Misurazione della qualità e quantità del biometano in fase di immissione: cromatografo, contatore del gas, propano

Il biometano immesso nella rete viene fatturato in unità di energia, pertanto presso la stazione si misurano due grandezze: il volume del gas (contatore del gas con correttore) e il suo potere calorifico o calore di combustione (cromatografo gassoso). Il prodotto di queste due misure fornisce la quantità di energia, per la quale il produttore riceve il pagamento o che viene registrata ai fini del sistema di garanzie di origine. A ciò si aggiungono le misurazioni dei parametri che proteggono la rete: punto di rugiada dell'acqua e degli idrocarburi, ossigeno, H₂S e altri componenti, in base ai requisiti dell'operatore.

Misurazione del volume

I contatori del gas più comunemente utilizzati sono:

Il volume di esercizio misurato viene convertito dal correttore di volume alle condizioni normali (temperatura e pressione di riferimento stabilite nel contratto o dalle normative). Gli strumenti di misura sono soggetti a controllo metrologico secondo quanto previsto dalla legge, e la loro taratura viene eseguita periodicamente.

Misurazione della qualità: cromatografo

Il cromatografo gassoso separa i componenti del gas (CH₄, CO₂, N₂, O₂, idrocarburi superiori, se necessario H₂) e su questa base calcola il calore di combustione (GCV), il potere calorifico, il numero di Wobbe e la densità relativa. Funziona in modo ciclico (ciclo dell'ordine di alcuni minuti), pertanto i risultati vengono periodicamente mediati. Per la fatturazione si utilizza più frequentemente il calore di combustione, in Polonia – in conformità con i principi adottati dagli operatori.

Il cromatografo richiede gas di riferimento, calibrazioni regolari, protezione contro l'inquinamento e ridondanza o una procedura sostitutiva in caso di guasto.

Parametri fisici

• Punto di rugiada dell'acqua – la condensa nella rete è pericolosa, pertanto l'analizzatore del punto di rugiada controlla che non vi sia troppa acqua.
• Punto di rugiada degli idrocarburi – importante nell'arricchimento con propano.
• Ossigeno – analizzatore di ossigeno, poiché l'ossigeno nella rete può causare corrosione e rischi nei serbatoi di gas.
• H₂S e zolfo – misurazione continua di H₂S o analisi periodiche dello zolfo totale.

Aggiunta di propano (GPL)

Il biometano con un calore di combustione inferiore a quello richiesto dall'operatore (ad es. a causa di CO₂ o N₂ residui) può essere arricchito con propano, in modo che il suo numero di Wobbe e il calore di combustione rientrino nei limiti della rete. Questa soluzione è uno standard in alcuni Paesi, ma aumenta i costi (acquisto di GPL) e introduce nel biometano un componente fossile, il che può influire sulla fatturazione dello status di gas verde: l'energia derivante dal propano aggiunto non è energia rinnovabile, a meno che il propano non sia anch'esso rinnovabile. Pertanto, si fattura esclusivamente l'energia del biometano, mentre il propano viene distinto nel bilancio. Il progetto deve essere concordato con l'operatore e l'ente certificatore.

Esempio: correzione del potere calorifico

Ipotesi: biometano con un calore di combustione di 10,9 kWh/m³ (leggermente al di sotto del valore richiesto di 11,0 kWh/m³), portata di 400 m³/h. L'aggiunta di propano con un calore di combustione di circa 28 kWh/m³ in quantità x m³/h aumenta il calore di combustione della miscela: (400 × 10,9 + x × 28)/(400 + x) = 11,0. Soluzione: 4360 + 28x = 4400 + 11x → 17x = 40 → x ≈ 2,4 m³/h di propano, ovvero circa lo 0,6% in volume. Quantità ridotta, ma costosa e che richiede una misurazione separata; il propano rappresenta circa lo 0,6% in volume, ma circa l'1,5% in energia (2,4 × 28 = 67 kWh su 4427 kWh).

Garanzia della qualità dei dati

1. Calibrazioni e verifiche del cromatografo secondo il piano stabilito.
2. Ridondanza delle misurazioni chiave (ad es. due analizzatori di ossigeno).
3. Registrazione dei dati e log di misurazione immutabili.
4. Procedure da seguire in caso di guasto della misurazione (interruzione dell'immissione o fatturazione sostitutiva).
5. Audit del sistema da parte dell'operatore e, se richiesto dal sistema di certificazione, da parte di un ente certificatore.

Garanzie di origine

I dati del contatore del gas e del cromatografo costituiscono la base per l'emissione delle garanzie di origine (quantità di energia da biometano). Pertanto, la loro affidabilità è importante non solo per la fatturazione, ma anche per il valore commerciale del gas come prodotto verde.

Incertezza della misurazione e ricavi

L'errore nella misurazione del volume o del calore di combustione si riflette direttamente sui ricavi. Con una produzione annua di 4 milioni di m³ di biometano, una sottostima del calore di combustione dello 0,5% comporta la perdita di circa 20.000 m³ di equivalente energetico, ovvero circa 220 MWh. Pertanto, nella valutazione delle offerte, è opportuno confrontare le classi di precisione degli strumenti e i costi della loro taratura. Una buona pratica consiste anche nel confrontare periodicamente le indicazioni con un'analisi di laboratorio indipendente.

Conclusioni

Un buon sistema di misurazione non è un optional, ma il fondamento della fatturazione e della sicurezza della rete. Nella progettazione della stazione, pianifichi i requisiti metrologici, la ridondanza degli analizzatori chiave e le procedure di emergenza già nella fase di accordo con l'operatore.