Eliminare le difficoltà delle complesse stazioni di rifornimento di idrogeno

Con l'entrata in funzione di un maggior numero di stazioni di rifornimento di idrogeno, occorre una combinazione fra attuazione elettrica, integrazione dei componenti e possibilità di manutenzione per ridurre la complessità del sistema.

Con l'entrata in funzione di un maggior numero di stazioni di rifornimento di idrogeno, secondo Niklas Coors della Norgren, la combinazione di attuazione elettrica, integrazione dei componenti e possibilità di manutenzione del sistema può ridurre la complessità generale, fornendo vantaggi tangibili in termini di costi e operatività per ottimizzare le decisioni in materia di CapEx e OpEx.

Grazie alla possibilità di ridurre la presenza di carbonio dalla generazione di elettricità, dai trasporti e dal riscaldamento, l'idrogeno svolgerà un ruolo centrale nella ricerca delle fonti energetiche sostenibili.

Tuttavia, un elemento essenziale per il successo dell'adozione e gestione continua dell'idrogeno in numerose applicazioni è la necessità di implementare e gestire le stazioni di rifornimento nel modo più efficiente possibile dal punto di vista economico, così come nell'ambito dell'economia dell'idrogeno e della relativa infrastruttura in crescita.

Nel valutare la fattibilità di una stazione di rifornimento di idrogeno, le preoccupazioni relative alle CapEx e OpEx sono alla base del processo decisionale legato all'avvio della costruzione e al funzionamento redditizio della struttura.

I punti dolenti delle stazioni di rifornimento di idrogeno

Alla base di questa decisione troviamo una moltitudine di criticità che influenzano i fattori di progettazione, funzionamento e acquisto.

Gli ingegneri devono progettare stazioni complesse e in grado di soddisfare i requisiti di certificazione e funzionalità, tenendo conto dei vincoli di tempo e spazio e rispettando gli sviluppi del settore e le richieste di crescita.

Una volta completato il progetto, il team operativo deve gestire componenti inaffidabili e di difficile manutenzione, che potrebbero causare fermi macchina imprevisti e costosi.

Oltre alle complesse questioni progettuali e operative, occorre ricordare l'importanza della filiera e dei requisiti di acquisto della stazione. Molti operatori si trovano di fronte a una filiera frammentata e difficile da gestire, aspetto che esercita una sempre maggiore pressione sul costo totale di proprietà del ciclo di vita della stazione.

Anche se molte persone considerano la complessità delle stazioni di rifornimento come legata ad altre aree critiche, tra cui l'infrastruttura del sistema di tubazioni e la strumentazione necessaria alla stazione, le applicazioni caratterizzate da numerosi sottosistemi, come ad esempio lo stoccaggio dell'idrogeno, il pannello del gas pilota, l'erogatore e la sezione del compressore, potranno aumentare la complessità generale.

Quindi, gli operatori devono ottenere vantaggi in grado di ridurre l'impatto delle complessità del sistema e del funzionamento continuo dello stesso, tra cui la rapida scalabilità del settore con l'intensificarsi della domanda di idrogeno in numerose applicazioni, la disponibilità affidabile dei componenti, per garantire il funzionamento efficiente delle stazioni, e l'elevato livello delle tubazioni necessarie per il funzionamento della struttura.

Riconoscere l'impatto positivo di tre proposte (azionamento elettrico, integrazione dei componenti e possibilità di manutenzione) in grado di ridurre la complessità delle stazioni, consentendo alle parti coinvolte di prendere decisioni più efficaci in relazione alle specifiche di supporto dell'efficacia complessiva del modello delle stazioni di rifornimento di idrogeno.

Soluzioni per la complessità

Attuazione elettrica.

Il sistema di tubazioni e strumentazioni di una tipica stazione di rifornimento di idrogeno comprende 15-20 valvole inserite in una moltitudine di componenti, che comprendono anche regolatori e soluzioni di controllo del processo.

In gran parte delle applicazioni, si tratta di sistemi ad aria o azionamento pneumatico che richiedono un'intera sottostazione, comprendente compressore d'aria, FRL e attrezzature per la preparazione dell'aria, tubazioni e condutture associate. Il sottosistema deve rispettare tutti i requisiti di sicurezza, come ad esempio ATEX, e funzionare negli ambienti caldi e freddi.

La risposta per la riduzione della complicazione del sistema è legata alle specifiche delle soluzioni di azionamento elettrico in grado di ridurre il numero di sottosistemi necessari, offrendo vantaggi in termini di costi e funzionamento, contenendo i potenziali punti di perdita, aumentando l'affidabilità dei componenti e permettendo di progettare un sistema meno complesso.

Gli sviluppi delle soluzioni per impianti, tra cui quelle Norgren, stanno agevolando la transizione verso i componenti azionati elettricamente. Le considerazioni legate a OpEx e CapEx dipendono dalla riduzione dei componenti da acquistare, sottoporre a manutenzione o a rischio di guasto. Aggiungendo i vantaggi dei sistemi BUS per ridurre la complessità del cablaggio, l'azionamento elettrico potrà agire come volano per il miglioramento degli impianti di diversi settori.

Integrazione dei componenti.

Anche in questo caso, una stazione di rifornimento di idrogeno richiede l'acquisto e l'implementazione di numerosi raccordi, tubi, tubazioni e assemblaggi generali. Qual è il modo migliore per agire? È possibile eliminare una parte dei componenti che contribuiscono al funzionamento multiparte e potenzialmente inefficiente della stazione di rifornimento di idrogeno, gestendo i problemi legati alla frammentazione delle filiere?

I promettenti attributi dei collettori dotati di funzionalità modulari sembrano una soluzione credibile. Attraverso l'integrazione di diverse funzioni, come ad esempio valvole, regolatori e filtri, è possibile ridurre la quantità complessiva di raccordi e tubazioni, eliminando i potenziali punti di perdita del sistema, offrendo vantaggi legati ai tempi di installazione e riducendo l'ingombro complessivo di una data sezione di una stazione. Un approccio di questo tipo ha già ottenuto un buon risultato nello sviluppo di stazioni di rifornimento di CNG e nelle applicazioni idrauliche tradizionali.

Possibilità di manutenzione.

L'affidabilità dei componenti, ovvero la possibilità di utilizzarli per molto tempo, è fondamentale per l'efficienza operativa. Occorrono soluzioni in grado di superare test e simulazioni e sviluppate in base alle esigenze dei costruttori e degli operatori delle stazioni.

Per eseguire un intervento di manutenzione, gli ambienti ad alta pressione in cui operano i componenti possono rivelarsi problematici. Spesso occorre rimuovere interi componenti dalle linee di processo per eseguire gli interventi di manutenzione, un'operazione che richiede molto tempo e può causare problemi di tenuta al momento del rimontaggio.

In questo caso occorre utilizzare componenti a cartuccia, che è possibile riparare senza rimuovere l'intero corpo dalla tubazione. Anche in questo caso è possibile ridurre le esigenze di manutenzione più complesse, risparmiare tempo e ridurre al minimo i costi di manutenzione.

Infine, il monitoraggio delle condizioni dei componenti essenziali può ridurre la necessità di sistemi complessi e aumentare l'efficienza. Le soluzioni integrate, dotate di sensori e trasmettitori per monitorare la pressione e temperatura, sono ideali in questo senso. I dati generati forniscono un quadro trasparente dello stato del componente e consentono di prendere decisioni informate sui programmi di manutenzione predittiva futuri.

Con l'intensificarsi della richiesta di soluzioni energetiche basate sull'idrogeno, l'infrastruttura di supporto (es. le stazioni di rifornimento) deve essere efficace dal punto di vista dei costi e dell'operatività. 

La gestione delle questioni potenzialmente problematiche, come ad esempio la progettazione di sistemi multiformi, l'acquisto di componenti costosi su larga scala, le filiere disarticolate e i requisiti di manutenzione dispendiosi in termini di tempo, funzioni critiche delle tubazioni e strumentazione, è un'operazione fondamentale per ridurre le spese e aumentare l'efficienza operativa a lungo termine.