C.I.S.Co. - Centro Italiano Studi Containers


CENTRO INTERNAZIONALE STUDI CONTAINERS	ANNO XXXVIII - Numero 31 GENNAIO 2020

PROGRESSO E TECNOLOGIA

VELIERI IN VISTA

Il principio fisico è quello stesso che la gente ha utilizzato sui velieri per secoli: il vento attinge il bordo d'attacco della vela e si divide in due flussi che vengono reindirizzati e viaggiano a velocità diverse verso il bordo di fuga, inducendo una differenza di pressione che preme e spinge in avanti simultaneamente la vela e l'imbarcazione.

Quello che è cambiato è l'efficienza.

L'avanzamento della scienza ha raddoppiato il quantitativo di potenza propulsiva per metro quadro della superficie velica, afferma Marc Van Peteghem, architetto navale e cofondatore della VPLP Design.

Unitamente alla ditta francese di ingegneria CNIM, la VPLP ha sviluppato una nuova concezione di vela rigida che hanno denominato OceanWings, sulla base di un'idea esistente della VPLP.

Dall'aereo alla nave

Negli ultimi anni è stata fatta una serie di tentativi per combinare il principio propulsivo delle tradizionali barche a vela con l'efficienza aerodinamica di un'ala di aereo quando estende il flap del bordo di fuga in fase di decollo o di atterraggio.

"C'è uno spazio fra i due elementi dell'ala e l'aria che vi passa attraverso accelera il flusso e spinge la turbolenza verso il bordo di fuga" spiega Van Peteghen.

Mentre nel caso di un aeroplano l'impulso generato dal motore sposta il velivolo contro l'aria, causando la divisione del flusso d'aria nelle ali e generando la forza di elevazione, il principio è invertito nel caso di un'imbarcazione a vela: il vento attinge la vela e non è la vela ad essere spinta contro il vento.

La fisica è la medesima, tuttavia.

Il trasferimento della concezione bipartita dell'ala e del flap dell'aereo ad un battello a vela ha come risultato una vela rigida, che consiste in due "lame" o "ali" verticali e parallele, più o meno simmetriche, con una stretta fessura nel mezzo.

La fessura ripartisce e reindirizza nuovamente il flusso d'aria, rafforzando l'effetto aerodinamico e producendo un impulso aggiuntivo.

La concezione è stata il soggetto di vari progetti sperimentali per un po' di tempo, compresi prototipi gonfiabili e a custodia rigida o segmentata.

Mentre sono stati conseguiti notevoli miglioramenti in termini di efficienza, il controllo ed il terzarolamento sono stati complicati, richiedendo competenze ed esperienze eccezionali.

Manovre automatiche

Il modello progettuale OceanWings richiede un approccio leggermente diverso: ognuna delle due lame dritte dispone di un proprio albero e consiste di diversi segmenti orizzontali ed il "corpo" di ciascuno dei segmenti è formato da una struttura flessibile.

Il sollevamento ed il calo di tali segmenti lungo l'albero consente di incrementare o ridurre la superficie della vela, ovvero il "terzarolamento", ed il calo di tutti i segmenti sino alla posizione più bassa "ammaina" la vela del tutto.

L'angolo fra le due parti della vela può essere corretto come si desidera; ogni lama può ruotare di 360 gradi attorno al suo albero.

Il secondo elemento essenziale della concezione OceanWings consiste nel fatto che le complicazioni correlate alla individuazione della posizione appropriata per una determinata condizione di vento e la desiderata direzione di viaggio vengono eliminate poiché l'intera vela rigida è completamente controllata dal computer.

Tutto ciò che l'operatore deve fare è scegliere la direzione ed il computer posizionerà le due parti della vela per conseguire l'impulso ottimale, correggendo la curvatura e la svolta come richiesto.

La vela è stata provata con successo sugli yacht della VPLP, compreso il catamarano coalimentato con pile combustibili all'idrogeno Energy Observer varato nel 2017 ed è disponibile in commercio.

Secondo Marc Van Peteghem le vele OceanWing possono ridurre il consumo di carburante del 18-42%, a seconda della tipologia di nave, della rotta e della composizione delle vele.

Ma la VPLP ha obiettivi di gran lunga più ambiziosi della nautica da diporto.

"È il momento di trasferire la tecnologia che abbiamo sviluppato nel settore della nautica da diporto a quello del trasporto marittimo" afferma Van Peteghem.

La sua società promuove la propria tecnologia di propulsione eolica OceanWings come una fonte ausiliaria di alimentazione per la propulsione delle navi mercantili al fine di conseguire l'EEDI desiderato.

Guardando più avanti nel futuro, le navi ibride che combinano un motore alimentato da carburante ecocompatibile con vele rigide e pannelli solari a bordo potrebbero un giorno essere un'opzione per un trasporto marittimo neutro in termini di gas serra e sostenibile.

Naturalmente non tutte le rotte marittime presentano le giuste condizioni di vento per una tale soluzione, ma su quelle che invece le hanno, trarre vantaggio del vento quale fonte energetica inesauribile certamente ha senso dal punto di vista ecologico ed economico.

Servizi di consulenza e certificazione

"Una vela rigida potrebbe essere installata su ogni nave dove sia liberamente esposta al vento" afferma Van Peteghem.

Una volta che una nuova concezione di propulsione eolica entra in una fase commerciale, è compito della classificazione assicurare che il sistema sia sicuro ed affidabile, aggiunge.

La DNV GL ha certamente le competenze e le conoscenze ingegneristiche richieste in questo settore, afferma Hasso Hoffmeister, ingegnere senior principale della DNV GL.

"Fra i vantaggi di una vela rigida c'è quello per cui la sezione incrociata tridimensionale migliora la propria efficienza aerodinamica rispetto ad una vela convenzionale.

Pertanto essa consegue una spinta notevolmente maggiore per metro quadro di area di superficie velica".

D'altro canto, le forze che agiscono su ogni vela non solo spingono nella direzione in avanti ma anche in quella laterale, il che significa che la stabilità della nave dev'essere considerata quando si stabiliscono le dimensioni dell'area della superficie velica.

"Ma le vele destinate a fornire la propulsione ausiliaria ad una grande nave mercantile dovrebbero normalmente essere abbastanza piccole da evitare ogni impatto negativo sulla stabilità" afferma Hoffmeister.

"A seconda del relativo dominio di un sistema a vele e se di tratti di una nuova progettazione o di un aggiornamento, una progettazione navale potrebbe essere utile per ottimizzare l'efficienza di una propulsione eolica".

Un esempio ne è la proposta di concezione di nave mercantile a vela "WASP" della Dykstra Naval Architects progettata per una superficie velica molto grande e pertanto con una appropriata forma di scafo.

Uno standard di certificazione della DNV GL per tali navi, denominato DNVGL-ST 0511 'Wind assisted Propulsion Systems' è stato pubblicato nello scorso mese di novembre.

I progetti come le recenti riuscite installazioni di vele a rotore del consorzio MariGreen e della Norsepower, entrambi certificati dalla DNV GL, così come della OceanWings e di altre tipologie a vela hanno conseguito risultati incoraggianti.

Al fine di supportare tali iniziative la DNV GL ha pubblicato anche la sua nuova notazione di classe 'Wind assisted propulsion systems' nel 2019.

Ciò di cui ora il settore ha bisogno sono consistenti investimenti di capitale in queste comprovate tecnologie eoliche in modo che esse possano entrare nella corrente principale e sviluppare il proprio potenziale di abbattimento del carbonio e del risparmio di carburante.

La DNV GL attualmente offre questi servizi utili per i sistemi di propulsione eolica.

La sua rete indipendente di consulenza marittima possiede competenze uniche nel calcolare il quantitativo di potenza propulsiva ausiliaria o il risparmio di carburante che gli specifici sistemi eolici genereranno su una specifica nave su una determinata rotta.

Questo viene fatto per mezzo di simulazioni e statistiche meteorologiche per specifiche rotte e si possono confrontare i risultati relativi a vari sistemi a vela per determinare quali siano i più efficienti.

Il secondo servizio è il calcolo EEDI per una determinata configurazione di propulsione ibrida; l'inclusione di un'assistenza eolica in questo calcolo è espressamente consentita ai sensi degli statuti IMO, sostiene Hasso Hoffmeister.

Il terzo servizio è la nuova notazione di classe che comporta la certificazione tecnica e l'approvazione della sicurezza, della stabilità strutturale e della resilienza in condizioni estreme di una nave che utilizza vele ausiliarie.

Questa procedura si basa su regole di classificazione e comprende sistemi di controllo e monitoraggio così come l'integrazione del sistema di vele nella nave.

"La tecnologia c'è e noi offriamo la consulenza indipendente ed i servizi di approvazione necessari" afferma Hoffmeister.

"Sta al settore del trasporto marittimo cogliere queste opportunità".

(da: hellenicshippingnews.com, 16 gennaio 2020)