Audit Energetici nel settore della pesca (e-Audit)

Transcription

2012
Audit Energetici nel settore della
pesca (e-Audit)
Antonello Sala, Emilio Notti, Gabriele
1
Buglioni
CNR-ISMAR, Ancona
23/01/2012
(Progetto FEP 02ACO201109)
Questo studio è stato condotto con il contributo della Regione Marche, Servizio Attività Ittiche, Commercio e Tutela del
Consumatore, Caccia e Pesca Sportiva, esso non riflette necessariamente il punto di vista dell’amministrazione e non anticipa in
alcun modo le future decisioni gestionali. Il presente lavoro non è una pubblicazione e pertanto l’utilizzazione dei dati in esso
contenuti è sottoposta all’autorizzazione scritta del responsabile scientifico o dell’Amministrazione committente.
CNR-ISMAR, Ancona | Rapporto Finale Progetto e-Audit
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Audit Energetici nel settore della pesca
(e-Audit)
Rapporto tecnico-scientifico a cura di:
Antonello Sala, Emilio Notti, Gabriele Buglioni.
Personale coinvolto nel Progetto di Ricerca e-Audit (in ordine
alfabetico)
Cognome
Nome
Qualifica
Ruolo
Buglioni
Gabriele
Ricercatore
Audit Energetici a bordo dei pescherecci, analisi dei dati e
redazione del rapporto finale.
De Carlo
Francesco
Borsista
Audit Energetici a bordo dei pescherecci.
Notti
Emilio
Borsista
Audit Energetici a bordo dei pescherecci, analisi dei dati e
redazione del rapporto finale.
Sala
Antonello
Ricercatore
Responsabile scientifico del Progetto e-Audit. Audit energetici a
bordo dei pescherecci, analisi dei dati e redazione del rapporto
finale.
Ringraziamenti
Si ringraziano sentitamente i comandanti e gli equipaggi delle navi monitorate, per la fattiva collaborazione
prestata durante le diverse fasi degli esperimenti in mare. Un ringraziamento particolare ai colleghi
Francesco De Carlo, Alessandro Lucchetti, Massimo Virgili e Jure Brcic per il supporto tecnico-scientifico e
morale durante le campagne in mare.
Un ulteriore ringraziamento ad Alessio Mastrucci della ditta “Nuova Meccanica del porto” (Ancona), Danilo
Rossi ed Antonio Curcelli della “Electro Impianti” (Ancona) e la ditta “Endress & Hauser” (Milano), per il
supporto tecnico durante l’installazione dei sistemi di misurazione a bordo dei pescherecci.
Si ringrazia, infine, la Regione Marche (Servizio Agricoltura, Forestazione e Pesca – P.F. Attività Ittiche e
faunistico-venatorie) per aver reso possibile, con il suo contributo economico, la realizzazione di questo
progetto.
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Sommario
Personale coinvolto nel Progetto di Ricerca e-Audit (in ordine alfabetico) ....................................................... 3
Ringraziamenti .................................................................................................................................................... 3
Sommario ........................................................................................................................................................... 4
Abstract .............................................................................................................................................................. 6
1. Premessa ....................................................................................................................................................... 8
2. Introduzione .................................................................................................................................................. 9
3. Analisi dei presupposti, finalità ed obiettivi della ricerca ...........................................................................10
4. Materiali e metodi .......................................................................................................................................11
4.1. Scelta del campione di pescherecci da monitorare ............................................................................ 11
4.2. Definizione delle attività di pesca ....................................................................................................... 12
4.2.1. Fase di navigazione ........................................................................................................................ 12
4.2.2. Fase di calo della rete in mare ....................................................................................................... 13
4.2.1. Fase di traino della rete ................................................................................................................. 13
4.2.2. Fase di salpamento della rete........................................................................................................ 14
4.3. Definizione dei layout energetici dei pescherecci monitorati ............................................................ 14
4.4. Descrizione dell’Audit energetico e piano di lavoro tecnico-scientifico ............................................ 17
4.4.1. Fase 1: Intervista preliminare ........................................................................................................ 17
4.4.2. Fase 2: Installazione del sistema di misura ................................................................................... 17
4.4.3. Fase 3: Raccolta dati durante l’attività di pesca commerciale ...................................................... 17
4.4.4. Fase 4: Analisi dei dati raccolti e redazione del rapporto di prova ............................................... 17
4.5. Descrizione del sistemi di misurazione utilizzati ................................................................................ 18
4.5.1. Sistema di misurazione del consumo di combustibile .................................................................. 18
4.5.2. Sistema di misura della posizione, rotta e velocità dei pescherecci ............................................. 20
4.5.3. Sistema di misura della potenza oleodinamica ............................................................................. 20
4.5.4. Sistema di misura della potenza elettrica ..................................................................................... 22
4.5.5. Sistema di misura della potenza propulsiva .................................................................................. 23
4.5.6. Sistema di misura della forza di traino .......................................................................................... 25
4.5.7. Layout complessivo dei sistemi di misura dei consumi energetici ................................................ 25
4.6. Analisi dei dati..................................................................................................................................... 27
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4.7. Indici di prestazione energetica.......................................................................................................... 28
4.7.1. Energy Consumption Indicator ...................................................................................................... 28
4.7.2. Fuel consumption indicator ........................................................................................................... 28
5. Risultati ........................................................................................................................................................29
5.1. Descrizione generale delle imbarcazioni da pesca monitorate .......................................................... 29
5.2. Valutazioni energetica nella fase di traino ......................................................................................... 30
5.3. Valutazioni energetica in fase di navigazione..................................................................................... 32
5.4. Confronto delle prestazioni energetiche ............................................................................................ 34
6. Discussioni e conclusioni .............................................................................................................................36
7. Sviluppi futuri ..............................................................................................................................................38
8. Bibliografia di riferimento ...........................................................................................................................39
Allegato 1. International Standard Statistical Classification of Fishing Gear (ISSCFG) della FAO.....................41
Allegato 2. Elenco imbarcazioni monitorate durante gli audit energetici........................................................43
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Abstract
The actual panorama of fishing industry is very problematic due to the contemporary action of many
factors. Overfishing and the actual economic crisis affect revenues, while the obsolescence of existing fishing
vessels which causes high fuel consumption, combined with the continuous rise up of the fuel price increase
management costs. So that, for many fishermen there is no profitability at the moment. Due to the
impossibility to have influence on the market, fishermen can only try to reduce management costs of their
activities, mainly related to the fuel cost and consumption. Actually there is no possibility to replace fishing
fleets with new and more efficient constructions due to last European Commission regulations. Fishermen
must reduce fuel consumption only by reducing fishing vessels energy usage. The total amount of energy
used by a fishing vessel will vary depend on the size (and engineering) of the vessel, weather conditions,
type and size of fishing gears, location, skill and knowledge. Furthermore, similar fishing vessels could have
different energy usage, due to different engineering solutions such as different hull design and propulsion
systems, different propeller type and size, different techniques and tactics.
To achieve energy saving on existing fishing vessels a methodological approach is necessary. First of all, it is
necessary to define the energy profile of the vessel. Once the energy profile is defined it is possible to state
how energy (and the fuel) is used and heavy energy users can be identified. For these energy users
technological improvements can be discussed and solution proposed; these solutions must be evaluated also
from an economical point of view with a business plan, taking into account economical savings and
investment costs.
The energetic profile is defined trough an Energy Audit, an engineering test for the monitoring of energy
usage during normal fishing activities. An Energy Audit template was conceived and applied to some fishing
vessels. The main goal is to define the energetic profiles of the Center Adriatic fishing fleet as a baseline for
further analysis, aimed mainly to find and evaluate improvements.
The energy audit is organized in few steps. A preliminary interview of fishermen is necessary to collect
information about vessel size, power, propulsion system, target species, activities, crew, machinery on
board etc. A measurement kit is prepared according to the vessel characteristics. During normal fishing
activities energy users are monitored with data collection software that controls and synchronizes the data
acquired. It is also necessary to write a registry event to relate specific energy usage to a particular event
(sailing, trawling, hauling, searching phases).
Data acquired is processed to de ne the energy consumption and the energy profile of the vessel. The energy
profile is defined using two energy performance indicators. With these indicators it is possible to evaluate
future improvements on the energy usage. The first indicator, named ECI ([kJ/(kW·kn)]), which is the overall
energy used standardized for the gross tonnage and the speed. The second is a fuel consumption indicator,
named FCI ([l/(h·kW·kn)]), which is the fuel consumption standardized for the gross tonnage and the speed.
Energy performance indicators, ECI and FCI, are defined both for steaming and trawling phases.
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During energy audits four parameters was measured: the fuel consumption, the power required for the
propulsion, the hydraulic power used by rope winch and net winch, electric power used by electric uses such
as water pumps for main deck, light, hotel etc. during the fishing cruise a GPS data logger measured speed,
course and position of the vessels.
The fuel consumption was measured using two portable ultrasonic flow meters for measuring of the fuel
flow rate to and from the main Diesel engine. Each flow meter uses two sensors working as sound
transmitters and receivers. Sensors receive the sonic impulse at different time due to the fact that one sonic
impulse is counter flow. This difference is directly related to the flow rate.
The power delivered from the main engine to the propeller for the propulsion thrust is measured with a
shaft power meter which has a battery powered shaft-mounted strain gauge. It utilizes a short range radio
transmission for data (torque and rotational speed) transfer from the rotating shaft to a data recorder.
Shaft rotational speed is measured by the recorder, which has an optical proximity sensor.
The hydraulic and electric power analyzer consists of a sensor array that provides flow and pressure from
the hydraulic pipe line, and two clamp-on ammeters for measuring the real electric power supply from the
alternator connected with the main diesel engine. Electronic load cells were used to measure the warp loads
during fishing operations. After shooting, load cells were mounted on the warps in order to measure the
total gear drag resistance. A personal computer automatically controls data acquisition and provide the
correct functioning of the system in real time through an appropriately developed software.
These results might suggest several ways for achieving fuel-use reductions: such as technical improvements
in the efficiency of the propulsion system, in particular in the engines and the propeller, substitution of
fishing gear types, and innovation and research into better fishing practices. They also must pay attention to
the courses, reducing speed with rough sea conditions. Other energy users (hydraulic and electric users) do
not seem to have too much influence in energy consumption, compared with propulsion system energy
consumption.
As a reaction to the energy audits and results obtained, fishermen were influenced and decided to act some
improvements, for example reducing steaming speed once they have seen how much the effective fuel
consumption is sensible to small reductions of the speed. A fisherman asked for an energy audit to decide if
it is better for his activity to use an auxiliary engine, or an hydraulic power generator coupled to the main
engine, to run an alternator for the electric power re-quest.
It is important for fishermen to know their fishing vessel energetic profile. Usually fishing vessels are not
efficient because of outdated technology. Defining a baseline, it is possible to evaluate and verify
improvements in the energy usage. Actually fishermen only can reduce energy usage because there is no
possibility at the moment to renew fleets, due to European Commission restrictions and to the costs, very
high at the moment referred to actual revenues. At the same time, new IMO regulations (International
Maritime Organization) impose less carbon footprint, so fishermen must modernize their vessels.
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1. Premessa
La rivoluzione tecnologica degli ultimi anni ha comportato un crescente utilizzo di energia. Ottimizzare i
consumi, senza diminuire il tenore di vita, è diventato indispensabile per razionalizzare i consumi energetici
ed evitare gli sprechi. Poiché l’energia attraversa tutte le fasi del processo produttivo di una impresa, essa
può essere utilizzata con ricadute positive sulla sicurezza interna, sull’ambiente esterno e sull’autonomia ed
organizzazione produttiva. Una eventuale razionalizzazione del consumo energetico comporta un
inevitabile riduzione delle emissioni inquinanti, alleggerendo una critica situazione ambientale (Notti et al.,
2011a; Sala et al., 2009a).
Il risparmio energetico (Energy Saving) può essere considerato una fonte di energia rinnovabile, immediata
ed accessibile a tutte le imprese, spesso con tempi di recupero dell’investimento inferiori a qualunque altra
tecnologia energetica. Per conseguire questo risparmio, le possibili forme di intervento possono essere: i)
recupero energetico; ii) razionalizzazione degli usi finali; iii) diversificazione energetica; iv) miglioramenti
tecnologici. Introdurre quindi un sistema di gestione dell’energia (Energy management) risulta una delle
iniziative più efficaci per migliorare l’efficienza energetica nelle imprese. L’energy management non nasce
solo per l’esigenza di diminuire le inefficienze energetiche nel rispetto di nuove norme di sicurezza e di
tutela ambientale, ma soprattutto per le opportunità connesse alle strategie di successo aziendale.
L’ostacolo principale all’incremento dell’efficienza energetica resta la mancanza di informazioni sulla
disponibilità di nuove tecnologie e sui costi dei propri consumi, così come l’insufficiente formazione di
Energy manager, responsabili per la conservazione e l’uso razionale dell’energia. I compiti di base
dell’Energy manager riguardano la redazione del bilancio energetico aziendale e l’individuazione e la
promozione di iniziative volte a razionalizzare i consumi.
Una razionalizzazione efficace del consumo energetico è realizzabile soltanto se vengono individuati i
fattori di spreco. Con l’esecuzione di un Audit Energetico (Energy Audit) si svolge un’indagine preliminare
necessaria ad individuare l’esistenza dei presupposti tecnici ed economici minimi per la predisposizione del
piano di lavoro. In generale la diagnosi traccia un quadro comprendente:
i)
una raccolta di dati ed informazioni al fine di effettuare un’analisi energetica interna ai vari processi
produttivi;
ii) una elaborazione dei dati raccolti e predisposizione del rapporto di Audit;
iii) individuazione delle aree di possibile intervento.
La Politica Comune della Pesca (PCP) dell’Unione Europea (UE), tramite il Regolamento (CE) Nr. 2371/2002
del 20/12/2002 e successive modifiche, fissa con l’art. 33 gli obiettivi generali per la conservazione e lo
sfruttamento sostenibile della pesca (Lucchetti e Sala, 2007; Sala et al., 2009b). Visti i recenti sviluppi della
situazione economica ed in particolare il drastico aumento del prezzo del carburante, l’UE ha avvertito la
necessità di adottare ulteriori misure a favore di un più rapido adeguamento della flotta da pesca
comunitaria all’attuale situazione.
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Il Regolamento (CE) n. 744/2008 del 24/07/2008, che istituisce un’azione specifica e temporanea intesa a
promuovere la ristrutturazione delle flotte da pesca della Comunità Europea colpite da crisi economica,
promuove gli Audit Energetici dei pescherecci al fine dell’elaborazione di piani di ristrutturazione e di
ammodernamento intesi alla riduzione del consumo energetico dei pescherecci, dei motori,
dell’apparecchiatura o degli attrezzi da pesca. Alla luce degli attuali aumenti dei costi energetici, l’analisi
energetica rappresenta una premessa necessaria per il mantenimento della competitività di una larga parte
di attività produttive e commerciali della flotta da pesca (Sala et al, 2011a; 2011b).
2. Introduzione
Amory Bloch Lovins, Presidente del The Rocky Mountain Institute, è solito dire “E' molto meno costoso e
sostanzialmente più responsabile dal punto di vista ambientale generare negaWatt piuttosto che
megaWatt”, seguendo questa filosofia si cercherà di incoraggiare il settore alieutico ad individuare ed
eliminare le possibili inefficienze energetiche del sistema “peschereccio”, mantenendo costante il livello
produttivo e la qualità dei servizi finali dell’impresa.
L’Audit Energetico costituisce il fulcro di una diagnosi energetica che si pone l’obiettivo di determinare in
che modo l’energia viene utilizzata a bordo di un peschereccio, quali sono le possibili cause degli sprechi ed
eventualmente quali interventi possono essere suggeriti al settore alieutico (Buglioni et al., 2011; Council
Directive 92/75/EEC, 1992; EC Reg.2371/2002; EC Reg. 744/2008; Sala et al., 2011a).
L’Audit Energetico della flotta da pesca è un insieme sistematico di rilievi, di raccolta dati ed analisi dei
parametri relativi ai consumi energetici e alle condizioni di esercizio dei pescherecci. Esso è definibile come
una "valutazione tecnico-economica dei flussi energetici" presenti in un peschereccio durante la sua
attività. I suoi obiettivi sono:
1) definire il bilancio energetico del peschereccio;
2) individuare gli interventi di riqualificazione tecnologica;
3) valutare per ciascun intervento le opportunità tecniche ed economiche.
Lo strumento principale per conoscere, e quindi intervenire efficacemente sulla situazione energetica di
una impresa di pesca, è quindi l'Audit Energetico che effettua un’analisi approfondita condotta attraverso
sopralluoghi presso l’unità produttiva da pesca ed esamina tutti i documenti a disposizione e forniti
dall’armatore. Vengono raccolti tutti i possibili parametri energetici delle utenze meccaniche, elettriche ed
oleodinamiche in termini di potenza, fabbisogno / consumo orario, fattore di utilizzo ed ore di lavoro.
Su questa base si procede nella costruzione dei modelli energetici (Sala et al., 2009a; 2011a; 2011b). Da tali
modelli è possibile quindi ricavare la ripartizione delle potenze e dei consumi per fascia oraria, stagionale e
per tipo di utilizzo (energia per la navigazione / pesca, l'illuminazione, il condizionamento e la refrigerazione
ed altri servizi di processo). La situazione energetica, riscontrata a bordo dei pescherecci, viene analizzata
criticamente e confrontata con parametri medi di riferimento al fine di individuare potenziali interventi
migliorativi.
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A seguito dell’Audit, per ogni intervento di miglioramento individuato, viene eseguito uno studio di
fattibilità tecnico-economica prima di procedere alla fase esecutiva (Buglioni et al., 2011; Sala et al., 2011a).
A Bruxelles, nel Maggio 2006, la DG-FISH della Commissione Europea ha organizzato un seminario dal titolo
“Energy efficiency in fisheries”. Alcune delle principali conclusioni del seminario sono state quelle di: 1)
definire un chiaro e scientificamente-fondato panorama della situazione attuale; 2) intraprendere studi che
possano fornire alle imprese del settore delle linee guida con le indicazioni sulle corrette pratiche di pesca e
tecnologie più efficienti in termini di costi energetici per unità di cattura; 3) ricercare tutte le potenziali
soluzioni che abbiano il fine di migliorare l’efficienza energetica dei pescherecci e degli attrezzi da pesca.
Mediante l'Audit Energetico si effettua un’analisi approfondita dell’unità produttiva da pesca a partire dalla
documentazione di bordo in possesso all’armatore. Durante l’attività della nave vengono raccolti tutti i
parametri energetici delle utenze meccaniche, elettriche ed oleodinamiche in termini di potenza. Su questa
base si procede nella costruzione dei modelli energetici. Da tali modelli è possibile quindi ricavare la
ripartizione delle potenze e dei consumi tra le diverse utenze. La situazione energetica, riscontrata a bordo
dei pescherecci, viene analizzata criticamente e confrontata con parametri medi di riferimento al fine di
individuare potenziali interventi migliorativi.
Il risultato di queste valutazioni consiste nella possibilità di definire il profilo energetico dell’imbarcazioni
monitorate. Dal profilo energetico, comunemente noto in altri ambiti della tecnica come certificazione
energetica, è possibile stabilire i margini di miglioramento ottenibili, da un punto di vista tecnico –
economico. Si ha inoltre una base di riferimento per valutare nel corso degli anni, attraverso successivi
audit energetici, lo stato ed il profilo energivoro dell’imbarcazione, dando così la possibilità all’armatore di
intervenire con tempestività sugli sprechi, ottenendo una riduzione dei consumi energetici.
3. Analisi dei presupposti, finalità ed obiettivi della ricerca
L’obiettivo principale è stato individuare e definire un approccio metodico alla valutazione dei consumi
energetici di una nave da pesca, per ottenere un modello di certificazione dello status energivoro
dell’imbarcazione attraverso la delineazione di un profilo energetico basato sui consumi riscontrati. Da tale
profilo si possono instituire confronti sulle prestazioni energetiche, attraverso la definizione di indicatori di
performance energetiche. Tali confronti possono essere svolti tra diverse imbarcazioni oppure per la stessa
imbarcazione, allo scopo di evidenziare il mutamento del profilo energivoro, conseguente ad eventuali
modifiche apportate. Il modello di Audit Energetico istituito è stato strutturato in quattro fasi principali: 1)
Analisi e determinazione del profilo energivoro del peschereccio; 2) Identificazione del/degli utenti
maggiormente energivori; 3) Analisi tecnica sulle prestazioni del/degli utenti evidenziati; 4) Analisi
tecnico/economica sulle possibilità di efficientamento energetico.
Allo scopo di rappresentare in modo chiaro ed efficace il profilo di un peschereccio sono stati definiti due
indici energetici. L’indice ECI “Energy Consumption Indicator” definisce la quantità di energia richiesta per
unità di potenza e di velocità, mentre l’indice FCI “Fuel Consumption Indicator” indica il consumo di
combustibile sostenuto per unità di potenza e di velocità (Sala et al., 2011b). Entrambi gli indici sono stati
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calcolati per le due principali fasi di pesca, la navigazione da e per la zona di pesca ed il traino dell’attrezzo
da pesca. Durante le prove in mare è stato possibile dare indicazioni ai comandanti circa le performance
dell’apparato propulsivo, sulla base delle quali essi hanno considerato l’ipotesi di variare le loro pratiche di
pesca soprattutto dal punto di vista delle velocità operative (velocità di traino e velocità di navigazione). In
altri casi il comandante ha potuto valutare l’opportunità di ottimizzare l’apparato propulsivo sostituendo
l’elica con una più adatta e tale da consentire una sensibile riduzione dei consumi durante la fase di pesca.
L’analisi dei consumi svolta ha permesso di ripartire con precisione i fabbisogni energetici tra le differenti
utenze. A seconda della realtà in esame, il check-up energetico e l’esperienza acquisita hanno consentito la
previsione di possibili misure tecniche atte a ridurre i consumi energetici.
4. Materiali e metodi
Considerata la complessità delle realtà esistenti (numero di operatori presenti nelle Marche, presenza di
licenze multiple, disponibilità degli operatori a consentire l’indagine energetica) si è individuato un
campione di imbarcazioni commerciali quanto più possibile rappresentativo dei sistemi di pesca presenti
nelle marinerie marchigiane (Lucchetti e Sala, 2011). Le imbarcazioni monitorate fanno parte della flotta di
stanza nel porto di Ancona e la loro scelta è stata determinata in modo tale da coprire statisticamente in
maniera pesata ciascun sistema di pesca.
Per valutare l’efficienza energetica dei motopescherecci monitorati, sono state effettuate delle uscite in
mare durante le normali giornate lavorative di pesca. Sulla base degli indici di riferimento e dei
dati/informazioni energetiche raccolte durante la prima fase investigativa, è stata eseguita un’analisi
sinottica delle varie componenti (utenze meccaniche, elettriche ed oleodinamiche) al fine di determinare i
consumi energetici dei singoli dispositivi considerando il contesto più ampio del sistema “peschereccio”. A
valle dell’Audit Energetico è stato possibile identificare potenziali azioni, rivolte alla riduzione del consumo
di energia primaria e all’accrescimento dell’efficienza energetica (Notti et al., 2011b; Sala, 2002; Sala et al.,
2008b; Sala et al., 2010a).
4.1. Scelta del campione di pescherecci da monitorare
L’indagine è stata eseguita su un campione di pescherecci con caratteristiche diversificate sia in relazione
alla tipologia di pesca che alla stazza e potenza del peschereccio. In Tabella 1, sono riportate le
caratteristiche tecniche e la composizione percentuale della flotta peschereccia nelle Marche suddivisa per
sistemi di pesca (flotta attiva al 31/12/2007 – Fonte MIPAAF-IREPA).
Nella Regione Marche, i sistemi di pesca Strascico e Volante a coppia rappresentano insieme circa il 77% del
GT (Gross Tonnage) ed il 58% della Potenza Motore (kW) totale. Considerata l’importanza di queste due
classi, nel presente progetto è stato monitorato un campione di pescherecci rappresentativo di ciascuno
dei due sistemi di pesca. Entrambe le classi sono state disaggregate in modo da ottenere delle sub-unità
modulari (clusters) rappresentative ed omogenee di un certo valore di GT e di kW. In base a questa
stratificazione, è stata garantita una prima fase in cui ciascuna sub-unità è stata monitorata a bordo al fine
di raccogliere tutti i dati di consumo delle utenze meccaniche, elettriche ed oleodinamiche.
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Tabella 1. Caratteristiche tecniche e composizione percentuale della flotta peschereccia nella Regione
Marche suddivisa per sistemi di pesca (flotta attiva al 31/12/2007 – Fonte MIPAAF-IREPA).
Sistema di Pesca
Unità
Potenza
motore
Stazza
Nr.
%
GT
%
TSL
%
kW
%
Strascico
188
20.8
11648
62.5
8246
59.5
44410
46.7
Volante a coppia
24
2.6
2696
14.5
2127
15.4
11542
11.8
Draghe idrauliche
219
24.2
3371
18.1
2433
17.6
23363
24.0
Piccola pesca
463
51.1
723
3.9
926
6.7
14282
14.7
Polivalenti passivi
4
0.4
46
0.2
39
0.3
665
0.7
Palangari
8
0.9
150
0.8
83
0.6
2087
2.1
906
100
18634
100
13854
100
96349
100
Totale
4.2. Definizione delle attività di pesca
Nel presente paragrafo sono descritte le attività di pesca a strascico e a volante che pur avendo diverse
specie target sono accumunate da simili fasi operative, ognuna delle quali è caratterizzata da un diverso
profilo energetico (Eigaard et al., 2011; Sala et al., 2011a). Per lo specifico scopo della ricerca si è ritenuto
ragionevole dividere l’attività di pesca nelle fasi di navigazione e di traino dell’attrezzo da pesca.
4.2.1. Fase di navigazione
In questa fase, il peschereccio naviga per e dalla zona di pesca ad una velocità costante che varia da 9 a 11
nodi in funzione delle caratteristiche prestazionali del natante e dell’esperienza del comandante (Figura 1).
La durata della navigazione è direttamente legata sia alla distanza della zona che il peschereccio intende
raggiungere sia alla velocità adottata.
Figura 1. Pescherecci “volante a coppia” durante la fase di navigazione.
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Appare chiaro, dopo le considerazioni appena fatte, che, a seconda del tipo di nave, il tempo impiegato per
la navigazione alla zona di pesca può rappresentare una parte più o meno grande del tempo
complessivamente richiesto dall’esecuzione di tutta la campagna di pesca. Per i pescherecci a strascico, la
fase di navigazione giornaliera complessiva è sicuramente più breve di quella dei pescherecci a volante,
dove circa metà del tempo lavorativo viene trascorso ad alta velocità (9-11 kn) alla ricerca del banco di
pesce azzurro. Per le imbarcazioni a strascico, normalmente la fase di navigazione ha una durata di circa il
15% dell’intera giornata di pesca (Sala et al., 2010b). In entrambi i sistemi di pesca, arrivati nella zona di
pesca, il comandante provvede a ridurre i giri del motore per rallentare la corsa della nave. Normalmente il
peschereccio ha la necessità di arrivare quanto prima alla zona di pesca allo scopo di raggiungere per primo
i punti migliori ove effettuare la calata della rete. In modo analogo, esso deve rientrare in porto prima dei
suoi concorrenti allo scopo di proporre il pescato, usufruendo di migliori condizioni di mercato. Questa
necessità impone al comandante di dover sostenere velocità di navigazione elevate e perciò dispendiose.
Tuttavia, considerando la forte dipendenza del consumo di combustibile dalla velocità della nave è
fondamentale determinare la velocità ottimale di navigazione, come compromesso tra minor tempo di
navigazione e contenimento dei consumi.
4.2.2. Fase di calo della rete in mare
Raggiunta la zona di pesca, il comandante provvede a ridurre il numero di giri del motore e,
successivamente, a disinnestare l'elica per arrestare la nave. Ha quindi inizio la fase di cala della rete
tramite la posa manuale in acqua del sacco. Tutto l’equipaggio è coinvolto in questa fase. Il comandante,
tramite la manetta del motore, imprime all’imbarcazione intermittenti spostamenti in avanti per evitare
possibili interferenze tra rete ed elica. Durante le operazioni di cala, un marinaio sta al comando del
verricello salparete mentre gli altri sono impegnati nel controllo dei vari componenti dell’attrezzatura da
pesca. La rete si distende progressivamente in acqua ed i calamenti entrano in tensione per l’azione
idrodinamica dell’acqua sulla rete, dovuta al moto in avanti della nave (Figura 2). Successivamente ha inizio
lo svolgimento dei cavi di acciaio, che viene effettuato portando l’imbarcazione ad una velocità di circa 4-5
nodi e lasciando il tamburo del verricello salpacavi in posizione di folle. Calata in mare la quantità di cavo
richiesta dalla profondità del fondale, si bloccano i tamburi del verricello.
4.2.1. Fase di traino della rete
Quando tutta l'attrezzatura da pesca è in acqua, ha inizio il traino della rete, che viene condotto a velocità
di 4-5 nodi. Il traino dell’attrezzo da pesca può durare da poco meno di un’ora, come nel caso delle
imbarcazioni che praticano la pesca “volante a coppia”, a più di tre ore nel caso dello strascico. Il
comandante, in base al tipo di attrezzo, alle condizioni meteo-marine e all’esperienza maturata, decide la
velocità e la durata della fase di traino. Benché la velocità sia notevolmente inferiore a quella sostenuta
durante la navigazione, la forza di traino, dovuta alla resistenza all’avanzamento dell’attrezzo da pesca,
richiede al motore principale un elevato valore di potenza con conseguente elevato consumo di
combustibile. L’aumento energetico richiesto al motore è testimoniato anche dalle maggiori temperature
dei gas di scarico.
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4.2.2. Fase di salpamento della rete
Terminato il traino, iniziano le operazioni di recupero della rete. Dopo aver ridotto la velocità e
praticamente fermato l’imbarcazione, inizia il recupero dei cavi di acciaio tramite il verricello salpacavi.
Successivamente, per salpare la rete (Figura 2b), viene utilizzato il verricello salpareti oppure una trinca
azionata da una campana di tonneggio. La fase finale della salpa corrisponde allo svuotamento del sacco
effettuato tramite l'ausilio della ghia che, attraverso una carrucola posta sull'estremità dell’arcone di
poppa, è azionata con la campana di tonneggio del verricello salpacavi.
(a)
(b)
Figura 2. Particolari di alcune fasi dell’attività di pesca: (a) fase di calo in mare di una rete a strascico; (b) fase di
salpamento della rete mediante verricello salparete.
4.3. Definizione dei layout energetici dei pescherecci monitorati
Il peschereccio è una macchina meccanica che ha bisogno di energia, sotto diverse forme, per assolvere ai
suoi compiti. Nella totalità dei casi, nelle marinerie marchigiane, la produzione di energia è affidata ad un
motore principale, costituito da un motore a combustione interna a ciclo Diesel. Questo motore deve
fornire tutta l’energia necessaria alla propulsione, alle operazioni di pesca e a tutti gli altri servizi di bordo.
Il motore principale può essere coadiuvato o sostituito da altri generatori ausiliari presenti a bordo per i
servizi e/o per le emergenze di bordo, anche se non possono provvedere alla propulsione. I motori Diesel
sono normalmente utilizzati sulle imbarcazioni da lavoro, ed in particolare nel settore della pesca, perché
caratterizzati dal contenimento dei costi di gestione, dall’economia e dall’affidabilità d’esercizio. La
conversione da energia chimica a energia meccanica operata da un motore a combustione interna
comporta inevitabili perdite energetiche, espresse quantitativamente dal rendimento globale del motore. I
pescherecci utilizzano essenzialmente motori Diesel a quattro tempi, semi-veloci o veloci, con potenze
minime di poche decine di kW e potenze massime di qualche migliaio di kW. I progressi tecnologici
registrati nel corso degli ultimi anni, hanno determinato, per questa tipologia di motori, dei risultati
rilevanti, specie in termini di rendimento globale che si è attestato attorno a valori del 40%. Questa classe
di motori vengono alimentati con il gasolio marino, caratterizzato da un “potere calorifico inferiore (PCI)” di
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circa 42.7 MJ/kg. Il potere calorifico esprime la quantità unitaria di energia in input al sistema energetico
“peschereccio”. Mediante la misurazione del gasolio consumato si può dunque ottenere la quantità totale
di input energetico.
Durante le fasi operative che caratterizzano l’attività del peschereccio, questa energia viene suddivisa tra gli
utenti energetici che principalmente sono: 1) apparato di propulsione; 2) verricello salpacavi e verricello
salparete; 3) cella frigorifera; 5) impianto elettrico; 6) pompe idrauliche di servizio; 7) pompa di sentina.
L’energia spesa a bordo per le attività di pesca viene ripartita tra utenti meccanici, oleodinamici ed elettrici.
Tali flussi di energia costituiscono l’output energetico da misurare. La performance energetica del
peschereccio è determinata dal confronto tra l’input e gli output energetici.
Ciò comporta la necessità di misurare i tre principali flussi energetici in output che alimentano tutte le
utenze durante le attività di pesca, contemporaneamente alla misura del consumo di combustibile
dell’imbarcazione. Per tale motivo negli audit svolti è stato predisposto un sistema di misurazione di tutti i
principali flussi energetici. Data la necessità di analizzare un ampio numero di pescherecci si è optato per
strumenti di misura portatili, potendo così applicare i dispositivi sulle diverse imbarcazioni senza la
necessità di effettuare interventi invasivi dal punto di vista impiantistico e nel contempo passare in poco
tempo da un’imbarcazione all’altra. Nelle imbarcazioni monitorate meno recenti e di dimensioni ridotte il
motore principale alimenta tutte le utenze di bordo (Figura 3a). A poppavia del motore è posizionato il
riduttore di giri che tramite l’asse elica aziona l’elica di propulsione. La presa di forza di proravia del motore
alimenta tutta una serie di utenze che possono essere riassunte nel breve elenco non esaustivo: pompe
idrauliche, pompe oleodinamiche generatori di corrente elettrica, sia continua che alternata, compressori
frigoriferi, ecc. Il motore ausiliario è messo in funzione solo in caso di manutenzione e/o avarie.
Normalmente esso ha la possibilità di alimentare tutti gli impianti di bordo in rispetto al motore principale.
Un tipo di layout diffuso soprattutto tra le imbarcazioni più recenti e quelle di dimensioni più importanti è
quello rappresentato in b in cui il motore principale provvede ad alimentare l’apparato propulsivo e
l’impianto oleodinamico, mentre un motore ausiliario genera energia elettrica per le utenze elettriche
come i compressori frigo della cella frigorifera e le utenze in plancia di comando Figura 3b.
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Utenti elettrici
 Illuminazione
 Compressore cella frigo e
macchina del giaccio
 Pompe idrauliche
 Hotel
 …
ALTERNATORE/
DINAMO
Pompa
oleodinamica
MOTORE AUSILIARIO
MOTORE
PRINCIPALE
ALTERNATORE
(a)
MOTORE AUSILIARIO
Pompa
oleodinamica
MOTORE AUSILIARIO
(b)
ALTERNATORE
MOTORE
PRINCIPALE
ALTERNATORE
Riduttore
Elica
Servizi di emergenza
 Pompe di sentina
 Strumentazione di bordo
 Illuminazione di emergenza
 …
Utenti elettrici
 Illuminazione
 Compressore cella frigo e
macchina del giaccio
 Pompe idrauliche
 Hotel
 …
Riduttore
Elica
Servizi di emergenza
 Pompe di sentina
 Strumentazione di bordo
 Illuminazione di emergenza
 …
Figura 3. Layout di una sala macchine in una nave meno recente e di dimensioni ridotte (a), in questa configurazione il
motore principale alimenta tutte le utenze di bordo; (b) layout di una sala macchine diffuso tra le imbarcazioni più
recenti e di dimensioni maggiori, il motore principale provvede ad alimentare l’apparato propulsivo e l’impianto
oleodinamico, mentre un motore ausiliario genera energia elettrica per le utenze elettriche.
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4.4. Descrizione dell’Audit energetico e piano di lavoro tecnico-scientifico
Nel presente progetto si è individuato un campione di trenta imbarcazioni commerciali quanto più possibile
rappresentativo dei principali sistemi di pesca strascico e volante. Al fine di valutarne l’efficienza energetica
sono state svolte delle uscite in mare effettuate durante le normali giornate lavorative di pesca. Le imprese
non direttamente coinvolte, sono state invitate, nella persona dell’armatore o comandante, a partecipare
ad alcune riunioni al fine di fornire loro tutte le indicazioni tecnico-scientifiche delle prove in campo. Il
piano di lavoro tecnico-scientifico di ogni Audit energetico è stato suddiviso nelle seguenti quattro fasi: 1)
intervista dell’armatore/comandante, 2) installazione del sistema di misurazione, 3) raccolta dati, 4) analisi
dei dati e redazione del rapporto di prova.
4.4.1. Fase 1: Intervista preliminare
Da un primo contatto con l’armatore/comandante, attraverso un’intervista preliminare, si raccolgono le
informazioni sull’imbarcazione, sul tipo di attività svolta, sull’equipaggio sulle pratiche adoperate a bordo
nell’utilizzo dei vari utenti. Le interviste sono state svolte a bordo dell’imbarcazione da pesca, compiendo
un vero e proprio sopralluogo.
4.4.2. Fase 2: Installazione del sistema di misura
Durante le uscite in mare è stato impiegato un sistema di misura dei parametri energetici che di volta in
volta veniva personalizzato per essere adattato alle condizioni impiantistiche del peschereccio in esame. Il
sistema di misura consente di misurare tutti i flussi energetici di bordo. Per l’installazione di alcuni
componenti, come nel caso del dispositivo di misura della potenza oleodinamica, è stato necessario
l’intervento di un’officina meccanica specializzata.
4.4.3. Fase 3: Raccolta dati durante l’attività di pesca commerciale
Dopo aver completato l’installazione del sistema di misura si usciva in mare per la raccolta dei parametri
energetici. Il peschereccio veniva monitorato durante tutta la sua attività lavorativa, iniziando le
registrazioni dei parametri operativi fin dalla partenza del motopeschereccio dal porto. Durante la giornata
di pesca i parametri venivano registrati automaticamente dal sistema di misura mediante l’utilizzo di uno
specifico software sviluppato dal CNR-ISMAR di Ancona. Inoltre, il personale scientifico imbarcato annotava
periodicamente su appositi registri cartacei una sintesi dei parametri rilevati. In particolare si prendeva
nota dei vari eventi che potevano essere rilevanti nelle successive analisi energetiche, come ad esempio
l’orario di inizio e fine cala, l’utilizzo dei verricelli, l’inizio e la fine di un trasferimento, etc.
4.4.4. Fase 4: Analisi dei dati raccolti e redazione del rapporto di prova
I dati raccolti venivano analizzati successivamente in istituto al fine di definire i profili energetici di ogni
peschereccio in relazione alle due principali fasi operative prese come riferimento: fase di navigazione e
fase di traino. I risultati ottenuti sono stati anche utilizzati per redigere un rapporto di prova ove venivano
evidenziate possibili inefficienze e le loro eventuali azioni correttive.
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4.5. Descrizione del sistemi di misurazione utilizzati
Il sistema di misura si compone principalmente di un misuratore di combustibile, un misuratore di portata e
pressione idraulica, un voltmetro, un amperometro, un dinamometro ed un torsiometro.
4.5.1. Sistema di misurazione del consumo di combustibile
Il circuito di alimentazione del motore principale è costituito da un ramo di mandata del combustibile (dalle
casse al motore) ed un ramo di ritorno (dal motore alle casse gasolio). Per questo motivo, la misurazione
del consumo di combustibile è stata effettuata adoperando due flussimetri ad ultrasuoni della ditta
Hendress & Hauser Modello Prosonic Flow 93T (Figura 4). Il consumo effettivo di combustibile è
determinato dalla differenza della portata di mandata meno quella di ritorno.
S1
S2
(a)
(b)
(c)
Figura 4. Sistema di misurazione del consumo di combustibile della ditta Hendress & Hauser Modello Prosonic Flow
93T. Durante gli Audit energetici venivano utilizzati due sistemi completi (a) e (b) applicati alla linea di mandata e di
ritorno del carburante dal serbatoio al motore. I due sensori ad ultrasuoni (S1 ed S2), mediante cavi corazzati,
trasmettono i segnali di lettura al datalogger (c) per la visualizzazione e la registrazione dei dati di flusso di carburante.
Il flussimetro è costituito da un staffa di montaggio (clamp) che viene fissata alla condotta di gasolio
misurazione e da due sensori acustici ad ultrasuoni che sono sistemati nelle apposite sedi ricavate nella
staffa (Figura 4). Ognuno dei due sensori acustici scambia un impulso sonoro con l’altro ricevendo e
trasmettendo allo stesso tempo (Figura 6). Tali impulsi avranno però tempi di percorrenza diversi perché la
velocità di propagazione del segnale sonoro sarà influenzata dalla velocità di deflusso del gasolio all’interno
della tubazione (Figura 5). L’impulso che ha direzione di propagazione coerente con il deflusso del
combustibile avrà un tempo di percorrenza inferiore al tempo di percorrenza dell’impulso che viaggia in
direzione opposta.
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La differenza di questo tempo è proporzionale con la velocità di deflusso del gasolio all’interno della
tubazione (Figura 5). Fondamentalmente i dati richiesti dall’unità di calcolo sono il diametro, lo spessore e il
tipo di materiale del tubo e la velocità di propagazione del suono all’interno del fluido e all’interno del tubo.
Tramite queste informazioni, il datalogger elabora i dati inseriti e quelli acquisiti, restituendo l’acquisizione
in termini di portata volumetrica (l/h).
Tuttavia in alcune imbarcazioni questo sistema non è stato utilizzato in quanto si è fatto uso di un sistema
fisso installato su alcuni motopescherecci (Figura 6 e Figura 7) nell’ambito del progetto di ricerca ESIF
“Energy Saving in Fisheries” finanziato dalla Comunità Europea (Sala et al., 2010b; 2011a).
a
b
Q
v
A
Primo sensore
Secondo sensore
Portata volumetrica
Velocità di deflusso
Differenza tempi di transito (
Sezione del tubo
)
Figura 5. Principio di funzionamento del flussimetro tipo Prosonic Flow 93T della ditta Hendress & Hauser.
(a)
(b)
(c)
Figura 6. Sistema installato dal CNR-ISMAR di Ancona a bordo di alcuni motopescherecci durante il Progetto EU-ESIF.
Sensore di misura di portata massica Coriolis (a), utilizzato per la misurazione del consumo di carburante installato a
bordo di un motopeschereccio della marineria di Ancona. Multi Channel Recorder (b), installato in plancia ed utilizzato
per la visualizzazione e memorizzazione dei dati di consumo di carburante; (c) GPS data logger, utilizzato per la
memorizzazione dei dati di velocità e posizione nave.
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Figura 7. Sensori installati nella sala macchine di un peschereccio della marineria di Ancona per la misurazione,
secondo il principio di Coriolis, della portata massica di carburante nel circuito di mandata e ritorno.
4.5.2. Sistema di misura della posizione, rotta e velocità dei pescherecci
Mediante l’utilizzo di un GPS è stato possibile registrare la posizione, la rotta e la velocità dei pescherecci
durante tutta la durata delle attività in mare. I dati di navigazione hanno particolare importanza per l’analisi
dei dati e per la ricostruzione della giornata di lavoro: in particolare la velocità della nave è fondamentale in
tutte le considerazioni energetiche.
4.5.3. Sistema di misura della potenza oleodinamica
Il circuito di potenza oleodinamico è normalmente alimentato dal motore principale e serve le varie utenze
dislocate nei vari ambienti di lavoro. L’energia oleodinamica in un peschereccio tipo è principalmente
utilizzata dal verricello salpareti e dal verricello salpacavi.
L’utilizzo di un impianto di potenza oleodinamico ha il vantaggio di poter disporre di elevata potenza con
minimi ingombri e con la flessibilità di sistemare i vari componenti in diverse posizioni tra loro indipendenti.
Gli impianti oleodinamici hanno valori di efficienza energetica non molto alti e dell’ordine dell’60%. La
misurazione della portata e pressione del circuito oleodinamico consente di determinare la potenza
oleodinamica effettiva assorbita durante l’attività di pesca.
Il sistema di misura è formato da un corpo metallico su cui sono installati due sensori: un flussimetro
volumetrico ed un sensore di pressione piezoelettrico (Figura 8). Il blocco viene inserito nel circuito
oleodinamico subito a valle della pompa. Il flussimetro è messo in rotazione dal deflusso dell’olio idraulico e
la velocità di rotazione è proporzionale alla misura della portata volumetrica del fluido.
La pressione è determinata dal sensore piezoelettrico che trasforma la deformazione, conseguente
all’azione del fluido sulla superficie del sensore stesso, in un segnale elettrico di corrente proporzionale alla
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pressione stessa. La potenza oleodinamica impiegata durante l’attività di pesca può essere ottenuta
⁄
mediante la formula
dove la potenza (P) è espressa in kW, la pressione (p) in bar e la
portata volumetrica (Q) in litri/minuto.
Le misure di pressione e di portata del circuito oleodinamico sono acquisite tramite un’unità centrale
portatile o datalogger (Figura 8), che registra automaticamente i dati ad un rate di 1 ciclo/secondo.
(a)
(c)
(b)
(d)
Figura 8. Rotametro e pressostato per la misura della potenza oleodinamica. Il blocchetto in acciaio cromato (a)
contiene al suo interno un rotametro (b) per la misura della portata ed un pressostato per la misura della pressione
del circuito. Nei pescherecci monitorati, il dispositivo veniva montato sul circuito idraulico di potenza (c) e collegato al
datalogger di acquisizione dati (d).
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4.5.4. Sistema di misura della potenza elettrica
L’energia elettrica creata a bordo viene poi distribuita, tramite il quadro principale, a tutte le utenza.
Normalmente abbiamo due circuiti elettrici, uno a corrente continua di 24 V per gli strumenti elettronici di
navigazione e l’illuminazione ed un secondo circuito di potenza a corrente alternata di 220 V.
Un paio di alternatori, generalmente trascinati dal motore principale oppure tramite motore ausiliario,
provvedono alla generazione di corrente elettrica. La trasformazione dell’energia meccanica in energia
elettrica è caratterizzata da un rendimento che nelle migliori condizioni si attesta intorno al 90-95%.
L’analisi della potenza elettrica utilizzata è stata effettuata mediante la misura della tensione e della
corrente in uscita dall’alternatore.
La tensione è nota dai quadri della strumentazione di bordo presenti in plancia di comando, mentre la
corrente è stata misurata mediante l’utilizzo di pinze amperometriche assimilabili ad un trasformatore con
nucleo ferromagnetico (Figura 9). La corrente presente nel cavo produce una forza elettromotrice indotta
proporzionale alla corrente stessa. I dati di potenza elettrica ed oleodinamica sono acquisiti tramite
un’unità centrale portatile (Figura 9), che riceve infatti in ingresso oltre ai segnali dei sensori di corrente
provenienti dalle pinze amperometriche anche quelli dei sensori di pressione e di portata del circuito
oleodinamico (vedi § 4.5.3 Sistema di misura della potenza oleodinamica).
(a)
(b)
Figura 9. Particolare delle pinze amperometriche (a) per la misurazione della corrente alternata di bordo. Durante gli
Audit energetici le pinze venivano montate sui cavi di uscita dell’alternatore. Il datalogger di acquisizione dati (b)
veniva utilizzato per la registrazione dei dati sia della potenza elettrica che oleodinamica (vedi § 4.5.3 Sistema di
misura della potenza oleodinamica).
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4.5.5. Sistema di misura della potenza propulsiva
L’apparato propulsivo provvede a generare, mediante la rotazione dell’elica, la spinta necessaria per
l’avanzamento dell’imbarcazione. Il sistema di propulsione è l’utente energetico più importante, nel senso
che richiede la maggior parte dell’energia prodotta dal peschereccio durante tutte le fasi che compongono
l’attività di pesca. In Figura 10 vengono riportati i principali elementi che costituiscono l’apparato
propulsivo. Il motore principale genera la potenza meccanica che viene trasferita all’elica attraverso il
riduttore/invertitore e l’asse elica. L’invertitore/riduttore riduce il numero di giri ed aumenta la coppia
motrice per consentire il corretto funzionamento dell’elica in ogni condizione operativa. L’invertitore è un
trasformatore meccanico di potenza con efficienza molto alta (circa del 98%). La determinazione della
potenza assorbita dall’apparato propulsivo si effettua misurando la coppia motrice ed il numero di giri
dell’albero portaelica (componente nr. 5 in Figura 10). Tali misurazioni sono state effettuate mediante
l’utilizzo di un torsiometro portatile Torque Speed Power Trials Kit della ditta Datum Industrial. La misura
della coppia motrice si basa sulle deformazioni rilevate da un apposito estensimetro (strain gauge) incollato
sulla superficie dell’albero con adesivo a base di ciano-acrilato (Figura 11).
Figura 10. Layout dell’apparato propulsivo. I principali elementi che costituiscono l’apparato propulsivo sono motore
diesel (1), volano (2), flangia di accoppiamento (3), riduttore invertitore (4), asse intermedio (5), pressatrecce (6),
paratia del pressatrecce (7), astuccio (8), elica (9).
La zona dell’albero individuata deve essere preliminarmente preparata per accogliere lo strain gauge
(Figura 11), costituito da un circuito elettrico del tipo a “ponte di Wheatstone” (Figura 11). Esso è in grado
di percepire la deformazione torsionale dell’albero causata dall’applicazione della coppia motrice del
motore. Tale deformazione produce uno sbilanciamento del circuito elettrico dell’estensimetro causando
una variazione della tensione elettrica in uscita dal sensore. Tale variazione è proporzionale alla coppia
motrice che ha generato la deformazione stessa.
Contemporaneamente un misuratore di giri determina la velocità di rotazione dell’albero portaelica (Figura
12). Il sistema elettronico acquisisce e sincronizza i due valori di momento torcente e numero di giri per poi
calcolare la potenza disponibile all’elica. I dati di coppia motrice e velocità di rotazione sono quindi inviati
ad un’unità di acquisizione collegata ad un Personal Computer che li registra automaticamente ad un rate
di 1 ciclo/secondo.
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(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 11. Preparazione e montaggio del torsiometro portatile Torque Speed Power Trials Kit della ditta Datum
Industrial per la misura della coppia dell’albero motore di un peschereccio. La superficie di applicazione dell’asse
veniva inizialmente pulita e lucidata (a). Successivamente l’estensimetro (b) veniva incollato sull’asse (c). Il
posizionamento dell’estensimetro veniva effettuato in modo tale da averlo in allineamento con l’asse (d).
TW
RR
CF
Figura 12. Il connettore dell’estensimetro, mostrato in Figura 11, viene collegato ad un trasmettitore wireless (TW)
che trasmette via radio al ricevitore (RR) i dati di deformazione dell’asse causata dall’applicazione della coppia motrice
da parte del motore. Ad un contrappeso di bilanciamento viene applicato un vetro catarifrangente (CF) che consente
la misura della velocità di rotazione dell’asse, anch’essa trasmessa via radio dal trasmettitore.
24 di 43
4.5.6. Sistema di misura della forza di traino
Durante le uscite effettuate, sono state misurate le forze agenti sui due cavi di traino. In particolare sono
stati utilizzati dinamometri elettronici del tipo illustrato in Figura 13. Una ganascia serracavi, particolare in
alto a sinistra in Figura 13, viene utilizzata per vincolare la cella di carico al cavo di traino. L’altra estremità
della cella viene collegato ad una catena ancorata a sua volta su di un punto fisso della nave.
Figura 13. Dinamometro elettronico (strain gauges) per la misurazione delle forze di traino. I dati vengono inviati via
cavo ad un sistema di acquisizione dati che li registra in tempo reale su Personal Computer.
4.5.7. Layout complessivo dei sistemi di misura dei consumi energetici
In Figura 14 è rappresentato il tipico layout di misura riscontrato nei diversi monitoraggi eseguiti. La figura
schematizza la disposizione ed i vari collegamenti effettuati per l’acquisizione dei diversi parametri
energetici. Si possono notare, in corrispondenza della cassa di gasolio, il condotto di mandata del
combustibile dove è installato il primo flussimetro e il circuito di ritorno del combustibile dove è installato il
secondo flussimetro (Figura 14). Il torsiometro con contagiri è applicato all’albero intermedio. Mediante il
trasmettitore, i dati di coppia motrice e velocità di rotazione dell’albero vengono inviati via onde radio al
ricevitore e registrate su di un Personal Computer.
A proravia del motore principale, mediante la presa di forza, vengono trascinati sia la pompa oleodinamica
che i generatori elettrici. Mediante il datalogger (Figura 9), i dati energetici oleodinamici ed elettrici sono
monitorati e gestiti. Durante la fase di traino della rete, due dinamometri sono applicati ai cavi di traino per
la misurazione della forza di traino, dovuta alla resistenza dell’attrezzo da pesca adoperato. Il sistema di
misura è infine corredato da un GPS per la determinazione delle coordinate, della rotta e della velocità che
caratterizzano ogni istante della giornata di pesca.
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Figura 14. Layout complessivo dei sistemi di misurazione dei consumi energetici.
Con riferimento alla Figura 15, schematizzando, a partire dall’input energetico rappresentato dal
combustibile, il motore principale converte energia termica in energia meccanica, la quale viene assorbita
per la maggior parte dall’apparato propulsivo e dalle utenze elettriche ed oleodinamiche.
Il potenziale energetico è rappresentato dal “potere calorifico inferiore” del combustibile, che bruciando
sviluppa energia termica. Misurando il consumo energetico dell’apparato propulsivo, delle utenze
elettriche e oleodinamiche, e contemporaneamente il consumo di carburante del motore principale, si
determina la mappa dei consumi energetici delle diverse tipologie di utilizzatori, potendo nel contempo
attribuire ad ognuno di essi il corrispondente consumo di combustibile.
Combustibile
Utenze elettriche
Apparato
Motore
propulsivo
principale
Utenze oleodinamiche
Figura 15. Layout energetico generale di un motopeschereccio.
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4.6. Analisi dei dati
Le grandezze di interesse sono ottenute dall’utilizzo simultaneo di diversi strumenti, quindi in fase di
acquisizione è stato importante prevedere la loro sincronizzazione. A questo scopo, durante le prove in
mare, è stato sviluppato uno specifico software di acquisizione e post-processing per la registrazione
automatica e sincronizzazione di tutti gli strumenti. In Tabella 2 sono riepilogate le grandezze ottenute a
partire dai rispettivi parametri misurati. Dall’elaborazione dei dati si ottengono i valori di potenza fornita
all’elica PD, potenza assorbita dal circuito oleodinamico POL, potenza assorbita dal circuito elettrico PEL e
consumo di combustibile del motore principale FC. Mediante integrazione matematica si ottiene il
corrispettivo energetico delle potenze ottenute (Tabella 3).
Tabella 2. Determinazione delle potenze in gioco
Parametro misurato
Grandezza ottenuta
Simbolo
Portata combustibile mandata motore
Consumo di combustibile
FC
Potenza all’asse
PD
Potenza oleodinamica
POL
Potenza elettrica
PEL
Portata combustibile ritorno motore
Momento torcente all’asse
Numero di giri elica
Portata circuito idraulico
Pressione circuito idraulico
Tensione elettrica
Corrente elettrica
Tabella 3. Determinazione dei contributi energetici di ogni utente.
Parametro misurato
Grandezza ottenuta
Potenza disponibile
Consumo energetico per la propulsione
Een
Consumo energetico per utenti oleodinamici
Eol
Consumo energetico per utenti elettrici
Eel
Potenza di traino
Consumo energetico per l’attrezzo trainato
Enet
Simbolo
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4.7. Indici di prestazione energetica
Per ogni fase operativa, oltre alla determinazione del consumo energetico delle principali utenze, sono stati
calcolati due indici di prestazione energetica relativi al consumo energetico complessivo ed al consumo di
carburante: Energy Consumption Indicator e il Fuel Consumption Indicator. Ogni imbarcazione è stata quindi
caratterizzata da due coppie di indici, una per la fase di navigazione ed una per la fase di traino.
4.7.1. Energy Consumption Indicator
Il primo indice, ECI “Energy Consumption Indicator” è definito come la quantità totale di energia consumata
da tutte le utenze di bordo, espressa in kJ, per unità di potenza installata, in kW e di velocità in nodi:
ECI 
ET
PT  v
[ ECI ] 
[kJ ]
[kW ]  [kn]
(1)
dove ET è la somma dell’energia spesa dal sistema di propulsione, dall’impianto elettrico e oleodinamico; PT
è la potenza installata a bordo e v è la velocità sostenuta dall’imbarcazione. L’indice ECI esprime il
fabbisogno di energia del peschereccio, in ordine alla potenza installata ed alla velocità alla quale esso
svolge ognuna delle due fasi principali.
4.7.2. Fuel consumption indicator
Analogamente a quanto visto per l’indice ECI, l’indice FCI “Fuel Consumption Indicator” è ottenuto dal
rapporto tra il consumo di combustibile FC, espresso in l/h, per unità di potenza installata PT, in kW e di
velocità v in nodi:
FCI 
FC
PT  v
[ FCI ] 
[l h]
[kW ]  [kn]
(2)
La scelta di definire due indici è legata alla necessità di stabilire da un lato quale sia il fabbisogno energetico
espresso ad ogni imbarcazione in ordine all’attività svolta, dall’altro il quantitativo di combustibile richiesto
dalla stessa imbarcazione per soddisfare tale fabbisogno. Tanto più gli indici ECI ed FCI sono elevati tanto
meno efficiente è il peschereccio.
La standardizzazione degli indici per potenza e per velocità può consentire un primo approssimativo
confronto tra due imbarcazioni allo scopo di individuare quelle differenze sia nell’architettura che nella
modalità di esecuzione delle operazioni di pesca.
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5. Risultati
Le analisi svolte hanno permesso di caratterizzare il profilo energetico delle imbarcazioni monitorate. Per
ogni fase operativa (traino e navigazione), è stato possibile individuare i consumi energetici e di carburante
imputabili alla propulsione, agli utenti elettrici ed oleodinamici. Il profilo energetico delle imbarcazioni per
ognuna delle due principali fasi operative è definito attraverso i due indici di prestazione energetica (ECI e
FCI), oltre alla valutazione dell’andamento della potenza sviluppata (PD) e del consumo di carburante (FC).
5.1. Descrizione generale delle imbarcazioni da pesca monitorate
Ogni Audit energetico è stato indicizzato con un acronimo, così come riportato in Tabella 8 (vd. Allegato 2).
Gli audit hanno coinvolto imbarcazioni che svolgono la pesca a strascico e la pesca volante a coppia. Con
riferimento all’International Standard Statistical Classification of Fishing Gear della FAO (vd. Allegato 1), in
Tabella 8 le imbarcazioni che svolgono la pesca a strascico sono state indicate con l’acronimo OTB (Bottom
Otter Trawlers), mentre per la pesca volante a coppia si è adoperato l’acronimo PTM (Midwater pair
trawls). Nella stessa Tabella 8 sono riportate le principali caratteristiche delle imbarcazioni analizzate.
Alcuni Audit energetici, come nel caso di AU001 e AU005 oppure di AU003 e AU007, sono stati svolti sulla
stessa imbarcazione ma con condizioni meteo-marine differenti. In questi casi è stato possibile apprezzare
l’effetto delle condizioni del mare sul consumo energetico delle diverse fasi di pesca. La rilevante quantità
di dati raccolti durante gli Audit energetici ha richiesto di categorizzate i risultati ottenuti in sei gruppi
omogenei (clusters) suddivisi per tipologia di attrezzo da pesca e per lunghezza fuori tutto (LFT), così come
indicato in Tabella 4.
Tabella 4. Categorizzazione (clusterizzazione) delle imbarcazioni monitorate. Ogni cluster (ADP) rappresenta un gruppo
omogeneo di imbarcazioni per tipologia di attrezzo da pesca utilizzato (ADP: OTB=strascico, PTM=volante) in un range
di lunghezza fuori tutto (RLFT). In tabella sono inoltre riportati i valori medi dei seguenti parametri: lunghezza fuori
tutto (LFT); lunghezza tra le perpendicolari (LPP); larghezza fuori fasciame (B); immersione media (T); stazza
internazionale (GRT); stazza lorda nazionale (SLN); dislocamento (Δ); potenza installata a bordo (P); diametro (D).
RLFT
LFT
LPP
B
T
GRT
SLN
Δ
P
D
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[GT]
[TSL]
[t]
[kW]
[m]
OTB1
20-22
21.52
16.99
5.79
2.28
72
31.68
111
483
1.816
OTB2
23-24
23.91
19.50
6.22
2.09
102
76.10
134
532
1.839
OTB3
25-28
27.19
22.10
6.53
2.50
130
98.85
152
502
1.895
PTM1
25-26
25.89
20.51
6.52
2.47
110
71.53
162
843
2.045
PTM2
27-28
27.28
21.74
6.76
2.59
139
88.31
197
791
1.964
PTM3
29-35
30.66
25.24
7.03
2.56
161
104.15
237
978
2.040
ADP
29 di 43
5.2. Valutazioni energetica nella fase di traino
In Figura 16 sono rappresentati i risultati delle imbarcazioni monitorate durante la fase di traino. Le quattro
grandezze energetiche riportate, Energy Consumption Indicator (ECI), Fuel Consumption Indicator (FCI),
potenza all’asse (Power Delivered, PD) e consumo di carburante (Fuel Consumption, FC) sono rappresentate
in funzione della forza di traino (Total Towing Force, TTF).
L’attrezzo da pesca, in particolare la sua dimensione, il suo peso e le sue caratteristiche idrodinamiche,
determinano la spinta che l’apparato propulsivo deve generare affinché esso possa essere trainato alla
velocità richiesta (Prat et al., 2008). La combinazione della spinta necessaria al traino e la velocità alla quale
si desidera effettuare la pesca determinano la potenza propulsiva che l’elica deve sviluppare. In ragione del
rendimento che caratterizza l’elica di propulsione, il motore principale dovrà erogare una potenza (potenza
all’asse) tanto maggiore quanto minore è il rendimento dell’elica.
Tutte le imbarcazioni della volante a coppia (clusters tipo PTM) sono solite svolgere le loro fasi di traino a
due differenti velocità, in dipendenza delle caratteristiche del fondale dove si effettuano le cale, in primis la
profondità. Osservando la Figura 16 si può notare che i parametri energetici, (ECI, FCI, PD, FC) sono
rappresentati da due aree vicine ma distinte tra loro. Ciò è dovuto al fatto che cale a diversa profondità
sono svolte a diversa velocità di traino, quindi ad un regime energetico diverso. Il cluster PTM2 sviluppa la
maggiore quantità di potenza, con circa 600 kW a cui corrisponde una forza di traino di circa 7500 kgf.
Tra le imbarcazioni che operano la pesca a strascico (clusters tipo OTB) si può notare come per uno stesso
intervallo di forza e di velocità di traino, la potenza che il motore di propulsione deve erogare è variabile da
circa 200 kW a più di 350 kW. Tali differenze sono probabilmente da attribuire alle caratteristiche
idrodinamiche degli attrezzi da pesca.
La richiesta di potenza determina un analogo trend nel consumo di combustibile (FC in Figura 16). Le
imbarcazioni che operano la pesca a volante (PTM) dimostrano di essere più esigenti dal punto di vista del
fabbisogno di carburante, mentre lo strascico può operare con volumi di consumo di carburante inferiori.
Le imbarcazioni del cluster PTM3 riportano un consumo molto variabile rispetto alle altre imbarcazioni
probabilmente a causa del loro sistema di iniezione, fortemente suscettibile alle variazioni di carico imposto
al motore. Con riferimento all’indice ECI (Figura 16) le imbarcazioni dei gruppi PTM1 e PTM2 sono le meno
energivore tra i pescherecci che operano la pesca volante, mentre le imbarcazioni a strascico (OTB),
nonostante un minore fabbisogno di potenza e di carburante, risultano meno efficienti, anche in ordine alle
velocità conseguite durante il traino della rete. La Figura 16, infine, evidenzia come il gruppo PTM2 risulti
essere il meno efficiente durante la fase di traino.
30 di 43
1.5
OTB1
PTM1
OTB2
PTM2
OTB3
800
PTM3
600
1.0
PD [kW]
ECI [kJ/(kW·kn)]
700
0.5
500
400
300
200
0.0
2500
3500
4500
5500
6500
7500
100
2500
8500
3500
4500
165
40
140
35
115
30
25
20
2500
6500
7500
8500
6500
7500
8500
TTF [kgf]
45
FC [l/h]
FCI [l/(kW·kn)]
TTF [kgf]
5500
90
65
3500
4500
5500
TTF [kgf]
6500
7500
8500
40
2500
3500
4500
5500
TTF [kgf]
Figura 16. Parametri energetici durante la fase di traino. Gli indici Energy Consumption Indicator (ECI) e Fuel
Consumption Indicator (FCI), così come la potenza all’asse (PD) ed il consumo di carburante (FC), sono stati
rappresentati in funzione della forza di traino (TTF).
In Tabella 5, sono riportati in dettaglio i valori medi delle grandezze energetiche analizzate. Le velocità delle
imbarcazioni a strascico sono generalmente inferiori rispetto alle imbarcazioni che operano la pesca a
volante e ciò contribuisce a che i consumi di carburante siano maggiori per le imbarcazioni che operano la
pesca a volante rispetto ai pescherecci a strascico. Tuttavia, dall’analisi degli indici energetici (ECI ed FCI),
che determinano l’efficienza in cui il carburante viene adoperato, relativamente alla fase di traino,
evidenziano che la migliore performance energetica è espressa dal cluster PTM3.
31 di 43
Tabella 5. Media dei parametri energetici durante la fase di traino. Per ogni cluster (OTB=strascico, PTM=volante)
viene riportata la media della velocità di pesca (Vessel Speed, VS), potenza all’asse (Power delivered, PD), consumo di
carburante (Fuel Consumption, FC), forza di traino (Total Towing Force, TTF), Energy Consumption Indicator (ECI), e
Fuel Consumption Indicator (FCI).
VS
[kn]
PD
[kW]
FC
[l/h]
TTF
[kg]
ECI
[kJ/(kW·kn)]
FCI
[l/(h·kW·kn)]
OTB1
3.81
248.3
59.8
3994
0.67
31.5
PTM1
4.31
390.6
104.8
5693
0.61
31.1
OTB2
3.83
333.1
63.7
3802
0.79
28.0
PTM2
4.42
620.4
126.1
7225
0.91
36.5
OTB3
3.71
284.6
61.4
3865
0.81
34.0
PTM3
4.84
390.8
126.6
5260
0.50
30.4
5.3. Valutazioni energetica in fase di navigazione
Durante la navigazione il comandante imposta una velocità risultante dal compromesso tra la necessità di
raggiungere nel minor tempo possibile la zona di pesca o il porto e la necessità di non sovraccaricare il
motore e di contenere quindi i consumi. A determinare il fabbisogno di potenza durante la fase di
navigazione è principalmente la velocità. In Figura 17, sono riportate le grandezze energetiche PD, FC, ECI e
FCI in funzione della velocità di navigazione. La potenza erogata al variare della velocità cresce con
andamento esponenziale ed esponente variabile.
Osservando l’andamento degli indici energetici si può notare che le imbarcazioni che operano la pesca
“volante a coppia” (PTM) hanno un trend simile, sia per l’ECI che per l’FCI. I clusters OTB1 e OTB2 hanno un
diverso trend per quanto riguarda l’ECI, mentre hanno uno stesso consumo di carburante per unità di
potenza (FCI). Ciò fa ritenere che OTB2, nonostante abbia un consumo energetico maggiore rispetto a
OTB1, esso abbia un consumo di carburante più efficiente in quanto i due gruppi hanno un simile FCI.
Analizzando insieme i grafici relativi a PD e FC si può notare come PTM2 abbia una tra le maggiori richieste
di potenza, ma i suoi consumi, in funzione della velocità, si mantengano contenuti rispetto alle altre
imbarcazioni/gruppi. Ciò è confermato anche dall’analisi del diagramma FCI, nel quale PTM2 si mantiene a
valori medi per tutto il campo di velocità preso in considerazione. Ciò porta a supporre che durante la fase
di navigazione gli apparati propulsivi di queste imbarcazioni esprimano migliori prestazioni rispetto alle
altre. In Tabella 6, sono riportati i valori medi di tutti i parametri energetici, standardizzati ad una velocità di
10 kn. Per una stessa velocità, imbarcazioni apparentemente simili, come quelle che appartengono ai
clusters PTM1 e PTM2, possono esigere potenze differenti tra loro, con una conseguente differenza nei
consumi di carburante.
32 di 43
0.5
OTB1
PTM1
OTB2
PTM2
OTB3
1200
PTM3
800
0.3
PD [kW]
ECI [kJ/(kW·kn)]
Orizzonte
Alessand
Nuovo Al
Antonio M
Orizzonte
Gladiator
1000
0.4
0.2
0.1
600
400
200
0.0
0
7
8
9
10
11
12
13
7
8
9
11
12
13
11
12
13
VS [kn]
30
300
25
250
20
200
FC [l/h]
FCI [l/(kW·kn)]
VS [kn]
10
15
150
10
100
5
50
0
0
7
8
9
10
11
12
13
7
8
9
VS [kn]
10
VS [kn]
Figura 17. Parametri energetici durante la fase di navigazione. Gli indici Energy Consumption Indicator (ECI) e Fuel
Consumption Indicator (FCI), così come la potenza all’asse (PD) ed il consumo di carburante (FC) sono stati
rappresentati in funzione della velocità di navigazione (VS).
Tabella 6. Media dei parametri energetici in fase di navigazione a 10 kn di velocità della nave. Per ogni cluster
(OTB=strascico, PTM=volante) viene riportata la media della potenza all’asse (Power delivered, PD), del consumo di
carburante (Fuel Consumption, FC), dell’Energy Consumption Indicator (ECI), e del Fuel Consumption Indicator (FCI).
OTB1
PD
[kW]
217.1
FC
[l/h]
54.1
ECI
[kJ/(kW·kn)]
0.23
FCI
[l/(h·kW·kn)]
11.07
PTM1
366.3
94.0
0.20
16.45
OTB2
267.9
55.4
0.24
10.25
PTM2
378.0
84.5
0.21
10.51
OTB3
428.7
72.4
0.44
15.11
PTM3
300.0
78.9
0.19
20.20
33 di 43
5.4. Confronto delle prestazioni energetiche
Il lavoro svolto durante il progetto e-Audit ha portato come risultato finale alla determinazione del profilo
energetico di un peschereccio in condizioni standard di lavoro. Al termine del processo di auditing è stato
rilasciato un certificato con l’indicazione dei consumi e la relativa classificazione. Con questo attestato
energetico o “Attestato di certificazione energetica”, come evidenziato in Tabella 7, si è potuto stabilire in
valore assoluto il livello di consumo del peschereccio inserendolo in una apposita classe di appartenenza.
Più è bassa la lettera associata al peschereccio e minore è il suo consumo in termini energetici.
L’attribuzione di una classe (dalla A, migliore alla G, peggiore) come per gli elettrodomestici, Direttiva
Europea 92/75/EEC, faciliterà la lettura e la comprensione.
Le imbarcazioni più efficienti risultano essere appartenenti al cluster OTB2, seguite da OTB3, mentre le
imbarcazioni più efficienti che praticano la pesca “volante a coppia”, sono quelle del cluster PTM2, che
occupa la terza posizione (rank). Al contrario le imbarcazioni meno efficienti sono quelle del gruppo PTM3,
per le quali sono stati riscontrati consumi energetici relativamente bassi in rapporto al consumo di
carburante misurato. Ciò porta a ritenere che le maggiori inefficienze siano imputabili ad un apparato
propulsivo non ottimizzato per l’attività di pesca svolta.
Tabella 7. Attestazione energetica e ranking tra i clusters (OTB=strascico, PTM=volante) delle imbarcazioni monitorate
distinto per fase di traino e navigazione. Per ogni cluster viene riportata la media dell’Energy Consumption Indicator
(ECI) e del Fuel Consumption Indicator (FCI). Il Rank di ogni specifico cluster è stato assegnato in base al rapporto
ECI/FCI moltiplicato per 1000. La classe energetica ed i colori dal rosso al verde caratterizzano visivamente il rank
energetico di ciascuno cluster.
Cluster
Classe
Energetica
Fase di Pesca
ECI
FCI
[kJ/(kW·kn)]
[l/(h·kW·kn)]
Fase di navigazione
ECI/FCI Rank
ECI
FCI
[kJ/(kW·kn)]
[l/(h·kW·kn)]
ECI/FCI Rank
OTB1
D
0.67
31.50
0.59
4
0.23
11.07
0.57
3
PTM1
E
0.61
31.10
0.54
5
0.20
16.45
0.34
5
OTB2
A
0.79
28.00
0.78
1
0.24
10.25
0.64
2
PTM2
C
0.91
36.50
0.69
2
0.21
10.51
0.55
4
OTB3
B
0.81
34.00
0.66
3
0.44
15.11
0.81
1
PTM3
F
0.50
30.40
0.46
6
0.19
20.20
0.26
6
Il confronto proposto in Tabella 7 è utile non solo per determinare in assoluto le imbarcazioni più efficienti,
quanto per analizzare le differenze tra imbarcazioni della stessa tipologia o per tentare di individuare spunti
che possano suggerire interventi atti alla mitigazione del profilo energivoro.
Al fine di confrontare in dettaglio le fasi di navigazione e di traino in ognuna delle due tecniche di pesca
analizzate (strascico e volante), in Figura 18 sono rappresentati in un “grafico radar” gli indici di prestazione
energetica (ECI e FCI) delle imbarcazioni monitorate. La linea blu rappresenta le imbarcazioni che operano
la pesca volante a coppia (PTM), mentre la rossa è riferita alle imbarcazioni a strascico (OTB). Ogni raggio di
34 di 43
un grafico radar corrisponde ad una coppia di audit energetici, per una imbarcazione a strascico e una
volante. In questo modo è possibile analizzare visivamente le differenze fra le due tecniche di pesca.
Dai diagrammi relativi agli ECI durante la fase di traino, il consumo energetico della pesca volante,
rapportato alla potenza installata, non è significativamente diverso da quello della pesca a strascico. Al
contrario il consumo di carburante della volante, rapportato alla potenza installata, risulta
significativamente superiore rispetto allo strascico. Ciò porta a ritenere che le imbarcazioni che operano la
pesca volante a coppia sono caratterizzate da un sovradimensionamento della potenza installata in quanto
presentano un maggiore consumo, rispetto alla pesca a strascico, a parità di fabbisogno energetico. Una
situazione analoga si ha durante la fase di navigazione. Infatti, confrontando gli indici di consumo di
carburante (FCI) si nota che le imbarcazioni che operano la pesca volante sono significativamente più
esigenti di quelle a strascico, mentre il fabbisogno energetico (ECI) non è significativamente diverso fra le
due tecniche di pesca, nonostante in generale esso sia inferiore rispetto alla fase di traino.
FCI
ECI
Fase di traino
Fase di navigazione
1.0
1.0
0.8
0.8
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0.0
0.0
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
Figura 18. Confronto degli indici di prestazione energetica durante le fasi di traino e navigazione. Gli indici Energy
Consumption Indicator (ECI) e Fuel Consumption Indicator (FCI) sono stati calcolati per ciascuna delle imbarcazioni
monitorate suddividendole fra strascico (OTB, linea rossa) e volante a coppia (PTM, linea blu).
35 di 43
6. Discussioni e conclusioni
Il settore della pesca commerciale sta attraversando un momento di grande difficoltà economica. Diversi
fattori concorrono a creare un quadro complesso dal punto di vista della sostenibilità del settore alieutico.
Se da un lato la crisi economica mondiale degli ultimi tre anni ha contribuito a spingere ancora di più in alto
i prezzi dei combustibili fossili, la condizione di sovra sfruttamento della risorsa ittica non consente di
incrementare i ricavi per compensare i maggiori costi soprattutto derivanti dall’approvvigionamento del
combustibile. La possibilità di mantenere accettabili livelli di redditività per le imprese di pesca è vincolata
alla loro capacità di ridurre i propri costi di esercizio, agendo in primis sui costi derivanti dal consumo di
carburante.
Lo stato dell’arte della flotta peschereccia marchigiana ha rilevato un importante livello di obsolescenza.
Molte delle imbarcazioni monitorate sono in esercizio da più di vent’anni e questa obsolescenza è spesso
accompagnata da un’inefficienza dal punto di vista degli utenti energetici. Il grado di efficienza energetica
determina la misura in cui le imprese possono sopravvivere in questa particolare situazione.
La mitigazione del profilo energivoro dell’imbarcazione da pesca è il risultato della valutazione del contesto
energetico all’interno del quale quella imbarcazione si trova. Il mantenimento di un adeguato grado di
efficienza energetica è la chiave per contenere i costi di gestione dell’impresa di pesca. Tale mantenimento
è subordinato all’adozione di un approccio metodico alla “questione energetica”.
In un contesto nel quale non è possibile rinnovare la flotta peschereccia, per la mancanza dell’appoggio
finanziario e per le attuali restrizioni regolamentarie, è necessario istituire un costante monitoraggio dei
consumi energetici allo scopo di contenere l’evolversi dell’obsolescenza e l’incremento dell’inefficienza
energetica.
Un continuo monitoraggio consente di individuare possibili situazioni di inefficienza, le quali andrebbero
poi analizzate per predisporre eventuali interventi migliorativi. Un tale approccio metodologico richiede un
protocollo di analisi che possa interpretare i flussi energetici che interessano l’imbarcazione, mediante
l’adozione di opportuna strumentazione di misura. L’Audit energetico è la concretizzazione di tale
approccio sistematico. Esso si configura come lo strumento idoneo alla definizione del profilo energetico
dell’imbarcazione.
Il protocollo di Audit Energetico messo a punto nell’ambito di questa ricerca è risultato essere mirato ed
appropriato all’attività svolta dalle navi da pesca. Questa considerazione è supportata dal fatto che sia stato
possibile definire con completezza la prestazione energetica dell’imbarcazione, avendo potuto tenere conto
di tutti i parametri dinamici e meccanici che concorrono alla definizione dei consumi energetici.
Dai risultati ottenuti è emerso che l’apparato propulsivo risulta l’utente maggiormente energivoro, seguito
dagli utenti elettrici e da quelli oleodinamici. Gli utenti oleodinamici hanno dimostrato bassi consumi
energetici soprattutto per il fatto che essi sono adoperati per brevi periodi di tempo, ad esempio durante il
salpamento della rete attraverso i verricelli e per alimentare alcune pompe di servizio in alcuni momenti
della giornata lavorativa.
36 di 43
Gli utenti elettrici, nonostante siano caratterizzati da maggiori rendimenti degli apparati, vengono
adoperati in maggiore quantità e quindi contribuiscono maggiormente all’incremento del consumo
energetico. L’apparato propulsivo, risente fortemente dell’efficienza del motore principale, la quale non
supera il 50% e dell’elica di propulsione, la quale può variare dal 15% al 55% in dipendenza delle sue
condizioni e della fase per la quale essa è ottimizzata.
Le due principali fasi che compongono l’attività di pesca determinano richieste di prestazione da parte
dell’apparato propulsivo estremamente diverse tra loro. A tali diverse esigenze l’apparato propulsivo,
soprattutto con riferimento all’elica, può far fronte in modo ottimale solo se è in grado di adattare le
proprie caratteristiche geo - meccaniche ad ognuna di esse, come ad esempio nel caso di un’elica a pale
orientabili. Tuttavia, gli apparati propulsivi analizzati fanno uso di eliche a pale fisse, per cui essi possono
essere ottimizzati solo per una condizione di funzionamento, dovendo così affrontare l’altra in condizioni di
inefficienza.
Dato che il rendimento dell’elica influenza in maniera considerevole il rendimento globale dell’apparato
propulsivo, che a sua volta determina importanti inefficienze nel consumo energetico, è auspicabile che
interventi di ammodernamento ed ottimizzazione abbiano come primo obiettivo proprio l’apparato di
propulsione. Le utenze energetiche elettriche ed oleodinamiche, il cui contributo alla determinazione del
fabbisogno energetico è minore di quello dell’apparato propulsivo, vanno comunque tenute in
considerazione in un piano complessivo di riduzione dei consumi.
La definizione dei profili energetici va considerata come un lavoro di definizione dello start point da cui
partire per determinare il contributo di ogni ammodernamento. È opportuno che le imbarcazioni
monitorate che decidano di apportare delle modifiche ad uno o più utenti energetici valutino da un punto
di vista tecnico-economico l’opportunità di quell’intervento e poi verifichino mediante un Audit energetico
ex-post la corrispondenza dei risultati ottenuti con quelli attesi.
Tale considerazione fa ritenere utile proseguire con la definizione dei profili energetici delle imbarcazioni
della flotta marchigiana al fine di costituire una baseline utile per successive valutazioni e per definire lo
stato dell’arte sotto il punto di vista energetico della stessa flotta. Risulterà utile, inoltre, approfondire
ulteriormente le indagini energetiche svolte per consolidare i profili energetici già definiti.
I risultati ottenuti sono stati condivisi con i pescatori durante un meeting organizzato a Roma da Lega Pesca
e mediante un seminario divulgativo, svoltosi nell’ambito della 71° Fiera Internazionale della Pesca di
Ancona. Durante questi eventi sono stati presentati i lavori svolti ed i risultati ottenuti ponendo l’accento
sulla necessità di un approccio metodico alla questione energetica.
A seguito dei chiarimenti forniti, alcuni pescatori ad esempio hanno deciso di apportare delle modifiche
all’elica di propulsione, sostituendo l’attuale con una più adeguata alla fase di pesca. Altri hanno modificato
l’attrezzo da pesca poiché dai risultati mostrati relativamente alla forza di traino ed al rendimento
dell’apparato propulsivo hanno supposto che la rete non fosse adeguatamente dimensionata. Tutti i
pescatori che hanno apportato delle modifiche alle proprie imbarcazioni hanno richiesto un secondo Audit
per valutare l’effettivo miglioramento ottenuto.
37 di 43
Allo scopo di avere una maggiore visibilità e divulgazione dei risultati ottenuti è stato allestito il seguente
sito web dedicato al progetto che si intende aggiornare costantemente. Su tale pagina web sono disponibili
i riferimenti bibliografici in ordine allo stato dell’arte dell’efficienza energetica nel settore della pesca, la
metodologia per l’esecuzione di un Audit Energetico e la divulgazione dei risultati ottenuti con relative
discussioni: http://www.ismar.cnr.it/progetti/progetti-regionali/progetto-echosmap/progetto-e-audit.
7. Sviluppi futuri
A valle dell’Audit Energetico sarà possibile identificare potenziali azioni, rivolte alla riduzione del consumo
di energia primaria e all’accrescimento dell’efficienza energetica. A seguito della ricostruzione dei bilanci
energetici ottenuti durante il presente progetto di ricerca potrebbero venire studiati e proposti alle imprese
di pesca monitorate una serie di interventi di razionalizzazione sotto forma di “raccomandazioni di misure
per l’Efficienza Energetica”. In base alle risorse finanziare disponibili, il progetto futuro potrebbe ad
esempio definire esclusivamente i progetti esecutivi e non la loro realizzazione, la gestione e la
manutenzione delle soluzioni impiantistiche da proporre. Al termine di questa fase, le imprese potrebbero
liberamente decidere se implementare o meno le soluzioni proposte.
Il confronto tra i costi ed il risparmio energetico potrebbe consentire di individuare il tempo di ritorno
(payback time) degli investimenti e valutare la convenienza economica di certe soluzioni. Gli interventi
potrebbero venire presentati sia come intervento sull’esistente sia come se si trattasse di una scelta
progettuale valida per il peschereccio al momento della sua realizzazione iniziale. Nel secondo caso gli
investimenti andranno considerati come extracosti della tecnologia efficiente rispetto alla soluzione
tradizionale.
Le indicazioni dei tempi di ritorno di tali interventi saranno preziose per suggerire all’Amministrazione
azioni efficaci nelle realizzazioni di piani di ristrutturazione, ammodernamento ed adeguamento della
flotta, nonché nella sovvenzione di progetti pilota di futura realizzazione intesi a ridurre il consumo
energetico dei pescherecci.
38 di 43
8. Bibliografia di riferimento
Buglioni, G, Notti E, Sala A, 2011. E-Audit: Energy use in Italian fishing vessels. In Rizzuto & Guedes Soares (eds)
Sustainable maritime transportation and exploitation of sea resources. Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-0415-62081-9: 1043-1047.
Council Directive Nr. 92/75/EEC of 22 September 1992. On the indication by labelling and standard product
information of the consumption of energy and other resources by household appliances. Official Journal of the
European Union L. 297.
Council Regulation (EC) Nr. 2371/2002 of 20 December 2002. On the conservation and sustainable exploitation of
fisheries resources under the Common Fisheries Policy. Official Journal of the European Union L. 358.
Council Regulation (EC) Nr. 744/2008 of 24 July 2008. Instituting a temporary specific action aiming to promote the
restructuring of the European Community fishing fleets affected by the economic crisis. Official Journal of the
European Union L. 202.
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40 di 43
Allegato 1. International Standard Statistical Classification of Fishing
Gear (ISSCFG) della FAO.
ISSCFG
0110
0111
0112
0120
0210
0220
0221
0222
0223
0290
0310
0311
0312
0313
0314
0315
0319
0320
0321
0322
0323
0329
0330
0349
0359
0390
0410
0420
0510
0520
0530
0590
Fishing Gear
With purse lines (purse seines)
One boat operated purse seines
Two boats operated purse seines
Without purse lines (lampara)
Beach seines
Boat or vessel seines
Danish seines
Scottish seines
Pair seines
Seine nets (not specified)
Bottom trawls
Bottom beam trawls
Bottom otter trawls
Bottom pair trawls
Bottom nephrops trawls
Bottom shrimp trawls
Bottom trawls (not specified)
Midwater trawls
Midwater otter trawls
Midwater pair trawls
Midwater shrimp trawls
Midwater trawls (not specified)
Otter twin trawls
Otter trawls (not specified)
Pair trawls (not specified)
Other trawls (not specified)
Boat dredges
Hand dredges
Portable lift nets
Boat-operated lift nets
Shore-operated stationary lift nets
Lift nets (not specified)
Standard
abbreviation
PS
PS1
PS2
LA
SB
SV
SDN
SSC
SPR
SX
TB
TBB
OTB
PTB
TBN
TBS
TB
TM
OTM
PTM
TMS
TM
OTT
OT
PT
TX
DRB
DRH
LNP
LNB
LNS
LN
41 di 43
0610
0690
0710
0720
0730
0740
0750
0760
0790
0791
0810
0820
0830
0840
0850
0860
0890
0910
0920
0930
0940
0950
0960
0990
1010
1110
1120
1190
2000
2500
9900
Cast nets
Falling gear (not specified)
Set gillnets (anchored)
Driftnets
Encircling gillnets
Fixed gillnets (on stakes)
Trammel nets
Combined gillnets-trammel nets
Gillnets and entantling nets (not specified)
Gillnets (not specified)
Stationary uncovered pound nets
Pots
Fyke nets
Stow nets
Barrier, fences, weirs, etc.
Aerial traps
Traps (not specified)
Handlines and pole-lines (hand operated)
Handlines and pole-lines (mechanised)
Set longlines
Drifting longlines
Longlines (not specified)
Trolling lines
Hooks and lines (not specified)
Harpoons
Pumps
Mechanised dredges
Harvesting machines (not specified)
Miscellaneous gear
Recreational fishing gear
Gear not Known or not specified
FCN
FG
GNS
GND
GNC
GNF
GTR
GTN
GEN
GN
FPN
FPO
FYK
FSN
FWR
FAR
FIX
LHP
LHM
LLS
LLD
LL
LTL
LX
HAR
HMP
HMD
HMX
MIS
RG
NK
42 di 43
Allegato 2. Elenco imbarcazioni monitorate durante gli audit
energetici.
Tabella 8. Le imbarcazioni, identificate in modo anonimo dall’indice IDAudit, si differenziano fra loro per diverso anno
di costruzione (ADC); materiale dello scafo (MDS: S=steel, W=wood); tipologia di attrezzo da pesca utilizzato (ADP:
OTB=strascico, PTM=volante); lunghezza fuori tutto (LFT); lunghezza tra le perpendicolari (LPP); larghezza fuori
fasciame (B); immersione media (T); stazza internazionale (GRT); stazza lorda nazionale (SLN); dislocamento (Δ);
potenza installata a bordo (P); diametro (D).
IDAudit ADC
MDS
ADP
LFT
LPP
B
T
GRT
SLN
Δ
P
D
[m]
[m]
[m]
[m]
[GT]
[TSL]
[t]
(kW)
[m]
AU001
2002
S
OTB
21.50
17.02
5.72
2.60
82
22.3
105
478
1.780
AU002
2007
S
PTM
28.60
21.20
6.85
2.10
99
108.0
200
940
2.180
AU003
1989
W
OTB
23.65
19.58
6.21
1.98
91
57.1
120
537
1.800
AU004
1972
W
PTM
28.95
24.32
6.86
2.04
138
117.7
230
940
2.000
AU005
2002
S
OTB
21.50
17.02
5.72
2.60
82
22.3
105
478
1.780
AU006
2005
S
PTM
26.50
21.40
6.80
2.55
96
116.0
175
809
2.250
AU007
1989
W
OTB
23.65
19.58
6.21
1.98
91
57.1
120
537
1.800
AU008
1997
S
PTM
25.50
20.10
6.55
2.08
132
52.6
155
773
2.000
AU009
2004
S
PTM
25.90
20.60
6.87
2.70
86
83.0
137
895
2.150
AU010
1979
W
OTB
25.50
20.65
6.20
2.50
106
104.4
124
544
1.860
AU011
1996
S
PTM
27.00
20.55
7.00
2.50
139
104.1
199
809
2.000
AU012
1968
W
OTB
28.60
22.88
6.00
2.60
108
102.0
130
700
1.900
AU013
1999
S
PTM
27.20
21.20
6.70
2.70
134
60.9
170
772
2.020
AU014
2009
S
OTB
22.23
17.00
6.22
2.40
64
41.0
130
486
1.972
AU015
1998
S
PTM
25.30
20.93
6.40
2.80
131
49.8
170
956
1.970
AU016
2004
S
OTB
24.16
19.80
6.70
2.60
180
98.5
180
765
1.982
AU017
2008
S
PTM
27.17
21.74
7.00
2.70
167
94.5
230
736
1.980
AU018
1986
W
OTB
23.10
17.70
6.10
1.90
80
59.9
117
405
1.860
AU019
1994
S
OTB
27.02
22.87
7.00
2.60
151
104.9
210
382
1.950
AU020
1979
W
OTB
24.87
20.80
6.05
2.10
95
112.2
138
466
1.870
AU021
1969
W
PTM
27.85
22.99
6.40
2.40
115
100.8
187
701
1.850
AU022
1993
S
OTB
20.87
17.28
5.96
1.90
75
25.8
103
470
1.800
AU023
1964
W
OTB
24.03
19.53
6.04
1.98
75
71.8
126
480
1.720
AU024
1969
W
OTB
27.62
21.98
6.92
2.30
155
84.1
144
382
1.870
AU025
1966
W
OTB
21.48
16.64
5.35
1.90
57
47.0
112
505
1.750
AU026
1987
W
PTM
29.80
25.44
6.75
2.70
123
91.3
238
1051
1.980
AU027
1994
S
PTM
27.20
22.22
6.71
2.65
138
81.2
200
935
1.970
AU028
2001
S
PTM
25.20
17.65
6.21
2.30
101
24.5
157
770
1.950
AU029
1982
W
PTM
26.92
22.39
6.27
2.40
112
103.4
177
857
1.950
AU030
2001
S
PTM
35.30
30.00
7.65
3.40
285
99.6
280
980
2.000
43 di 43

Audit Energetici nel settore della pesca (e-Audit)

Transcription

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