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Verona, ottobre 2008 - PowerPoint PPT Presentation


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Stato dell'arte tecnico-normativo dei sistemi di accumulo e delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario. Verona, ottobre 2008. Il Gruppo SOL. Profilo aziendale.

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Presentation Transcript

Stato dell'arte tecnico-normativo dei sistemi di accumulo e delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

Verona, ottobre 2008


Il Gruppo SOL delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario


Profilo aziendale delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

SOL è una multinazionale italiana con Sede a Monza, focalizzata nella produzione, ricerca applicata e marketing di gas industriali, medicinali, puri e speciali, nella progettazione, realizzazione ed installazione di apparecchiature ed impianti necessari all’handling dei suddetti gas, così come nel settore Home Care

Gas tecnici

Home Care


Numeri chiave delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

Presenza in15stati europei (Impianti produzione, trasformazione, distribuzione)

Oltre1700dipendenti

Oltre40000clienti serviti giornalmente

Circa100applicazioni industriali con tecnologia propria

Fatturato 2007pari a circa427milioni di Euro


Principali Centri delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario


Produzione e distribuzione Idrogeno SOL: gas industriale delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

Facilities di produzione H2inItalia & Europa

Unità produzione H2 “On-site”presso utilizzatore finale in Italia & Europa

Tecnologie: steam reforming, ossidazione parziale, elettrolisi

Capacità produttivaannua dell’ordine di decine di milioni di metri cubi

Infrastruttura distribuzione H2: carri bomb./ bombole-pacchi/ pipelines


Utilizzo H2 - Settore mobilità: delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

Veicoli a idrogeno multiservizio

Impianti di rifornimento idrogeno gassoso (puro o in miscela) o liquido

Produzione/ compressione/ accumulo H2:

Impianti “on-site” ad alta efficienza produzione H2 per via elettrolitica accoppiabili a fonti rinnovabili

Impianti “on-site” produzione H2 da metano con recupero CO2

Sistemi di compressione AP fino a 350 – 700 bar

Sistemi di accumulo idrogeno ad altissima pressione o liquido

Sistemi di accumulo chimico di idrogeno (idruri metallici….)

Utilizzo H2 - Settore stazionario:

Sistemi a celle a combustibile (PEM, AFC, SOFC, MCFC) per produzione EE

Idrogeno vettore energetico: progetti SOL


Gassificazione delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

Elettrolisi

Gassificazione

Reforming

Reforming/ PAOX

Solare

Biomasse

Eolico, PV

Industria

Stazionario EE

Mobilità

(Altri usi)

H2

Processi termochimici

Processi termochimici

La filiera dell’idrogeno

Fonti

Accumulo/

distribuzione

Utilizzo

Processi

Petrolio

Gas naturale

Fossili

Carbone

Carri Bombolai

Pipeline

Distributori

CO2

U235

Th232

U238

Nucleare

H2O

Rinnovabili

CO2

Confinamento CO2

Fonte: ENEA


Stoccaggio idrogeno delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario


Panorama sistemi di accumulo dell’Idrogeno delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

CONFRONTO FRA CAPACITA’ VOLUMETRICHE DI STOCCAGGIO IDROGENO NEI DIVERSI SISTEMI DI ACCUMULO

Capacità Volumetrico = Rapporto “peso Idrogeno stoccato/ volume serbatoio”


Stoccaggio H2 ad altissima pressione (fino a 700 bar) delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

Recipienti costituiti da:

parte interna (LINER) di tenuta alla diffusione del gas (Alluminio) o in composito

parte esterna (SHELL) realizzata in materiale composito ( fibre di carbonio), che svolge la funzione di resistenza meccanica, agli urti ed alla fatica.

Peso 3 volte inferiore rispetto ad una bombola in acciaio di pari capacità

Elevato sforzo a rottura per unità di massa

Relativa semplicità tecnologica


70 MPa delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

35 MPa

24 MPa

0,3 MPa

0,1 MPa

Idrogeno liquido

SPECIFICHE

T liquefaz.: - 253 °C

Densità: 0,071 kg/lit.

Purezza:99,999%

  • CONSUMO MEDIO

  • (x 100 Lit./h LH2)

  • EE : 90 kW

  • N2 LIQUIDO: 80 lt/h

  • (cooling)

Boil –off (uso discontinuo stazionario)


NaBH delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario4+2H2O NaBO2+4H2 (+Q)

NaBO2 + 2 H2O → 2 O2 + NaBH4

VANTAGGI RISPETTO A STOCCAGGIO TRADIZIONALE

Alta Capacità di Stoccaggio

Elevata Sicurezza(stoccaggio a P atm)

Stoccaggio H2 in forma liquida

CRITICITA’

Rigenerazione difficoltosa (Termochimica o Elettrochimica da Soda fusa)

Costo elevato

Alte temperature di desorbimento

Idruri chimici- Borodiruri

12


Possibili applicazioni delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario


Progetto ENEL-MATT delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

SOL è partner di ENEL nel Progetto MAT-Regione Veneto nella messa a punto e successiva sperimentazione presso una Centrale ENEL (Fusina-Porto Marghera) di tecnologie innovative ad alta efficienza legate alla filiera idrogeno per usi stazionari –(energetici) e nella mobilità

AREA COMPETENZA SOL

Produzione di H2 per via elettrolitica a media

pressione ed elevata efficienza

Accumulo di H2 con idruri chimici

Compressione ad altissima pressione


GRUPPO MOTORE delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

II STADIO

GRUPPO TRASMISSIONE

I STADIO

Progettazione compressore alta pressione

Dimensionamento per pressioni di esercizio estremamente elevate

Reperimento materiali costruttivi necessari alle lavorazioni

Portata: 30 mc/h H2

Step I: 4 - 400 bar

Step II: 7-700 bar


NaBH delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario4 Catalyzer

NaBO2 liquido

H2 e Vapore

Prototipo sistemarilascioH2

Idruri chimici- borodiruri

(schema /caratt. Prototipo da sviluppare)

Serbatoio NaBH4

NaBH4 + 2H2O  NaBO2 + 4H2 (+ Q)

Separatore H2 / NaBO2

Pompa

Serbatoio NaBO2

rigenerazione

Umidificatore

Idrogeno umidificato

All’utilizzo

O2 dall’aria

Scambiatore di calore

16

Controllo T ed umidità H2


Prototipo sistema delle reti di distribuzione H2 per uso stazionariorigenerazione idruri

test

Flow

T

Flow

pH

T

Rx

test

Scarico gas

termostato

termostato

NaBO2 + 2 H2O → 2 O2 + NaBH4

Serbatoio da 5 lt

di soda

Serpentina in Titanio alimentata con termostato esterno

_

+

A

Alimentatore

CC & PC

V

Consumo energetico 5,6 KWh/m3 di H2 eq


Il settore stazionario nei cosiddetti “Early Markets” delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

UPS-APU (telecomunicazioni, nautica…)

Generatori E.E. (apparati strumentali mobili...)

Caricabatterie (cantieristica…)

…………….

Stazionario / Portatile

comune denominatore:

disporre di energia in contesti “premium” staccati dalla rete


Esempi di applicazione delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario


Normativa idrogeno delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario


Normativa di riferimento H2 delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

Decreto Ministeriale del 16 febbraio 1982 ( attività soggette alle visite di prevenzione incendi)

Decreto Ministeriale del 24 novembre 1984 ( norme di sicurezza antincendio per il trasporto, la distribuzione, l'accumulo e l'utilizzazione del gas naturale con densità non superiore a 0,8

D.Lgs 93/00 -Direttiva 97/23/CEE “Direttiva apparecchiature a pressione - PED”

D.P.R. 126/98 - Direttiva 94/9/CE “ Direttiva apparecchiature e sistemi di protezione destinati ad essere utilizzati in atmosfera potenzialmente esplosiva - ATEX”

(Decreto Ministeriale del 31 agosto 2006, concernente l'approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, costruzione ed esercizio degli impianti di distribuzione di idrogeno per autotrazione)


SPERIMENTAZIONE VVF/UNIPI/ASSOGASTECNICI delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

FOCUS

Definizione delle distanze di sicurezza (tubazioni a pressioni inferiori ai 30 bar)

Individuare una distanza massima oltre la quale la concentrazione di idrogeno non risulta apprezzabile

in funzione della pressione interna e del diametro del foro di rilascio.

TRASFERIMENTO RISULTATI

Redazione della regola tecnica di prevenzione

incendi per la progettazione, costruzione

ed esercizio degli impianti di distribuzione

di idrogeno compresso

per uso stazionario (idrogenodotti)


Prove di emissione idrogeno da idrogenodotto delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

fori diametro 2,5 – 5 e 11 mm

pressioni 2 –5 e 10 bar assoluti

misura delle concentrazioni di idrogeno nell’intorno di emissione

verifica attendibilità programmi di simulazione computerizzata

Il foro da 2,5 mm

Foro intercambiabile

Il foro da 11 mm


Prove di emissione H2 da idrogenodotto delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario


Prove di emissione H2 da idrogenodotto delle reti di distribuzione H2 per uso stazionario

Misura concentrazione H2


Le prove hanno dimostrato buona ripetibilità e dati in linea con quanto preventivato da simulazioni matematiche

La sperimentazione ha permesso di individuare distanze di sicurezza minori di quelle oggi usate (CH4)

Risultati emersi


Grazie! linea con quanto preventivato da simulazioni matematiche


ad