Idrogeno: una tecnica flessibile per la decarbonizzazione

L’idrogeno gioca un ruolo importante nella transizione energetica. Ital Control Meters propone i misuratori di portata per il gas di Flexim, specialista tedesca nella misurazione a ultrasuoni clamp-on, che distribuisce in esclusiva in Italia.

L’elevato fabbisogno energetico e l’impatto dell’attività umana sul clima spingono sempre più verso nuove fonti di energia e tecnologie green. In questa fase l’idrogeno gioca un ruolo di primo piano, grazie alla sua alta efficienza e al minimo impatto ambientale. Secondo il rapporto dell’International Energy Agency, l’idrogeno pulito sta godendo di uno slancio politico e commerciale senza precedenti, ed è quindi il momento di incrementare le tecnologie collegate e ridurre i costi per un più ampio utilizzo. Può essere estratto dai combustibili fossili e dalla biomassa, dall’acqua o da una miscela di entrambi. Il gas naturale è attualmente la principale fonte di produzione di idrogeno, rappresentando circa tre quarti della produzione annua globale dedicata di idrogeno (circa 70 milioni di tonnellate).

L’idrogeno è un pilastro della decarbonizzazione per l’industria, e si stanno compiendo importanti passi in avanti anche per quanto riguarda le tecnologie che possono dare il loro contributo in questo processo. Di solito l’idrogeno viene stoccato a pressione molto elevata, motivo per cui è necessario l’utilizzo di apparecchiature sicure ed efficienti per la produzione, lo stoccaggio e l’erogazione del gas. Fra le principali tecnologie di misura della portata di gas, spiccano gli ultrasuoni con tecnica clamp-on della tedesca Flexim, distribuita in esclusiva in Italia da Ital Control Meters.

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L’idrogeno è un pilastro della decarbonizzazione per l’industria.

Misura della portata di gas naturale anche senza analisi cromatografica

Specialista nel settore della misurazione non invasiva della portata con tecnologia a ultrasuoni, Flexim vanta un’esperienza pluriennale nella misurazione dell’idrogeno. Con la funzionalità denominata NGE (Natural Gas Engine), i misuratori di portata per il gas della serie Fluxus G ora possono determinare autonomamente la portata di volume standard dei gas anche con composizioni variabili. Il potere calorifico del gas naturale dipende principalmente dalla sua composizione. Le variazioni dell’offerta e della domanda, così come l’obiettivo di ridurre l’impronta carbonica, hanno portato a cambiamenti nelle modalità e tipologie di trasporto, e quindi a modifiche anche nella composizione del gas. La prassi per la misurazione della portata nei processi di trasporto degli idrocarburi gassosi è il calcolo dei volumi standard (portata volumetrica riportata a condizioni standard di temperatura e pressione). A tal fine, vengono misurate portata, temperatura e pressione reali. Vengono inoltre specificate la pressione e la temperatura standard di riferimento. Infine, la composizione del gas deve essere nota, ad esempio attraverso l’uso di un gascromatografo locale. Quindi un flusso di volume standard può essere calcolato partendo dal flusso di volume operativo, e utilizzando un flow computer. Questo approccio è relativamente costoso e spesso non fornisce informazioni in tempo reale. I flow computer funzionano con equazioni termodinamiche che calcolano tutte le variabili di stato rilevanti delle miscele di gas, a valori di pressione e temperatura specifici. Particolarmente importanti per le diverse applicazioni della misura di portata sono la comprimibilità, il peso molecolare, la densità e il potere calorifico.

La soluzione che impiega l’analisi acustica

Il nuovo approccio di Flexim si basa sull’impiego della misurazione della velocità sonica. Le composizioni di gas tipiche hanno la loro caratteristica impronta sonora. Grazie a un database di migliaia di punti di misura del flusso di gas, l’azienda ha sviluppato una nuova funzionalità per i suoi misuratori di portata serie Fluxus G: the Natural Gas Engine, NGE. Supportato dalle stesse equazioni termodinamiche di un flow computer, il Natural Gas Engine calcola anche la comprimibilità, il peso molecolare e la densità. Tuttavia, la differenza rispetto ai sistemi di misura tradizionali consiste nel fatto che la composizione del gas non deve necessariamente essere conosciuta, solo la classe di gas naturali in transito deve essere selezionata dall’utente. Quindi, nel misuratore di portata Fluxus G, il calcolo esatto di comprimibilità, peso molecolare e densità viene fatto con l’NGE a partire dalla misurazione della pressione, della temperatura e della velocità sonica.

Prestazioni testate durante un progetto

In qualità di produttore di tecnologia di misurazione a ultrasuoni clamp-on, Flexim è stata invitata a partecipare al Joint Industry Project (JIP) in merito al tema “Idoneità dei flussimetri di gas naturale per gas rinnovabili”. L’impianto di prova era il laboratorio di flusso multifase presso DNV a Groningen, in Olanda. Il gruppo di utenti interessati ai risultati dei test era formato dai principali operatori di pipeline nell’Ue, mentre direttamente coinvolti erano i produttori dei misuratori di portata fiscali per gas, per lo più ad ultrasuoni, ma anche a turbina che hanno partecipato ai test.

I riscontri delle prove effettuate risultano essere positivi per Flexim. Durante il progetto sono state testate le capacità dei flussimetri di gestire miscele di gas naturale con contenuti fino al 30% di idrogeno e fino al 20% di CO2. Ecco una sintesi dei risultati dei test col misuratore Fluxus G721 installato in configurazione a doppio canale: durante l’intero programma di test, ha sempre operato entro l’incertezza di misura specificata (1…2%) e la ripetibilità (0,15%); la ripetibilità media delle varie misure è stata dello 0,11% (i misuratori a ultrasuoni in linea avevano valori tra 0,055% e 0,136%); con tecnica clamp-on, ha ottenuto risultati migliori rispetto ad alcuni dei misuratori fiscali con tecnica tradizionale.

“L’industria petrolifera e del gas dovrà reinventarsi, deve diventare più efficiente e allo stesso tempo più flessibile” afferma Roberto Checchinato, direttore vendite di Ital Control Meters, distributore esclusivo dei prodotti Flexim in Italia. “Poiché con la tecnica clamp-on di montaggio dall’esterno delle condotte la flessibilità è la nostra virtù principale, ci sentiamo perfettamente preparati per i processi di trasformazione, a partire dal nostro modo di pensare fino alla nostra tecnologia. Con quasi trent’anni di esperienza nella misurazione non invasiva dei gas, siamo pronti per l’era dell’idrogeno”.