Analisi costi benfici del Cold Ironing: il caso della Stazione Marittima di Trieste; presentazione di laurea

1. 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

2. 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

3. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

4. HVSC
Punto di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni
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

5. Lo stato dell’arte
America e Nord Europa:
Tecnologia presente da oltre 20 anni:
HVSC
Punto di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni
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’energia
fino 2020
Surplus idroelettrico
In Italia incentivati
solo energivori nel
manifatturiero

6. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

7. HVSC
Punto di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

8. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

9. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

10. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

11. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni
Costi ambientali

12. 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 porto
delle emissioni di CO2,
COV, PM10, PM2.5, SOx,
NOx
Metodo «Trozzi-Vaccaro»
Stima Ɐ nave, e Ɐ
toccata in ogni porto dei
costi associati alle
emissioni
“Costs of air pollution from
European industrial
facilities 2008–2012”
HVSC
Punto di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

14. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

15. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

16. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

17. Costi totali della cabina, divisi tra distributore e gestore:
Distributore Gestore HVSC
Voce Costo (€) Voce Costo (€)
Ispezioni trimestrali 800.000
Manutenzione 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:

18. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

19. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

20. Sotto tali ipotesi:
• Costo nel caso di alimentazione a combustibile navale:
• Costo per alimentazione tramite shore connection:
CNOHVSC=torm⋅Cbunker⋅Prbunker =1062⋅(0,2⋅16)⋅584,22≃1.985.400€
CHVSC=(torm−tHVSC)⋅Cbunker⋅Prbunker+[EHVSC⋅Cattiva+EHVSC⋅tan(arccos(φ))⋅Creattiva]⋅1,22=
=(torm−tHVSC)⋅Cbunker⋅Prbunker+PHVSC⋅tHVSC⋅(Cattiva+tan(arccos(φ))⋅Creattiva)⋅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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni
Quota energia
Accisa energia attiva
Accisa energia reattiva
IVA

21. 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€
CHVSC=(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 costo
combustibile
HVSC
Punto di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

22. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

23. HVSC
Punto di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni
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 la
fornitura in ogni porto: si aggancia e
paga
• Necessario know-how mercato e
contrattazione in ogni porto
• Se fornitura onerosa, nessuno si
connette
• Il porto offre servizio o vende energia?
problemi inquadramento
• Porto sgravato da necessità di trovare le
forniture
• Compagnie grandi: potenziali energivori
• Vantaggi dovuti a concorrenza nella
scelta della fornitura
• Compagnie piccole: escluse da
possibili esenzioni per energivori
• Necessità di know-how nelle
compagnie per trattare le forniture
• Più complicato attribuire forniture a
utilizzatore
• Compagnia sgravata da necessità di
contrattare fornitura
• Se gruppi di porti, possibili economie
• Se consorzi porti geograficamente
vicini, si evita fuga verso porto vicino ma
economico
• Modello poco flessibile: se fornitura
onerosa, nessuno si connette (porti
pagano penali)

24. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

25. 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 di
partenza
Ricalcolo
impianto
Costi
ambiente
Costi
esercizio
Costi per
armatori
Modelli
business
Conclusi
oni

26. Domande