bioCNG come carburante: rifornimento, bombole a bordo, autonomia e requisiti delle stazioni

Il bioCNG è biometano compresso a una pressione di circa 200 bar (nominale a bordo del veicolo) e fornito nelle stazioni di rifornimento come carburante per automobili, autobus e veicoli commerciali leggeri. Tecnicamente non differisce dal gas naturale compresso (CNG), quindi i veicoli a CNG possono essere alimentati a bioCNG senza alcuna modifica. La differenza sta nell'origine e nell'impronta di carbonio, che si attesta con documenti (certificazione di sostenibilità, garanzie di origine o altri sistemi). Nel trasporto il bioCNG si dimostra adatto alle flotte urbane e alla distribuzione locale, mentre nel trasporto a lunga distanza si considera più spesso il LNG.

Pressioni e bombole

I serbatoi dei veicoli hanno in genere una pressione nominale di 200 bar (a una temperatura di 15°C). La stazione comprime il gas a una pressione più alta (dell'ordine di 250 bar), perché dopo il riempimento il gas si riscalda e, raffreddandosi, la pressione cala. Le bombole sono realizzate come:

Bombole più leggere consentono di ridurre la massa a vuoto del veicolo o di aumentare l'autonomia, ma ne innalzano il prezzo. Le bombole sono soggette a controlli periodici e hanno una durata di utilizzo limitata.

Quanta energia e quanti chilometri

Il metano ha un potere calorifico di circa 50 MJ/kg, ossia circa 13,9 kWh/kg. La densità del metano in condizioni normali è di circa 0,717 kg/m³, quindi 1 kg di CNG corrisponde a circa 1,39 m³ di gas. Nelle autovetture il consumo è dell'ordine di 3–5 kg/100 km, negli autobus urbani di alcune decine di kg/100 km, a seconda di massa, percorso e stile di guida. A titolo orientativo: un'autovettura con serbatoio da 15 kg di gas e un consumo di 4 kg/100 km ha un'autonomia teorica di circa 375 km; un autobus con una scorta ad es. di 200 kg e un consumo di 45 kg/100 km – circa 440 km (valori di esempio).

Struttura della stazione

1. Allacciamento alla rete del gas o fornitura di gas dall'impianto di biogas.
2. Essiccazione del gas – l'acqua nel gas compresso comporta rischio di corrosione e congelamento.
3. Compressori – multistadio, raffreddati.
4. Stoccaggio tampone – una cascata di serbatoi a pressioni differenziate, che accelera il rifornimento e riduce il carico dei compressori.
5. Erogatore – con sistema di misura (massico), raffreddamento del gas e protezioni.
6. Sistema di sicurezza – rilevazione del gas, interruzioni di emergenza, zone ATEX.

Le stazioni di rifornimento rapido (riempimento in pochi minuti) si distinguono da quelle di rifornimento lento (alcune ore, per flotte che pernottano in deposito).

Requisiti di qualità

Il carburante deve soddisfare la specifica per il gas per autotrazione, tra l'altro per quanto riguarda numero di metano, contenuto di silossani, ossigeno, zolfo e umidità. In Europa il punto di riferimento è la EN 16723-2. Silossani e zolfo sono dannosi per i sistemi catalitici dei motori a gas, mentre l'acqua lo è per bombole e raccorderia.

Da dove viene il gas

La stazione può prelevare gas dalla rete, e l'origine biologica si attesta con documenti (ad es. garanzie di origine), oppure essere alimentata direttamente dall'impianto di biogas. La contabilizzazione del carattere «verde» del carburante richiede un sistema coerente di documentazione, per evitare il doppio conteggio della stessa energia.

Esempio: flotta di autobus

Ipotesi: 20 autobus, ciascuno percorre 60.000 km all'anno con un consumo di 45 kg/100 km. Consumo di gas: 20 × 60.000 × 0,45 = 540.000 kg all'anno ≈ 750 mila m³. Energia: 540.000 × 13,9 = 7,5 GWh. Potenza dell'impianto di biometano corrispondente a questo consumo: 750 mila m³ / 8000 h ≈ 94 m³/h. È un valore tipico per un impianto di biometano piccolo o medio, il che dimostra che un solo impianto può alimentare una flotta di alcune decine di autobus. I numeri sono stimati.

Pro e contro

Pro: tecnologia dei veicoli matura, basso livello di rumore ed emissioni locali (NOₓ, particolato) rispetto al diesel, possibilità di ridurre le emissioni di GHG con l'uso del bioCNG, infrastruttura in molte città.

Contro: minore densità energetica rispetto a LNG e diesel, massa delle bombole, rete di stazioni meno fitta in alcune regioni, necessità di controlli e manutenzione dei serbatoi.

Contabilizzazione come carburante rinnovabile

Per computare il bioCNG negli obiettivi di riduzione delle emissioni nei trasporti, occorre documentarne l'origine e il rispetto dei criteri di sostenibilità. A seconda del paese si utilizzano registri delle garanzie di origine, sistemi di bilancio di massa o forniture dirette da un solo impianto di biogas. È importante che la stessa partita di gas non sia attribuita contemporaneamente ai trasporti e a un altro impiego, perché ciò porterebbe a un doppio conteggio.

Sintesi

Il bioCNG è un carburante pratico per le flotte urbane e regionali, purché sia disponibile una stazione e una prova affidabile dell'origine del gas. In fase di pianificazione conviene confrontare i costi di veicoli, carburante e infrastruttura con i requisiti normativi relativi al trasporto pulito.