Stazione di immissione del biometano in rete: elementi, schema e compiti

La stazione di immissione del biometano è l'insieme di apparecchiature tra l'impianto di upgrading e il gasdotto del gestore. I suoi compiti sono quattro: misurare qualità e quantità del gas, portarne la pressione al valore presente nella rete, conferirgli odore (odorizzarlo) e garantire che il gas non conforme ai requisiti non entri in rete. Anche se fisicamente è spesso un container o l'edificio di una stazione del gas, funzionalmente è un elemento di responsabilità sia del produttore sia del gestore.

Schema tipico

1. Ricezione del gas dall'impianto di upgrading – ingresso con valvola di intercettazione e filtri.
2. Misura della qualità – gascromatografo, misura del punto di rugiada dell'acqua, se necessario analizzatori di ossigeno, H₂S o idrogeno. I dati servono per la fatturazione (potere calorifico) e per il comando della valvola di intercettazione.
3. Condizionamento – eventuale arricchimento con propano (GPL) per raggiungere il potere calorifico o l'indice di Wobbe richiesti, e dosaggio dell'odorizzante.
4. Compressione – se la pressione in uscita dall'upgrading è inferiore a quella della rete, serve un compressore (di solito a pistoni o a vite). L'intervallo di pressioni dipende dalla rete locale, ad es. di media o medio-alta pressione.
5. Regolazione e protezioni – regolatore di pressione, valvole di sicurezza, valvole a chiusura rapida, sistemi di protezione dalla sovrappressione.
6. Misura fiscale – contatore del gas (ad es. a ultrasuoni, a turbina, rotativo) con correttore di volume, che converte il volume in condizioni normali e, con il potere calorifico, in energia.
7. Intercettazione e ritorno del gas – una valvola a tre vie indirizza il gas non conforme ai requisiti di nuovo all'upgrading o alla torcia.
8. Telemetria e controllo – trasmissione dei dati al gestore e alla sala di controllo.

Ripartizione delle responsabilità

Nella concezione tipica il produttore di biometano è proprietario dell'impianto fino al punto di allacciamento, e il gestore dal punto di allacciamento (condotta, allacciamento, spesso propri sistemi di misura e stazione di misura). La ripartizione esatta dipende dalle condizioni di allacciamento e dal contratto; in Polonia della qualità del gas immesso risponde il produttore, e il gestore ha il diritto di rifiutare il gas che non rispetta i parametri. I dettagli vanno concordati con il gestore di rete competente, ad es. Polska Spółka Gazownictwa (PSG) o il gestore di trasporto GAZ-SYSTEM nel caso di reti ad alta pressione.

Pressione e capacità di assorbimento della rete

La rete di distribuzione ha una capacità di assorbimento limitata: se il consumo di gas su un dato tratto cala (ad es. in estate), il biometano può non avere dove fluire. La soluzione è talvolta il collegamento a una rete a pressione più alta, la compressione inversa o l'accumulo di un tampone (ad es. potenziamento della rete). L'analisi dei flussi nella stagione estiva è uno degli elementi chiave dell'analisi di allacciamento. La pressione stessa nel punto di immissione deve essere superiore a quella della rete, quindi il progetto del sistema di compressione dipende dalla massima pressione possibile nella rete.

Esempio: dimensionamento del compressore

Ipotesi: biometano 400 m³/h (condizioni normali), pressione in uscita dall'upgrading 1,2 bar(a), pressione nella rete 8 bar(a). Rapporto di compressione ≈ 6,7, quindi serve un compressore multistadio. La potenza teorica della compressione isoterma per un gas ideale: W = p₁V₁·ln(p₂/p₁); per una portata di 400 m³/h (p₁V₁ = p₀V₀ con p₀ ≈ 1,013 bar) e ln(8/1,2) ≈ 1,90 si ottengono circa 21 kW; tenendo conto del rendimento e delle imperfezioni del raffreddamento, la potenza reale è di solito 1,5–2 volte maggiore, ossia alcune decine di kW. I calcoli precisi li esegue il progettista; è importante che la compressione da circa 1,2 bar(a) a 8 bar(a) sia un utilizzatore di energia a sé stante e rilevante.

Protezioni

• Chiusura automatica della valvola al superamento dei limiti di qualità (O₂, H₂S, punto di rugiada).
• Protezione contro il ritorno del gas dalla rete all'impianto (valvola di ritegno).
• Rilevazione del gas nell'involucro e ventilazione; zone a rischio di esplosione conformemente alla direttiva ATEX.
• Arresto di emergenza (ESD) e segnalazione nella sala di controllo.

Problemi tipici

• Mancata corrispondenza delle pressioni – avviamento senza accordo con il gestore.
• Tarature del gascromatografo troppo rade.
• Assenza di una torcia di emergenza, per cui il gas non conforme viene scaricato nell'atmosfera.
• Capacità di assorbimento della rete in estate sottostimata.

Sequenza dei lavori preparatori

Il progetto della stazione dovrebbe nascere in parallelo a quello dell'impianto di upgrading, poiché pressione in uscita, portata e composizione del gas determinano la scelta di compressore, contatore e valvole. Si raccomanda di ottenere in anticipo dal gestore i dati su pressione di esercizio e massima nel punto di allacciamento, sul consumo minimo estivo di gas sul tratto e sui requisiti di connettività e protocolli di telemetria. L'assenza di questi dati all'inizio porta a modifiche di progetto in corso d'opera, una delle cause più frequenti di ritardo nell'avviamento degli impianti di biometano.

Sintesi

La stazione di immissione è una combinazione di tecnica di misura, regolazione e protezioni. Progettata bene, minimizza il rischio di interruzione dell'immissione e di controversie sulla fatturazione, e, se concordata con il gestore già in fase di condizioni di allacciamento, evita costose correzioni.