Lab. EPGC

Nel campo delle navi a propulsione elettrica (AESs – All Electric Ships), l’impianto elettrico è componente essenziale e vitale, in quanto tutti i sistemi di bordo sono da esso alimentati. Esso però assume un ruolo principe nel caso di navi in cui un fuori servizio sia estremamente dannoso (per motivi economico-ambientali, nel caso di applicazioni offshore Oil&Gas, o a causa del fallimento della missione, nel caso di applicazioni militari). Per tali navi, pertanto, gli obbiettivi principali nel progetto dell’impianto elettrico integrato (IPS – Integrated Power System) sono: assicurare l’adeguato livello di Power Quality, inteso come qualità dell’energia fornita ai sistemi della nave; assicurare un elevato grado del servizio, inteso come mantenimento dell’operatività della nave. A causa del ruolo essenziale che l’IPS ha nelle AESs, gli obbiettivi generali risultano strettamente legati a tutti gli altri possibili obbiettivi di progetto, quali le performance, l’efficienza, la sicurezza, la manutenibilità, l’operatività e la protezione dell’ambiente.

L’adozione di sistemi di distribuzione innovativi nell’ambito navale, quali la distribuzione in tensione continua, si scontra con la momentanea assenza di riferimenti normativi per il calcolo delle correnti di guasto in sistemi DC a tensione nominale maggiore di 1kV. Inoltre, diversamente da quanto accade negli impianti in corrente alternata, l’estrema variabilità (in termini di sistemi di generazione e conversione) con cui è possibile ottenere la corrente continua a bordo nave rende estremamente difficile definire formule semplificate univoche per il calcolo delle correnti di guasto.

Per tali motivi, è in corso un’attività di ricerca a riguardo della determinazione delle correnti di corto circuito a bordo nave per sistemi in corrente continua a tensione maggiore di 1kV (definiti sistemi di distribuzione MVDC – Medium Voltage Direct Current).

I sistemi elettrici in ambito marittimo hanno subito un’incredibile evoluzione dalla prima introduzione dell’elettricità a bordo nave all’inizio del secolo scorso. Questo grazie sia alla crescente elettrificazione dei carichi di bordo, sia all’adozione sempre più comune della propulsione elettrica (soprattutto nel caso di grandi navi). Sebbene al momento la soluzione standard (sia a bordo nave che su piattaforma offshore) sia la distribuzione radiale in corrente alternata, i vantaggi dati da altri sistemi di distribuzione stanno spingendo verso un cambiamento. Restando nel campo della distribuzione in tensione alternata, si assiste al crescente interesse anche per altri sistemi finora raramente applicati in ambito marino, quali l’adozione di sistemi ad anello o anche zonali. Oltre alle possibili varianti della distribuzione in tensione alternata, l’adozione della corrente continua sembra molto promettente, grazie ad un grande gamma di vantaggi ottenibili rispetto alla distribuzione in alternata.

Negli ultimi anni, la Shore Connection in alta tensione (High Voltage Shore Connection, HVSC) ha rappresentato una delle migliori soluzioni tecniche per l’alimentazione di una nave ormeggiata senza l’ausilio dei motori primi, soluzione in grado di ridurre considerevolmente l’inquinamento atmosferico dei porti. Considerando la potenzialità di tale tecnologia, è possibile evidenziare l’interesse di molti porti, assieme a quello manifestato dai cantieri navali, interessati a riprogettare un impianto di bordo in grado di garantire questa funzionalità. Prendendo in esame una singola nave, la potenza richiesta può essere dell’ordine dei 10 MW, tale da mantenere in servizio alcuni servizi essenziali nella fase di attracco.

La distribuzione in media tensione continua (MVDC) appare allo stato attuale un’interessante possibilità per i sistemi elettrici delle grandi navi del futuro. Tale concetto si basa sul largo utilizzo dell’elettronica di potenza, ovvero convertitori statici tali da garantire l’interfacciamento dei sistemi di generazione e carichi al bus in media tensione continua (tensioni superiori a 1 kV). I vantaggi garantiti da questa tecnologia sono innumerevoli, tra gli altri la facilità di integrazione dei sistemi di accumulo e la riduzione del peso/ingombro del sistema elettrico. Accanto a questi vantaggi, è possibile evidenziare la necessità di un opportuno sistema di controllo della tensione di bordo in presenza di convertitori di carico controllati a banda larga.

Titolo

Naval Smart Grid (NaSG) - Sistema elettrico integrato con caratteristiche di controllo e affidabilità per unità militari a propulsione elettrica - progetto di ricerca PNRM (Progetto Nazionale Ricerca Militare)

Durata

Marzo 2013 - Dicembre 2015 (in corso)

Committente

NAVARM (Direzione Generale degli Armamenti Navali) - Marina Militare Italiana

Capofila

Università degli Studi di Trieste – Lab. EPGC.

Altri partner

Sapienza - Università di Roma
Politecnico di Milano.

Titolo

Metodi di controllo avanzato per la stabilità robusta in sistemi MVDC - progetto di ricerca dell’ONR (Office of Naval Research - Global Office, London UK)

Durata

Ottobre 2011 - Luglio 2013

Committente

ONR (US Navy Office of Naval Research) - Global Office, London UK

Capofila

RWTH Aachen University - Institute for Automation of Complex Power Systems

Altri partner

Università degli Studi di Trieste – Lab. EPGC

Titolo

MVDC Large Ship – Sistema elettrico integrato con distribuzione in media tensione a corrente continua per grandi navi a propulsione elettrica- progetto di ricerca POR-FESR

Durata

Ottobre 2010 - Gennaio 2014

Committente

Regione Autonoma Friuli Venezia Giulia

Leader

Fincantieri SpA

Altri partner

Università degli Studi di Trieste (leader scientifico) – Lab. EPGC
Politecnico di Milano
Università degli Studi di Udine
Blu Electra SRL
Area Science Park
Consorzio RINAVE