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Jan 20, 2024

Schneider Electric

Schneider Electric – L’attenzione alla sicurezza dell’idrogeno è in linea con la crescita dell’economia. Si prevede che l’idrogeno sarà una delle principali fonti di energia pulita e sarà parte integrante delle energie e dei prodotti chimici

Schneider Electric – L’attenzione alla sicurezza dell’idrogeno è in linea con la crescita dell’economia.

Si prevede che l’idrogeno diventerà una delle principali fonti di energia pulita e sarà parte integrante della strategia net-zero delle aziende energetiche e chimiche, aumentando la necessità di processi, sistemi e migliori pratiche per la sicurezza dell’idrogeno.

L’idrogeno è un vettore energetico trasportabile e ha un elevato potenziale energetico che può essere utilizzato come combustibile per i trasporti, la produzione di energia, il riscaldamento e le applicazioni industriali. A differenza del gas naturale, l’idrogeno produce una combustione pulita senza emissioni di gas serra. Tuttavia, dal punto di vista del pericolo di incendio ed esplosione, l’idrogeno è meno sicuro del gas naturale perché può accendersi più facilmente.

Ha un livello di energia di accensione inferiore, una gamma più ampia di concentrazioni infiammabili, è più soggetto a perdite, non ha odore, brucia a una temperatura più elevata del gas naturale e può produrre una maggiore sovrapressione ed esplosione. Una gamma più ampia di concentrazioni di infiammabili e una rapida velocità della fiamma implicano che le bruciature dell’idrogeno siano più difficili da controllare.

L’idrogeno ha un potere calorifico più elevato per libbra, ma richiederà un volume molto più elevato per generare la stessa quantità di energia del gas naturale. Di seguito una tabella che mostra le proprietà fisiche tra idrogeno, metano/gas naturale e benzina/benzina.

Il rapporto del database ARIA del Bureau for Analysis of Industrial Risk and Pollution (BARPI) ha fornito un’analisi di 215 incidenti industriali legati all’idrogeno in tutto il mondo. La maggior parte (60%-70%) di questi incidenti legati all’idrogeno si sono verificati nel settore energetico e chimico. Non è chiaro quale percentuale di questi dati sia correlata alla produzione di idrogeno verde, ma i numeri sono molto probabilmente piccoli poiché i dati sugli incidenti sono stati compilati prima del 2007.

Un’osservazione interessante della statistica è che il 70% degli incidenti è il risultato di “fallimento organizzativo e umano”, quindi la prevenzione dovrebbe concentrarsi sulla consapevolezza del rischio idrogeno e sulle procedure di sicurezza aziendali.

Detto questo, poiché oltre il 90% dell’idrogeno prodotto proviene da combustibili fossili e viene utilizzato principalmente nelle industrie di raffinazione e di fertilizzanti, le pratiche e le normative standard del settore richiedono un’elevata disponibilità di sistemi di sicurezza funzionale da installare per la sicurezza del processo.

Elettrolizzatore di idrogeno verde

Il concetto di base alla base della produzione di idrogeno verde è il processo di elettrolisi che utilizza l’elettrificazione per scomporre le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno. L’elettricità deve provenire da energia rinnovabile affinché possa essere chiamata idrogeno verde. Un tipico impianto a idrogeno verde funziona con un elettrolizzatore da 5-25 MW, ma stiamo vedendo capacità di impianti più grandi con la pianificazione fino a 100 MW.

Aumentare l’elettrificazione e aumentare la capacità produttiva

La sfida per la produzione di idrogeno verde, soprattutto se integrato in impianti chimici, di raffineria o petrolchimici, non è la sicurezza, ma l’aumento della capacità produttiva e del processo di elettrificazione. Gli standard di sicurezza industriale come l’OSHA (Occupational Safety and Health Administration), la gestione della sicurezza dei processi, ISO, NFPA, IEC, ecc. includono già gas infiammabili come l’idrogeno.

L'idrogeno viene tipicamente prodotto utilizzando un processo termochimico chiamato steam reforming. Viene spesso definito idrogeno grigio. Questo processo è simile ad altri processi termochimici all'interno dell'impianto, quindi è integrato nella sicurezza dell'impianto. Ad esempio, in una raffineria, una grande quantità di idrogeno grigio viene prodotta e utilizzata nel processo di idrodesolforazione e nel processo di idrocracking.

Anche l’idrogeno blu che dipende dalla CCUS per decarbonizzare l’idrogeno grigio non modifica il protocollo di sicurezza all’interno di questi impianti. L’idrogeno verde basato su un processo di elettrificazione è diverso dai processi termochimici, un processo non familiare alle tradizionali operazioni chimiche, di raffineria e petrolchimiche.

Ad esempio, per una tipica raffineria da 150.000 bbl/d, gli elettrolizzatori che sostituiscono il reformer a vapore del metano richiedono una potenza di rete aggiuntiva di 100 MW per generare idrogeno verde; si tratta di quasi il 200% in più rispetto alla potenza della rete tradizionale richiesta per un'intera raffineria di questa capacità. Per i produttori autonomi di idrogeno verde, la scala di produzione avrà sfide simili passando da 25 MW a 100 MW.