Elettrificazione di un traghetto per il trasporto passeggeri in acque interne: studio di fattibilità e valutazione degli impatti ambientali ed economici

Abstract

Il presente lavoro di tesi analizza il progetto di riconversione Full-Electric del traghetto passeggeri "San Cristoforo" operante in acque interne, in linea con i target di decarbonizzazione dell'Agenda 2030 delle Nazioni Unite (SDG 7 e SDG 13). Lo studio confronta tre differenti chimiche di accumulo elettrochimico — Nickel-Manganese-Cobalto (NMC), Nickel-Cobalto-Alluminio (NCA) e Titanato di Litio (LTO) — sviluppandosi su tre pilastri sequenziali: 1. Analisi di Fattibilità Tecnica: definisce il dimensionamento energetico dei pacchi batteria, l'adeguamento normativo e strutturale della Battery Room per garantire la sicurezza di bordo e la simulazione delle dinamiche di ricarica rapida (micro-charging) in banchina rispetto al profilo operativo. 2. Life Cycle Assessment (LCA): valuta gli impatti ambientali prospettici secondo un approccio cradle-to-grave implementato tramite il software openLCA. L'analisi valuta eventuali benefici ecologici netti associati alla dismissione dei motori diesel su un orizzonte di 20 anni, mappando cinque categorie di impatto (tra cui riscaldamento globale e polveri sottili). 3. Life Cycle Cost (LCC): sviluppa un'analisi finanziaria dinamica basata sulla stima dei costi di investimento iniziale e di retrofit ciclico delle celle (CAPEX), dei costi di esercizio (OPEX) e dei flussi di cassa attualizzati (Project Balance) a lungo termine. I risultati confermano la fattibilità del progetto. Sebbene la tecnologia LTO si distingua per stabilità ciclica e la NCA per densità energetica teorica (scontando però tempi di ricarica incompatibili con il servizio di linea), la chimica NMC (Corvus Orca) si attesta come la soluzione ottimale. Essa garantisce il miglior compromesso tra rapidità di carica, sicurezza di bordo e sostenibilità economica, con un ritorno dell'investimento al quarto anno di esercizio

This thesis work analyzes the Full-Electric retrofitting project of the passenger ferry "San Cristoforo" operating in inland waters, in line with the decarbonization targets of the United Nations Agenda 2030 (SDG 7 and SDG 13). The study compares three different electrochemical storage chemistries — Nickel-Manganese-Cobalt (NMC), Nickel-Cobalt-Aluminum (NCA), and Lithium Titanate (LTO) — and is structured around three sequential pillars: 1. Technical Feasibility Analysis: defines the sizing of the battery packs, the regulatory and structural adaptation of the Battery Room to ensure onboard safety, and the simulation of rapid charging (micro-charging) dynamics at the berth relative to the operational profile. 2. Life Cycle Assessment (LCA): evaluates prospective environmental impacts according to a cradle-to-grave approach implemented using openLCA software. The analysis assesses any net ecological benefits associated with decommissioning the diesel engines over a 20-year horizon, mapping five impact categories (including global warming and fine particulate matter). 3. Life Cycle Cost (LCC): develops a dynamic financial analysis based on the estimation of initial investment and cyclic cell retrofit costs (CAPEX), operating expenses (OPEX), and long-term discounted cash flows (Project Balance). The results confirm the feasibility of the project. While LTO technology stands out for its cyclic stability and NCA for its theoretical energy density (though compromised by charging times incompatible with scheduled liner service), NMC chemistry (Corvus Orca) proves to be the optimal solution in terms of charging speed, onboard safety, and economic sustainability.