Idrogeno + Valvole, Pompe, Attuatori

'idrogeno compresso ad alta pressione sta prendendo rapidamente piede come principale forma di combustibile alternativo, e si stanno compiendo sforzi a livello internazionale per commercializzarne la produzione e la disponibilità. Questo ha dato origine alla necessità di formulare regolamenti, codici e standard che tengano in considerazione le sue proprietà uniche e le problematiche di sicurezza relative ai sistemi energetici a idrogeno. Una delle sue principali applicazioni come fonte di energia riguarda i veicoli alimentati a idrogeno, che attualmente sono nella fase iniziale di commercializzazione. Affinché questa applicazione possa avere successo ed espandersi capillarmente, sarà necessario sviluppare un'infrastruttura di rifornimento, nonché gli standard di sicurezza specifici per le stazioni di rifornimento di idrogeno e i loro componenti. Comprendere il nuovo standard ISO 19880 per la sicurezza delle stazioni di rifornimento di idrogeno gassoso La normativa ISO 19880 rappresenta uno dei primi standard che specifichi i requisiti di sicurezza e i metodi di esercizio di convalida (omologazione) del progetto relativi ai componenti destinati alle stazioni di rifornimento di idrogeno gassoso. La terza sezione dello standard ISO 19880:3-2018 illustra i requisiti delle valvole. Queste rappresentano un componente critico per la sicurezza nelle stazioni di rifornimento di idrogeno in quanto regolano il flusso di idrogeno gassoso, rappresentano una potenziale fonte di rilascio o perdita di idrogeno e rivestono un ruolo essenziale in caso di arresto di emergenza del sistema. Per questo motivo, in questo post ci concentreremo sui requisiti delle valvole e sui vantaggi di usare valvole per idrogeno testate e certificate per soddisfare questo nuovo standard. Ambito di applicazione della norma Lo standard ISO 19880-3:2018 specifica i requisiti e i metodi di prova per le valvole progettate e prodotte per le stazioni di idrogeno gassoso (fino alla designazione H70), tra cui: valvole di ritegno, valvole limitatrici di flusso, valvole regolatrici di flusso, valvole di controllo del tubo, valvole di separazione del tubo, valvole manuali, valvole di sicurezza della pressione e valvole di arresto. Requisiti di qualità del prodotto I fabbricanti devono definire e implementare processi di produzione che impieghino misure di controllo della qualità in grado di garantire che le valvole prodotte soddisfino i requisiti stabiliti nella norma ISO 19880-3:2018. Questi includono la necessità di una prova di pressione idraulica e una prova di perdita di gas, rispettivamente al 100% e al 150% della pressione nominale del componente (o, in alternativa, una prova di perdita di gas al 125% della pressione nominale del componente). Marcatura delle valvole In base allo standard ISO 19880-3:2018, tutte le valvole devono riportare il nome del fabbricante, il marchio registrato o il logo, la designazione del modello (numero di prodotto) e la pressione nominale. Inoltre, se lo spazio lo permette, dovrebbero anche indicare l'intervallo di temperatura nominale, la direzione del flusso, il numero di serie e la pressione per il test di resistenza idrostatica. Qualità dell'idrogeno combustibile Oltre alle specifiche definite dalla norma, le valvole non devono rilasciare alcun contaminante nell'idrogeno che le attraversa, garantendo che la qualità del combustibile soddisfi gli standard definiti nella norma ISO 14687.

Da oltre 50 anni, AUMA (Armaturen-Und Maschinen-Antriebe, con essa. "attuatori di valvole e azionamenti macchina") è stata uno dei leader di mercato nella produzione di azionamenti elettrici e riduttori per l'automazione dei raccordi per tubazioni. Le apparecchiature AUMA sono ampiamente utilizzate nei settori dell'energia, dell'approvvigionamento idrico, del petrolio e del gas, della chimica e di altre industrie. In questa presentazione si parlerà di attuatori elettrici per valvole e idrogeno, come funzionano gli attuatori e i livelli di sicurezza nella rete di distribuzione dell'idrogeno.

AUMA Italiana ha partecipato alla prima edizione digitale di mcTER Idrogeno, con un webinar di approfondimento dedicato all'utilizzo degli attuatori elettrici nelle reti di distribuzione dell'idrogeno. La relazione "Attuatori elettrici per valvole: lo stato dell'arte nelle reti di distribuzione dell'idrogeno" presentata da Nicola Spreafico, Responsabile Divisione Oil&Gas di AUMA Italiana, oltre ad illustrare le caratteristiche dei prodotti AUMA, ha presentato alcuni case history del settore, confermando l'attenzione dell'azienda tedesca per i numerosi settori industriali in cui opera.

La miscela è stata impiegata per alimentare i forni dell'impianto di Rho di Forgiatura A. Vienna (Gruppo GIVA). Si è tenuto a Rho (provincia di Milano), nello stabilimento Forgiatura A. Vienna, il primo test a livello mondiale di utilizzo di una miscela di gas naturale e idrogeno al 30% nei processi di forgiatura utilizzati nella lavorazione dell'acciaio su scala industriale. La sperimentazione ha previsto l'utilizzo del mix idrogeno-gas per riscaldare i forni dell'impianto di Forgiatura A. Vienna ed è stata effettuata con successo, nel sito, dopo una serie di studi e test in laboratorio durati circa un anno. Protagoniste dell'iniziativa sono state Snam, tra le principali aziende di infrastrutture energetiche al mondo e che ha sviluppato e promosso il progetto, RINA, multinazionale di ispezione, certificazione e consulenza ingegneristica che ha curato le analisi ingegneristiche e le prove di laboratorio, e il Gruppo GIVA, leader globale nella lavorazione dell'acciaio, che ha messo a disposizione la Forgiatura Vienna per l'esecuzione del test di campo. La miscela di metano e idrogeno è stata fornita da Sapio, azienda italiana specializzata nella produzione e commercializzazione di gas industriali e medicinali. "L'idrogeno - ha commentato Marco Alverà, amministratore delegato di Snam - può diventare nel medio-lungo termine la soluzione per decarbonizzare il settore siderurgico e tutte le industrie con un consumo intensivo di energia, il cui ruolo nella nostra economia è fondamentale. Questa sperimentazione è una tappa propedeutica alla progressiva introduzione di idrogeno a zero emissioni, prima in blending con il gas naturale e poi in forma pura, in alcuni processi di produzione dell'acciaio. Snam mette a disposizione le proprie capacità progettuali e di ricerca e la propria infrastruttura per dare un contributo alla creazione di una filiera nazionale dell'idrogeno e al raggiungimento degli obiettivi climatici italiani ed europei". Ugo Salerno, presidente e amministratore delegato di RINA, ha aggiunto: "Questo test è la dimostrazione concreta che la filiera italiana dell'idrogeno può contribuire significativamente a decarbonizzare settori energivori e complessi come quello siderurgico. Come RINA siamo orgogliosi di essere parte attiva del processo di transizione energetica in atto, in particolar modo in occasioni come questa, quando possiamo mettere a sistema le nostre competenze in ambito energetico e industriale". "Per il nostro gruppo - ha affermato Jacopo Longhi Vienna (direzione GIVA) - l'idrogeno può rappresentare un grande alleato. Da un lato le normative sempre più stringenti in termini di emissioni di CO 2, unite alla volontà di diminuire l'impatto ambientale delle nostre produzioni, ci obbligano a trovare una soluzione. Dall'altro, l'applicazione di idrogeno può rivelarsi mercato trainante per valvole e attuatori, prodotti da aziende del gruppo. Questo progetto quindi è solo l'inizio di un percorso che ci vedrà coinvolti per molti anni".

La prima parte della tesi ho lo scopo di evidenziare lo stato dell’arte di alcune tecnologie di accumulo di energia elettrica e come queste possano apportare benefici al sistema elettrico. I sistemi di stoccaggio dell’energia presi in considerazione sono le batterie elettrochimiche, i volani meccanici, i supercondensatori, gli impianti di stoccaggio ad aria compressa e gli impianti di pompaggio. I sistemi di accumulo termico, il vettore energetico idrogeno ed altre forme di accumulo di energia non sono presi in considerazione in tale trattazione. La seconda parte presenta una modellazione dinamica dell’esercizio annuo di un impianto di accumulo ad aria compressa CAES mediante il software Simulink.

I risultati ottenuti dopo tre settimane di sperimentazione su 6 linee di prova indipendenti, non hanno mostrato una sostanziale differenza di comportamento imputabile alla presenza della miscela idrogeno/metano. Due delle 6 linee (una con metano puro ed una con miscela) hanno mostrato una lenta ma decisa diminuzione della pressione, probabilmente dovuta ad un errore di installazione delle flange e/o a difetti realizzativi delle guarnizioni. Le restanti linee non hanno mostrato sostanziali variazioni di pressione, indice di assenza di perdite significative. Questi risultati consentono di concludere che, almeno sul breve periodo, i materiali di cui sono costituite le guarnizioni spirometalliche installate (AISI 316 + grafite) non evidenziano una particolare permeabilità all’idrogeno.