{"id":4041,"date":"2023-09-06T08:23:59","date_gmt":"2023-09-06T08:23:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/controlloemisura\/?p=4041"},"modified":"2023-09-06T08:26:28","modified_gmt":"2023-09-06T08:26:28","slug":"idrogeno-la-sfida-delle-stazioni-di-rifornimento","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/controlloemisura\/idrogeno-la-sfida-delle-stazioni-di-rifornimento\/","title":{"rendered":"Idrogeno: la sfida delle stazioni di rifornimento"},"content":{"rendered":"\n

In un\u2019epoca in cui il cambiamento climatico impone un cambio decisivo a favore dell\u2019ambiente, l\u2019idrogeno gioca un ruolo fondamentale.\u00a0WIKA<\/a> ci illustra quali sono le sfide che la misura dovr\u00e0 affrontare\u00a0per far funzionare le stazioni di rifornimento.<\/h2>\n\n\n\n

Il cambiamento climatico non pu\u00f2 essere fermato senza un cambiamento radicale dei modelli di mobilit\u00e0. Questo significa inevitabilmente \u201cgame over\u201d per il tradizionale motore a combustione interna. La sua scomparsa sar\u00e0 accelerata dall\u2019aumento della domanda di veicoli con propulsori a zero emissioni. L\u2019idrogeno \u00e8 sempre pi\u00f9 al centro dell\u2019attenzione, perch\u00e9 le celle a combustibile ad H2<\/sub> offrono prestazioni simili a quelle dei motori benzina e diesel. In tutto il mondo si stanno formulando obiettivi ambiziosi per la mobilit\u00e0 a idrogeno nel trasporto stradale, soprattutto per quanto riguarda i veicoli commerciali.\u00a0Le aziende di trasporto e logistica hanno iniziato a convertire le loro flotte, e oggi sempre pi\u00f9 spesso si vedono auto alimentate a idrogeno.<\/p>\n\n\n\n

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\"Termocoppie
Termocoppie per alta pressione TC90. \u00a9 WIKA\n<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Treno
Treno a idrogeno. \u00a9 Evgeniy & Karina Gerasimovi _stock.adobe.com\nHydrogen train.\n<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Un
Un impianto di trattamento dell\u2019idrogeno. \u00a9 PhathompornSihasena_stock.adobe.com\nHydrogen treatment plant.\n<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Trasmettitore
Trasmettitore di pressione IS-3 di \nWIKA con custodia da campo. \u00a9 WIKA\n<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

L\u2019importanza di una rete estesa<\/strong> di stazioni di rifornimento<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Ulteriori progressi nella mobilit\u00e0 a idrogeno dipenderanno dal nostro successo nell\u2019estendere la rete di stazioni di rifornimento, in modo che non siano necessarie deviazioni per rifornire i veicoli. Attualmente esistono circa 700 stazioni di rifornimento di idrogeno (HRS, \u201cHydrogen Refuelling Stations\u201d) in tutto il mondo, e si prevede che questo numero salga a 6.000 entro il 2030. Parallelamente all\u2019espansione della rete HRS, sar\u00e0 fondamentale incrementare la produzione di idrogeno verde, ovvero la produzione di H2<\/sub> per elettrolisi utilizzando energie rinnovabili. Questo \u00e8 considerato l\u2019unico metodo veramente neutrale per quanto riguarda il clima. Il prodotto degli impianti che producono idrogeno verde viene consegnato alle stazioni di rifornimento nei cosiddetti rimorchi tubolari, che consistono in semirimorchi con un gruppo di sette serbatoi tubolari in acciaio. In futuro, questi serbatoi lasceranno progressivamente il posto a quelli di tipo IV in fibra di carbonio, progettati per una pressione pi\u00f9 elevata (500 bar anzich\u00e9 200) e con una tara inferiore, che consentir\u00e0 un carico utile maggiore. Questo rappresenta un passo importante negli sforzi per aumentare la capacit\u00e0 di stoccaggio dell\u2019HRS a pi\u00f9 di 1 t di carburante nel medio termine. Il serbatoio di un\u2019autovettura pu\u00f2 contenere circa 4-5 kg di idrogeno, rispetto ai circa 40 kg di un autocarro, ed \u00e8 probabile che in futuro questa quantit\u00e0 aumenti.<\/p>\n\n\n\n

Gli standard per la misura<\/strong> sono ancora in transizione<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

L\u2019industria dell\u2019idrogeno sta lavorando per stabilire un quadro normativo che tenga il passo con l\u2019ampliamento dell\u2019infrastruttura. Si stanno formulando nuove linee guida e adattando le specifiche esistenti alla luce dei nuovi sviluppi. Il settore sta spingendo per una standardizzazione completa dei processi e dei componenti, per porre l\u2019utilizzabilit\u00e0 dell\u2019idrogeno come combustibile su un\u2019ampia base internazionale. Questo obiettivo deve essere raggiunto senza compromettere in alcun modo la sicurezza. Per i produttori delle tecnologie di misura utilizzate per monitorare e controllare il processo di rifornimento, il mutevole panorama delle normative rende difficile avere un quadro chiaro delle linee guida da definire per i loro prodotti per H2<\/sub>. Questo vale sia per le nuove soluzioni, sia per le modifiche dei prodotti esistenti. Specifiche durevoli per le stazioni di rifornimento di idrogeno si trovano, ad esempio, nella serie di norme ISO 19880.<\/p>\n\n\n\n

Le tre sfide fondamentali<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

A prescindere dai requisiti specifici delle stazioni di rifornimento, le propriet\u00e0 fisiche e chimiche dell\u2019idrogeno pongono di per s\u00e9 requisiti sostanziali alla tecnologia di misura, che non possono essere soddisfatti utilizzando apparecchiature standard. L\u2019idrogeno \u00e8 altamente infiammabile, motivo per cui le apparecchiature devono solitamente soddisfare i requisiti di protezione antideflagranti nelle applicazioni fisse. Grazie alle piccole dimensioni delle particelle, l\u2019H2<\/sub> penetra nei materiali e forma una miscela esplosiva nell\u2019aria in concentrazioni fino al 4%. Per questo motivo, quando si tratta di adattare i processi strumentali, si prendono generalmente in considerazione attacchi saldati oppure con guarnizioni metalliche. Le piccolissime molecole di H2<\/sub> penetrano anche nelle strutture metalliche, dove possono rendere fragile il materiale e diventare un rischio per la sicurezza. Per questo motivo, gli acciai austenitici come il 316L sono preferiti per gli strumenti di misura nelle applicazioni H2<\/sub>. Inoltre, l\u2019idrogeno pu\u00f2 compromettere la stabilit\u00e0 a lungo termine desiderata del segnale di misura di un sensore. Se aderisce al resistore e\/o penetra nelle strutture sensibili dello strumento di misura elettronico, pu\u00f2 provocare un offset del segnale e quindi errori di misura. Una possibile contromisura consiste nell\u2019utilizzare strati di separazione per impedire la penetrazione dell\u2019idrogeno. L\u2019oro \u00e8 solo uno dei materiali adatti a questo tipo di soluzione.<\/p>\n\n\n\n

La pressione e la temperatura<\/strong> giocano un ruolo importante<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Oltre a questi requisiti generalmente applicabili alle applicazioni H2<\/sub>, ci sono anche sfide specifiche da affrontare in relazione alle stazioni di rifornimento di idrogeno. A causa della progettazione di queste stazioni e del processo di rifornimento stesso, la tecnologia di misura e controllo deve essere in grado di sopportare pressioni fino a 900 bar e temperature da -40\u00b0C a +85\u00b0C.\u00a0Attualmente l\u2019idrogeno viene consegnato nei rimorchi tubolari a una pressione di 200 bar, e poi ulteriormente compresso a 900 bar in serbatoi ad alta pressione per mezzo di compressori. Questo avviene in diverse fasi. Per il serbatoio di un\u2019autovettura la compressione corrisponde a una pressione di 700 bar, per quello degli autocarri 350 bar; tuttavia in futuro anche questa sar\u00e0 aumentata a 700 bar per ottenere una maggiore autonomia. La pressione e la portata necessarie in ciascun caso sono controllate dalla comunicazione tra i sistemi di sensori della pompa del carburante, detta erogatore, e il serbatoio del veicolo.<\/p>\n\n\n\n

I clienti desiderano che il processo di rifornimento sia completato nel minor tempo possibile. La pressione e la temperatura giocano un ruolo importante: maggiore \u00e8 la differenza di pressione fra la stazione di rifornimento e il veicolo, pi\u00f9 veloce sar\u00e0 il flusso di idrogeno. Va da s\u00e9 che la pressione del serbatoio del veicolo non deve essere superata. Il profilo di temperatura sulla linea di rifornimento rende rilevante anche il fattore tempo: l\u2019idrogeno si riscalda quando si espande. Il gas viene quindi raffreddato preventivamente a -40\u00b0C tramite uno scambiatore di calore, in modo da poter mantenere successivamente una temperatura inferiore a 85\u00b0C. Questo \u00e8 necessario perch\u00e9 i serbatoi dei veicoli sono specificati solo fino a questo valore. Pi\u00f9 la temperatura si avvicina agli 85\u00b0C, pi\u00f9 il processo di rifornimento deve essere rallentato e regolato dal raffreddamento.<\/p>\n\n\n\n

Strumentazione complessa<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Data la situazione potenzialmente critica, la linea di rifornimento di una stazione H2<\/sub> \u00e8 dotata di una strumentazione complessa, che comprende sensori di pressione, temperatura e portata, nonch\u00e9 valvole di intercettazione e di sfiato. I misuratori di portata Coriolis sono particolarmente adatti per monitorare la portata a causa delle elevate pressioni in gioco. I punti di misura della temperatura e della pressione sono fondamentali per la sicurezza operativa. Le sonde di temperatura devono funzionare con tempi di risposta brevi, ed essere a tenuta di pressione: la necessit\u00e0 di una risposta rapida non consente di utilizzare un pozzetto termometrico. La punta della sonda deve quindi essere in grado di sopportare pressioni fino a 875 bar senza protezione. Allo stesso tempo, deve avere un\u2019esecuzione compatta per limitare al minimo l\u2019influenza sulla portata del fluido. Un attacco filettato conico, ad esempio, conferisce alla sonda di temperatura la resistenza necessaria, e mantiene il punto di misura sigillato in modo affidabile. I sensori di pressione installati nel sistema di serbatoi hanno solitamente una pressione nominale di 1.000 o 1.050 bar.\u00a0Questo valore si basa sulla pressione nominale del serbatoio del veicolo pi\u00f9 un fattore di sicurezza legato alla temperatura. I sensori devono inoltre funzionare secondo le specifiche nella tipica gamma di temperature HRS, da -40\u00b0C a +85\u00b0C. Infine il compito richiede dispositivi con protezione dalle esplosioni o addirittura la certificazione SIL in alcuni punti di misura del sistema.<\/p>\n\n\n\n

Autore: Christian Wirl, Portfolio\u00a0Manager, Hydrogen in WIKA<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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