Strategie per l'incremento dell'efficienza energetica di navi mercantili in esercizio

Climate change presents an urgent global challenge, leading the International Maritime Organization to set a target for the shipping industry to achieve net-zero greenhouse gas emissions by 2050. The maritime transportation sector accounts for over 80% of international cargo transport and contributes approximately 3% of global GHGs. With projections indicating a rise in atmospheric pollution without intervention, the need for effective decarbonization strategies in shipping has never been more important. In this context, stakeholders, including shipowners, face considerable challenges in identifying and implementing appropriate solutions to meet emissions reduction targets, particularly given the diverse range of vessels and operating conditions. In response to this issue, the present research seeks to address the pressing question of how stakeholders can identify the most suitable technologies and fuels for adoption across their fleets or future ship constructions. The research focuses on developing a comprehensive methodology and simulation tool to assist stakeholders in evaluating and selecting tailored solutions aligned with their specific emissions reduction objectives. The tool allows for real-time data analysis of fleet performance, efficiency, and emissions, identifying underperforming parameters and establishing achievable emissions reduction goals. An extensive review of current technologies and alternative fuels, combined with a developed Analytic Hierarchy Process and Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution methodologies, facilitates the selection of the most promising solutions tailored to specific vessels. Based on these findings, initial designs of the selected solutions can be created and tested using the developed simulation tool. The results can be further analysed, considering not only technical, operational and environmental factors but also economic implications, to support informed decision-making. Validation conducted on a tanker vessel shows that the identified solutions can achieve the established emissions reduction goals and enhance overall performance and efficiency. However, economic challenges persist, highlighting the need for regulatory advancements and financial incentive plans to encourage the adoption of alternative solutions onboard. Future studies will integrate economic impact assessments into the simulation tool and develop a combined Analytic Hierarchy Process and Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution methodologies to evaluate the optimal combination of fuels and technologies for onboard adoption. This research represents a significant advancement in the transition towards the reduction of maritime emissions, enabling shipowners and industry stakeholders to make informed, data-driven decisions tailored to their specific needs. It also highlights regulatory gaps that must be addressed to encourage the adoption of new onboard solutions. Overall, the findings of the present study have the potential to become a key component of the shipping industry's efforts to achieve long-term sustainability and climate neutrality.

Il cambiamento climatico rappresenta una sfida globale urgente, che ha portato l'Organizzazione Marittima Internazionale a fissare l'obiettivo di azzerare le emissioni di gas serra del settore marittimo entro il 2050. I trasporti via mare rappresentano oltre l'80% del trasporto merci internazionale e contribuiscono a circa il 3% dei gas serra globali. Poiché le proiezioni indicano un aumento dell'inquinamento atmosferico in assenza di interventi, la necessità di strategie efficaci di decarbonizzazione non è mai stata così importante. In questo contesto, le parti interessate, compresi gli armatori, si trovano ad affrontare sfide considerevoli nell'identificare e implementare soluzioni appropriate per raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni, in particolare a causa della diversa gamma di navi e condizioni operative. In risposta a questo problema, la presente ricerca si propone di affrontare la pressante questione relativa all’identificazione delle tecnologie e dei combustibili più adatti da adottare su flotte di navi già in esercizio o su future costruzioni navali. La ricerca si concentra sullo sviluppo di una metodologia e di uno strumento di simulazione per assistere le parti interessate nella valutazione e nella selezione di soluzioni personalizzate in linea con i loro specifici obiettivi di riduzione delle emissioni. Lo strumento consente di analizzare in tempo reale le prestazioni, l'efficienza e le emissioni della flotta, identificando le aree critiche e stabilendo obiettivi raggiungibili. Un'ampia rassegna delle tecnologie attuali e dei combustibili alternativi combinata con le metodologie sviluppate, ovvero Analytic Hierarchy Process e Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, facilita l'identificazione delle soluzioni più promettenti per ogni specifica nave. Sulla base di questi risultati, le soluzioni identificate possono essere sottoposte ad un preliminare dimensionamento e testate utilizzando lo strumento di simulazione sviluppato. I risultati possono essere ulteriormente analizzati, considerando non solo i fattori tecnici, operativi e ambientali, ma anche le implicazioni economiche, supportando quindi un processo decisionale informato. La validazione condotta su una nave cisterna ha dimostrato che le soluzioni identificate possono raggiungere gli obiettivi prefissati di riduzione delle emissioni, migliorando al contempo le prestazioni e l'efficienza complessiva della nave. Tuttavia, permangono sfide economiche che sottolineano la necessità di progressi normativi e di piani di incentivi finanziari per favorire l’adozione di soluzioni alternative a bordo. Gli studi futuri integreranno le valutazioni dell'impatto economico nello strumento di simulazione e svilupperanno metodologie combinate di Analytic Hierarchy Process e Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution per valutare la combinazione ottimale di combustibili e tecnologie da adottare a bordo. Questa ricerca segna un progresso significativo nella transizione verso la riduzione delle emissioni marittime, offrendo agli armatori e alle parti interessate del settore la possibilità di prendere decisioni informate, basate sulle loro esigenze specifiche e su dati reali. Inoltre, mette in luce le lacune normative che devono essere affrontate per promuovere l’adozione di nuove soluzioni a bordo. Nel complesso, i risultati del presente studio hanno il potenziale per diventare una componente chiave degli sforzi dell'industria marittima per raggiungere la sostenibilità a lungo termine e la neutralità climatica.