Navi a vela e Navi-Aquilone
di Antonio Zecca
Dipartimento di Fisica
Università di Trento zecca@science.unitn.it
Ci sono scommesse che è facile vincere. Una di queste è che la propulsione a vela tornerà ad essere interessante per la navigazione commerciale. Impossibile dire quando vedremo un numero di navi a vela e anche prevedere il dettaglio della nuova tecnologia velica. Ma si puo’ scommettere che non saranno vele da Coppa America: saranno aquiloni della stessa categoria sviluppata per Kite-Gen.
Guardate alla prima occasione al mare o sui laghi un wind-surf: riescono a viaggiare a velocità superiori a quelle del vento. Cercate poi di vedere un “kite-surf”: sono molto più rari, ma li avete visti anche in televisione. Il surfista su una tavola come quella dei wind -surf si fa trainare da un aquilone. Il vantaggio degli aquiloni è nel fatto che sfruttano il vento ad alta quota – una cinquantina di metri per i kyte-surf. Vanno più forte dei wind-surf. Il vento è più forte e più costante quando ci si allontana dalla superficie. Un aquilone di grandi dimensioni potrebbe prendere il vento a cinquecento o mille metri di quota. Potrebbe contribuire in maniera significativa alla propulsione di una nave. Anche tenendo conto del fatto che il vento non soffia sempre nelle direzioni in cui vuoi andare, un aquilone potrebbe ridurre i consumi di trenta o forse più percento mediando sulla rotta di andata e ritorno.
Le compagnie aeree – su molte rotte – cercano di sfruttare le correnti a getto per ridurre i consumi. Tra dieci o venti anni è probabile che anche le rotte delle navi verranno decise dopo aver studiato correnti marine e percorsi delle perturbazioni atmosferiche: i dati raccolti dai nostri sistemi di monitoraggio del clima serviranno anche a questo. Da subito però sarebbe possibile sfruttare i venti con aquiloni del tipo Kite-Gen. La cosa è già stata fatta in via sperimentale. Già nel 2008 una nave (MS Beluga Skysails ) ha fatto qualche viaggio di prova con un piccolo aquilone (160 m2) che poteva trainare la nave e aiutare la motorizzazione convenzionale. Era un aquilone di modeste dimensioni, poco più grande di quelli utilizzati per il parapendio. La ditta che li produce annunciava una riduzione del consumo di combustibile del quindici per cento. E’ opinione di chi scrive che la motonave Beluga abbia raggiunto questo obiettivo solo raramente. Ma quello era solo un esperimento pilota: molto di più e molto meglio si può fare con una adeguata quantità di ricerca e sviluppo. Andatevi a vedere le foto della MS Beluga e basteranno quelle per capire che il tentativo è stato fatto nella maniera più primitiva possibile. Non a caso l’azienda Skysails, secondo alcune notizie riportate dalla stampa tedesca sarebbe in difficoltà economiche.
Sviluppare le tecnologie per una Kyte-Ship o nave-aquilone, se preferite, non è una passeggiata. Diciamo che è una impresa circa dello stesso ordine di grandezza (direi meno) dello sviluppare una Ferrari. Difficile ma non impossibile, neanche per l’ Italia.
I problemi tecnici appartengono a tre categorie. La prima è l’ accoppiamento aerodinamica – idrodinamica: non semplice, ma risolubile. La seconda categoria è nelle operazioni di lancio e di recupero dell’ aquilone; in questo la Kite-Gen ha già tutto il know how. La terza categoria riguarda la gestione computerizzata dell’ aquilone e anche su questo Kite-Gen ha già il know how e le competenze – come dimostra il progetto europeo KitVes condotto da Sequoia Automation, la società che sta sviluppando il KiteGen. In questo progetto l’obbiettivo non è la trazione meccanica bensì produrre energia elettrica a bordo sfruttando i venti d’alta quota. Ciò è interessante in quanto l’energia elettrica può alimentare sia le varie utenze a bordo che la trazione, essendo elettrici i motori di molte grandi navi (di norma vengono alimentati dall’energia elettrica prodotta da grandi motori navali a olio combustibile). La disponibilità di energia elettrica a bordo è importante anche per ridurre i costi dovuti al rispetto delle norme ambientali che impongono lo spegnimento dei gruppi motogeneratori durante la sosta delle navi in porto. Per evitare questo inquinamento nei grandi porti si ricorre alla elettrificazione delle banchine; richiede bollette salate per i navigli attraccati.
Cosa manca? Manca un minimo di lungimiranza da parte della nostra classe imprenditrice e politica. Non è una questione di soldi: qualsiasi investimento si ripagherebbe abbondantemente e in tempi brevi. La crisi economica entra nel discorso ma in termine positivo: una delle azioni per uscire dalla crisi economica consisterà nello sviluppare tecnologie nuove e venderle in tutto il mondo.
Le difficoltà che ha incontrato Kite-Gen (un’ altra impresa che dovrebbe essere sostenuta senza ritardi) non ci fanno coraggio. Ma se non ci muoveremo subito, entro qualche anno dovremo comprare navi-aquilone dai cinesi.
Sono prospettive che ritengo estremamente interessanti. In effetti esposti in questi termini molti potrebbero ritenere assurdi simili scenari ma, come spesso accade anche in altri ambiti della ricerca, è necessario pensare oltre il proprio orizzonte, limitato dalle proprie conoscenze culturali ed esperienze personali.
Giocano contro simili sviluppi sia interessi industriali ed economici che retaggi culturali limitanti.Purtroppo.
Non credo che il problema di skysails sia in particolare l’approccio “primitivo” (nel senso di solo energia meccanica). A mio avviso il loro problema oggi è il costo relativamente elevato del loro sistema sopratutto in queste condizioni di mercato (vedi baltic dry index).
Nella loro brochure parlano (per il loro sistema) di un costo di 5 cent di dollaro per kWh meccanico apparentemente solo per O&M (Operation&Maintenance) da confrontare col costo marginale di 10 cent per kWh usando olio combustibile!
Il tutto per risparmiare alla fine dell’anno un 10-15% del combustibile.
A casa mia devo sommare ai 5 cent per O&M anche i costi di capitale per comprare il sistema skysails(in rete si dice 1 milione di euro per il sistema con una vela da 2MW meccanici nominali); potrebbero facilmente essere un altro paio di cent per kWh o più!!
Quindi sul 10-15% di carburante risparmiato (valorizzato a 10cent/kWh) spendo comunque 5+2 cent/kWh per il sistema skysail. Alla fine ho un risparmio un 20-30% sul 10-15%, ossia alla fine della fiera risparmio un 2-4% sui costi complessivi per il carburante. Se il prezzo dell’olio aumenta il risparmio % cresce (risparmio relativo eh, perchè l’altro 85% di olio lo paghi più caro) ma se per caso scende transitoriamente rispetto alle stime di skysails il “povero” armatore magari ci va pure a rimettere (costi fissi=soldi sonanti, almeno nel breve periodo). Morale della favola skysails dovrebbe cercare di aumentare la potenza dei kite a parità di costi upfront di installazione, ridurre i costi O&M ed aspettare che gli armatori possano permettersi nuovi investimenti sulle loro navi (ora sottoutilizzate).
NB: sono conti molto approssimativi coi dati molto incerti che si trovano in rete. tanto per rendere un pò più complessa la questione 8^)
NON era un piccolo aquilone!!! le vele da parapendio hanno una superficie di circa 25 metri quadri. Quindi non era poco piu’ grande ma ben sei volte tanto. in realtà a parte un prototipo utilizzato per il rientro di un modello di futura navetta spaziale ( mi pare fosse l’x37) Non sono MAI state realizzate vele doppia superficie operative cosi grandi. Mi pare di ricordare anche un tentativo di un conosrzio di coppa america, oracle, con una vela di circa 300 metri quadri che pero’ fece solo pochi voli.