Confronto di combustibili alternativi per la decarbonizzazione di navi passeggeri

Abstract

Questa tesi analizza le possibili soluzioni per ridurre le emissioni delle navi passeggeri nel porto di Savona entro il 2030. A partire da dati reali di traffico, sono state simulate le emissioni di tre navi rappresentative (Costa Toscana, Costa Fortuna e Mega Express Five) nelle fasi di manovra e sosta in porto. Lo studio confronta il carburante convenzionale (MDO) con quattro alternative: ammoniaca green, LNG green, metanolo green, HVO, oltre all’utilizzo dell’alimentazione elettrica da terra (cold ironing). L’analisi, condotta sia in ottica Tank-to-Wake (emissioni allo scarico) che Well-to-Wake (ciclo di vita completo del carburante), mostra che l’ammoniaca azzera quasi del tutto gli inquinanti, il LNG riduce le emissioni locali ma è penalizzato dalle perdite di metano, il metanolo elimina PM e zolfo senza emettere CH4, mentre l’HVO garantisce buone prestazioni e può essere utilizzato senza modifiche tecniche. Considerando anche la fase di produzione, l’HVO risulta la soluzione più vantaggiosa per l’impronta di CO2, seguito dal metanolo. Il LNG presenta una delle filiere più dispendiose dal punto di vista energetico, mentre l’ammoniaca dipende dalla disponibilità di energia rinnovabile. Il cold ironing, infine, consente di azzerare le emissioni durante l’hotelling, indipendentemente dal combustibile usato. Nel complesso, non esiste una soluzione unica: per decarbonizzare in modo efficace il settore servono strategie combinate, che integrino biocarburanti immediatamente disponibili, carburanti sintetici a zero emissioni e infrastrutture portuali elettrificate.

This thesis explores strategies to reduce emissions from passenger vessels at the port of Savona by 2030. Based on real traffic data, three representative ships (Costa Toscana, Costa Fortuna and Mega Express Five) were analysed during manoeuvring and hoteling phases. The study compares conventional marine diesel oil with four alternative fuels—green: ammonia, green LNG, green methanol and hydrotreated vegetable oil (HVO)—alongside shore-side electricity (cold ironing). Both Tank-to-Wake and Well-to-Wake approaches were used to assess direct emissions and the full fuel life cycle. Results show that green ammonia nearly eliminates exhaust pollutants; LNG reduces local emissions but is affected by methane slip; methanol cuts sulphur and particulates without emitting methane; and HVO performs well and can be used without engine modifications. From a life-cycle perspective, HVO offers the best CO2 performance, followed by methanol. LNG is the most energy-intensive, while ammonia depends on renewable electricity availability. Cold ironing effectively eliminates in-port emissions regardless of the fuel used. Overall, no single solution is sufficient. A realistic path to decarbonisation involves combining readily available biofuels, zero-carbon synthetic fuels, and shore power infrastructure to meet upcoming climate targets.