecnologia presumibilmente migliore per alimentare gli yacht in modo rispettoso del clima in futuro. Il problema dello studio non è che i carburanti drop-in siano di per sé una cattiva soluzione. Soprattutto, sarebbero una soluzione molto conveniente per l'industria perché non si dovrebbe cambiare nulla ai motori esistenti e perché non ci sarebbero problemi di conversione durante la fase di transizione.

Il problema è che i carburanti drop-in non saranno disponibili in quantità rilevanti per imbarcazioni e yacht per i prossimi dieci o vent'anni.

L'Istituto di Potsdam per la ricerca sull'impatto climatico ha confrontato la produzione globale di carburanti drop-in prevista per il 2035 con la domanda della sola Germania (vedi grafico). Il risultato: la produzione globale coprirà circa la metà della domanda tedesca nel 2035. Questo è vero anche in base a ipotesi ottimistiche, tra cui quella che auto e camion non utilizzeranno affatto i carburanti drop-in e quindi non competeranno per la scarsa produzione con altre industrie essenziali come quella chimica.

Se ci affidiamo all'uso di carburanti drop-in per imbarcazioni e yacht, significa che non ci sarà alcuna decarbonizzazione nel nostro settore per i prossimi dieci o vent'anni. Sarebbe una perdita totale per l'accettazione sociale di barche e yacht.

E-metanolo con migliore disponibilità

Il metanolo elettronico ha maggiori probabilità di essere un carburante adatto a una mobilità rispettosa del clima: il metanolo prodotto convenzionalmente è una delle materie prime chimiche più diffuse al mondo. Il metanolo può essere stoccato e trasportato utilizzando tecnologie e infrastrutture note. Inoltre, il metanolo può essere utilizzato sia nei motori a combustione che nelle celle a combustibile.

Per l'utilizzo nei motori a combustione, l'e-metanolo richiede modifiche relativamente minime nella tecnologia dei motori, compresi i sistemi di gestione e di iniezione. Tuttavia, la produzione di e-metanolo, neutrale dal punto di vista climatico, deve essere effettuata utilizzando idrogeno verde e CO2 e richiede molta energia. In confronto, però, la produzione è più semplice di quella dei carburanti drop-in. Si prevede che l'e-metanolo sarà disponibile in grandi volumi più rapidamente. Ciò significa che l'e-metanolo può contribuire più rapidamente alla decarbonizzazione della mobilità sull'acqua. I produttori di motori e i cantieri navali di superyacht stanno lavorando a progetti pilota e a soluzioni di serie per navi alimentate a e-metanolo. Gli svantaggi dell'e-metanolo rimangono il suo elevato consumo energetico, soprattutto se utilizzato nei motori a combustione, e il fatto che l'e-metanolo sarà ancora poco disponibile nei prossimi anni.

Elettrificazione e ruolo degli aliscafi

L'elettrificazione della mobilità sull'acqua è iniziata quasi 20 anni fa. Torqeedo è stata la prima azienda al mondo a porsi l'obiettivo di sostituire i motori a combustione con azionamenti elettrici in determinate applicazioni.

A causa degli elevati requisiti energetici dei sistemi di propulsione sull'acqua e della limitata densità energetica delle batterie, l'elettrificazione è stata finora limitata a pochi segmenti: Applicazioni a bassa potenza, bassa velocità, breve autonomia, applicazioni su percorsi standard. In questi segmenti si stanno compiendo progressi concreti. Tuttavia, queste nicchie non sono molto ampie.

Allo stesso tempo, sono stati compiuti progressi spettacolari nelle regate a vela con gli aliscafi. Gli aliscafi riducono l'energia di propulsione necessaria fino all'80%, perché minimizzano l'attrito dello scafo e non utilizzano l'energia per costruire alberi di poppa del peso di diverse tonnellate. Negli ultimi dieci anni, anche il foiling si è trasformato da arte a scienza.

Per le imbarcazioni a motore e gli yacht veloci, le trasmissioni elettriche con aliscafi sono di gran lunga la tecnologia più rispettosa del clima oggi disponibile:

• A velocità più elevate, le imbarcazioni elettriche con aliscafi richiedono una quantità di energia significativamente inferiore rispetto alle imbarcazioni convenzionali.
• Grazie al loro basso consumo energetico, le imbarcazioni foiling possono utilizzare batterie più piccole. Questo fa sì che la loro produzione sia relativamente rispettosa del clima

Un'altra particolarità dell'utilizzo degli aliscafi è che non solo rendono gli yacht più rispettosi del clima: Viaggiare sugli aliscafi è molto più comodo ed elegante che con gli scafi convenzionali: non ci sono urti, non c'è rollio, nessuno soffre il mal di mare. Questo aspetto è importante per la diffusione di una mobilità rispettosa del clima, perché la mobilità ecologica ha più successo quando non viene percepita come un sacrificio.

Oltre allo sviluppo degli aliscafi, anche la tecnologia delle batterie farà grandi progressi nei prossimi tre-cinque anni. Si può ipotizzare che gli yacht elettrici convenzionali saranno in grado di raggiungere un'autonomia di

50 miglia nautiche a velocità di crociera. Il modo più confortevole e rispettoso del clima per coprire distanze superiori alle 100 miglia nautiche sarà quello di utilizzare yacht elettrici con foiling.

La decarbonizzazione come aggiornamento, non come sacrificio

Il motore a combustione ha sempre avuto il vantaggio di poter soddisfare le esigenze di tutte le applicazioni: tutte le potenze, tutte le gamme, tutte le velocità.

La mobilità rispettosa del clima richiederà soluzioni diverse per applicazioni diverse. Le unità elettriche a batteria stanno entrando nel mercato "dal basso", per così dire, iniziando con imbarcazioni piccole e lente per poi passare a formati sempre più grandi e veloci. Le unità a emetanolo, invece, stanno entrando nel mercato prima dalle grandi imbarcazioni, per così dire "dall'alto".

La buona notizia è che con la combinazione di e-metanolo ed elettrificazione, tutti i segmenti dell'industria nautica possono essere decarbonizzati. La domanda interessante è dove si collocherà il confine tra le due tecnologie.

Un fattore che influirà è che le prestazioni e il rapporto qualità-prezzo dei motori elettrici continueranno a migliorare nei prossimi anni. Al contrario, il rapporto prezzo-prestazioni dei motori a combustione dovrebbe peggiorare con l'abbandono dei motori a combustione da parte dei grandi volumi dell'industria automobilistica.

Ci sarà una terza tecnologia in mezzo a queste due, come la propulsione a idrogeno? In questo caso ci si può permettere un sano scetticismo, poiché difficilmente varrebbe la pena di sostenere tre infrastrutture per l'approvvigionamento energetico e la tecnologia di propulsione in un settore piuttosto piccolo come quello degli yacht. Inoltre, i requisiti per un'infrastruttura a idrogeno sono difficili.

La trasformazione richiede tuttavia la collaborazione tra produttori e proprietari. È compito dei produttori offrire prodotti affascinanti e attraenti per il clima, in modo che il passaggio ai convertitori di frequenza orientati al futuro sia un aggiornamento e non un sacrificio. Allo stesso tempo, resta una sfida per i produttori portare avanti l'industrializzazione dei nuovi azionamenti per ridurre il premio di prezzo che attualmente è ancora necessario per gli azionamenti sostenibili.

Ciò richiede anche proprietari di yacht innovativi che vogliono essere pionieri di una mobilità nuova, lussuosa e pulita sull'acqua e che, in qualità di clienti, sostengono i produttori nell'industrializzazione di nuove tecnologie.

Pioniere della mobilità elettrica

Se l'ex consulente di McKinsey Christoph Ballin non fosse diventato nel corso della sua carriera amministratore delegato del produttore di attrezzi da giardino Gardena, oggi ci sarebbero meno unità elettriche in acqua.

Insieme al Chief Technology Officer di Gardena, Friedrich Böbel, ha fondato nel 2005 Torqeedo, pioniere e leader di mercato nel settore degli azionamenti elettrici.

15 anni più tardi, dopo l'acquisto di Torqeedo da parte di Deutz, Ballin lascia l'azienda che aveva fondato, ma rimane fedele al suo obiettivo di rendere la mobilità sull'acqua più sostenibile. Nel 2021 ha fondato il cantiere navale TYDE di Starnberg con il suo socio Tobias Hoffritz.

Ballin fa anche parte del comitato consultivo della start-up austriaca SEA.AI, specializzata nell'intelligenza artificiale per il riconoscimento di oggetti sull'acqua.