martedì 6 Dicembre 2022

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I misuratori di portata clamp-on e l’idrogeno: tecnologia flessibile per la transizione energetica

Se ne parla sempre più spesso nel mercato dell’industria 4.0:  nell’ottica della sostenibilità, l’idrogeno è un pilastro fondamentale della decarbonizzazione. Nell’industria stessa, questo porta un alto grado di ricerca e innovazione nel campo delle tecnologie che lo impiegano attivamente. 

In particolare, si parla sempre più spesso di tecnologie di misura dell’idrogeno e, più in particolare, della portata dei gas. Tra questi, spiccano i misuratori di portata ultrasuoni clamp-on dell’azienda tedesca FLEXIM.

I vantaggi e le prospettive future dell’idrogeno

In questo clima di transizione energetica, col crescente fabbisogno energetico delle società moderne e l’impatto dell’attività umana sul clima globale, l’industria è spinta a cercare nuove fonti di energia e ad utilizzare tecnologie rispettose dell’ambiente.

In questo panorama, si inserisce l’idrogeno verde, che gioca un ruolo chiave con la sua alta efficienza e il minimo impatto ambientale.

Secondo il rapporto dell’International Energy Agency, l’idrogeno pulito sta attualmente godendo di uno slancio politico e commerciale senza precedenti ed è pertanto il momento di aumentare le tecnologie ad esso collegate e ridurre i costi, per consentirne un più ampio utilizzo.

L’idrogeno 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 di idrogeno (circa 70 milioni di tonnellate). 

Di solito, l’idrogeno viene stoccato a pressione molto elevata, questo rende necessario l’utilizzo di apparecchiature sicure ed efficienti per la produzione, lo stoccaggio e l’erogazione del gas.

In quest’ottica, al centro dell’attività di ricerca, la tecnologia che si occupa della misura della portata dell’idrogeno.

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Come funziona la misura della portata del gas naturale?

La prassi per la misurazione della portata nel trasporto degli idrocarburi gassosi è il calcolo dei volumi standard. A tal fine, vengono misurate portata, temperatura e pressione reali, specificando pressione e temperatura standard di riferimento.

La composizione del gas deve essere nota, cosa possibile utilizzando un gascromatografo locale. In questo caso, il flusso di volume standard viene calcolato partendo dal flusso di volume operativo e utilizzando un flow computer, con un approccio relativamente costoso e senza la possibilità di avere informazioni in tempo reale.

L’azienda tedesca FLEXIM, leader del settore della misura della portata dell’idrogeno, ha brevettato un nuovo approccio.

Con l’impiego di una sofisticata funzionalità totalmente innovativa, denominata NGE (Natural Gas Engine), i misuratori di portata per il gas della serie FLUXUS G sono in grado di determinare autonomamente la portata di volume standard dei gas, anche con composizioni variabili.

Il nuovo approccio di FLEXIM si basa infatti sull’impiego della misurazione della velocità sonica, anche senza analisi cromatografica. Grazie a un database di migliaia di punti di misura del flusso di gas, FLEXIM ha sviluppato la nuova funzionalità NGE, che supporta le stesse equazioni termodinamiche di un flow computer ed è in grado di calcolare anche la comprimibilità, il peso molecolare e la densità.

A differenza dei sistemi di misura tradizionale, questa nuova tecnologia consiste nel fatto che la composizione del gas non deve necessariamente essere conosciuta, ma è necessario selezionare solo la classe di gas naturali in transito. 

Quindi, nel misuratore di portata FLUXUS G di FLEXIM, 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.

I vantaggi della misura dell’idrogeno con tecnologia a ultrasuoni clamp-on

In qualità di unico produttore di tecnologia di misurazione ad 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 a Groningen, in Olanda. Il gruppo di utenti interessati ai risultati dei test era formato da tutti i principali operatori di pipeline nell’UE, mentre i produttori dei misuratori di portata fiscale per gas, per lo più a ultrasuoni, sono stati coinvolti direttamente nel test.

I riscontri delle prove effettuate risultano essere eccezionalmente 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 con il misuratore FLUXUS G721 installato in configurazione a doppio canale:

  • Durante l’intero programma di test, il FLUXUS G721 ha sempre operato entro l’incertezza di misura specificata (1…2%) e la ripetibilità (0,15%);
  • Per il FLUXUS G721, 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% di ripetibilità media;
  • Il FLUXUS G721, con tecnica clamp-on, ha ottenuto risultati migliori rispetto ad alcuni dei misuratori fiscali con tecnica tradizionale;

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