Cold ironing: dalla rete alla connessione nave

Il cold ironing collega due sistemi elettrici distinti: la rete portuale e l’impianto della nave. Per progettare la connessione occorre verificare potenza, tensione, frequenza, protezioni e gestione del cavo. Questo approfondimento descrive l’architettura del sistema e le sue interfacce elettriche.

Dal profilo degli accosti al fabbisogno

Il punto di partenza è il traffico che si intende servire: tipologia delle navi, permanenza, servizi richiesti e configurazione elettrica di bordo. Il fabbisogno può variare durante la sosta e non coincide necessariamente con la massima potenza installata sulla nave. Le informazioni devono permettere di costruire scenari di carico e di comprendere quanto spesso più accosti richiederanno alimentazione contemporaneamente.

Potenza attiva, potenza apparente e fattore di potenza descrivono aspetti diversi del problema. La disponibilità della rete deve essere confrontata con gli scenari, le condizioni di connessione e gli eventuali limiti di esercizio. Sommare indiscriminatamente tutte le potenze nominali può condurre a scelte poco efficienti; assumere una contemporaneità troppo bassa può invece limitare il servizio proprio nei periodi di maggiore utilizzo.

La catena elettrica a terra

L’architettura può comprendere punto di consegna, distribuzione, trasformazione, conversione di frequenza quando necessaria e apparecchiature di protezione e sezionamento. La configurazione dipende da rete disponibile e navi servite. La posizione delle apparecchiature influenza lunghezze dei collegamenti, accessibilità, raffreddamento, manutenzione e interferenze con il terminal.

Una soluzione centralizzata può condividere componenti tra più accosti, ma richiede di valutare le conseguenze di un guasto comune. Una distribuzione più modulare può facilitare alcune manutenzioni e adattamenti, con costi e spazi differenti. Il confronto deve considerare continuità del servizio, possibilità di isolamento, espansione e tempi di ripristino, evitando di assumere che una sola architettura sia preferibile in ogni porto.

Tensione e frequenza non esauriscono la compatibilità

Le caratteristiche della rete e quelle della nave devono essere coordinate. Quando le frequenze differiscono può essere necessaria una conversione; la trasformazione di tensione risponde a un’altra funzione. I componenti devono essere selezionati considerando i regimi di funzionamento previsti, senza confondere l’adattamento della tensione con quello della frequenza.

La compatibilità comprende anche protezioni, messa a terra, comunicazioni e sequenze operative. La famiglia IEC/IEEE 80005 tratta le connessioni nave-terra; la parte 1 riguarda i sistemi ad alta tensione. Per un progetto concreto occorre individuare parte, edizione e requisiti applicabili alla configurazione, insieme alle regole pertinenti della nave e del porto. Una citazione della norma non sostituisce la verifica delle interfacce reali.

Protezioni e comportamento in caso di guasto

L’impianto deve essere analizzato nei diversi assetti previsti, compresi quelli transitori pertinenti. Le correnti di guasto e il comportamento dei convertitori possono influenzare il coordinamento delle protezioni. Una soluzione impostata soltanto sul funzionamento ordinario rischia di non chiarire quali dispositivi debbano intervenire e con quali conseguenze per il sistema.

La ricerca sui sistemi di connessione ad alta tensione evidenzia l’importanza di studiare messa a terra e cortocircuiti nella configurazione complessiva nave-terra. Il progetto deve tradurre queste analisi in scelte di apparecchiature, regolazioni e prove. I dettagli operativi e i valori non possono essere ricavati da una regola generale valida per ogni accosto: dipendono dalle caratteristiche effettive della rete e dell’impianto servito.

Il cavo come interfaccia mobile

La nave si muove rispetto alla banchina per variazioni del livello marino, condizioni di carico e azioni ambientali. Il sistema di gestione dei cavi deve mantenere la connessione entro condizioni compatibili con lunghezze, raggi di curvatura e sollecitazioni ammesse. La posizione del punto di collegamento varia anche tra navi diverse e deve essere considerata nella configurazione dell’accosto.

Cavi e attrezzature occupano spazio operativo. Devono essere coordinati con passerelle, bitte, parabordi, gru e percorsi del personale. La soluzione deve permettere connessione, disconnessione e manutenzione senza introdurre interferenze non gestite. La scelta fra sistemi mobili o fissi riguarda quindi anche organizzazione del terminal, accessibilità e condizioni in cui il servizio potrà essere erogato.

Opere civili e impianti nello stesso progetto

Cabine, canalizzazioni, pozzetti e attraversamenti devono essere compatibili con carichi, drenaggio e ambiente marino. La banchina può contenere sottoservizi esistenti o avere limitazioni strutturali che condizionano le nuove opere. Il rilievo iniziale deve ridurre queste incertezze prima di definire tracciati e posizioni delle apparecchiature.

L’accessibilità per manutenzione e sostituzione va verificata insieme agli ingombri ordinari. Un componente installabile ma difficilmente estraibile può creare problemi al primo intervento. Anche le fasi di costruzione devono mantenere una compatibilità con il terminal: chiusure, scavi e attraversamenti possono essere organizzati per lotti, purché ogni configurazione intermedia sia tecnicamente completa e chiaramente delimitata.

Collaudo e gestione del servizio

Le prove devono verificare componenti e integrazione, con particolare attenzione a interblocchi, comunicazioni e comportamento nelle condizioni previste. La disponibilità della connessione dipende anche da procedure condivise tra terra e bordo. Il trasferimento dell’alimentazione richiede una sequenza definita per il sistema effettivo e personale con responsabilità riconoscibili.

Il risultato va misurato come servizio: accosti compatibili, disponibilità, tempi operativi e capacità di ripristino. Il beneficio locale della riduzione dell’uso dei generatori di bordo durante l’alimentazione da terra non deve essere confuso con una valutazione universale delle emissioni complessive. Quest’ultima dipende anche dall’elettricità fornita e dalle condizioni di utilizzo. Un’analisi tecnica credibile mantiene separati funzionamento elettrico, prestazione operativa e valutazione degli effetti ambientali.

Fonti e approfondimenti

• IEC — IEC/IEEE 80005-1: sistemi HVSC
• IEC — IEC/IEEE 80005-2: interfacce dati
• D’Agostino et al. — Grounding Resistance and Short Circuit Currents, 2021

Per approfondire: progettazione elettrica e opere di banchina.