Stazioni LNG e L-CNG per bioLNG: struttura, elementi ed esercizio

Una stazione LNG è un impianto per il rifornimento di veicoli con gas liquefatto, la cui base è un serbatoio sottovuoto con liquido criogenico (circa −162°C), una pompa criogenica, un erogatore e sistemi di sicurezza e di recupero del gas di evaporazione. Una stazione L-CNG comprende inoltre una pompa ad alta pressione e un vaporizzatore, che trasformano il LNG in gas compresso ad alta pressione, grazie a cui rifornisce anche i veicoli CNG. Se il fornitore è un bioLNG con origine certificata, il carburante può essere venduto come rinnovabile, il che richiede documentazione lungo tutta la filiera di fornitura.

Elementi della stazione

1. Serbatoio criogenico – serbatoio isolato sottovuoto, di solito in configurazione verticale od orizzontale, con capacità da una decina a qualche decina di metri cubi o più; dotato di valvole di sicurezza, indicatori di livello, sistema di regolazione della pressione.
2. Scarico dell'autocisterna – manichette criogeniche, valvole, controllo della messa a terra e della pressione.
3. Pompa criogenica – invia il LNG all'erogatore; si usano pompe sommerse per limitare l'evaporazione.
4. Erogatore – con sistema di misura massico (Coriolis), manichetta di riempimento e manichetta di ritorno del gas e raccordo con impugnatura che previene le perdite.
5. Sistema di recupero del boil-off – raccolta del gas evaporato e suo utilizzo (ad es. compressione a CNG, alimentazione di un utilizzatore locale, invio alla torcia).
6. L-CNG: pompa ad alta pressione, vaporizzatore (riscaldatore) e tamponi CNG, erogatore CNG.
7. Sicurezza: rilevazione di gas e fiamma, valvole di intercettazione, pulsanti di emergenza, illuminazione e segnaletica, zone a rischio di esplosione (ATEX).
8. Sistemi di misura e monitoraggio: livello, pressione, temperatura, portata.

Rifornimento di un camion

Il veicolo LNG ha un serbatoio criogenico per il carburante (di solito uno o due), e il rifornimento avviene collegando la manichetta di riempimento e quella di ritorno. Dopo il collegamento la pompa invia il LNG, e il gas del veicolo ritorna attraverso la manichetta di ritorno per equalizzare la pressione. L'intero processo dura da alcuni a una quindicina di minuti, a seconda dell'erogatore e delle temperature. L'operatore del veicolo indossa dispositivi di protezione (guanti, schermo facciale) a causa del contatto con il liquido criogenico.

Autonomia e consumo

Un camion LNG consuma orientativamente alcune decine di kg di LNG ogni 100 km (a seconda di massa, percorso e motore). Ad esempio: un consumo di 28 kg di LNG/100 km significa che un serbatoio contenente 400 kg di carburante basta per circa 1430 km. L'autonomia dipende dalle condizioni e può variare. L'energia di 400 kg di LNG è di circa 5,6 MWh (400 × 13,9 kWh/kg).

Esempio: scala della stazione

Ipotesi: la stazione serve 20 camion al giorno con 250 kg di LNG ciascuno, ovvero 5 t/giorno. Le forniture con autocisterna da 18 t di portata avvengono ogni 3–4 giorni. Un serbatoio da 60 m³ (circa 26 t, con una densità di 0,43 t/m³) contiene una scorta per circa 5 giorni. La stazione deve avere un tampone che copra i ritardi nelle consegne e le perdite per evaporazione, e il volume annuo è di circa 1800 t di LNG ≈ 25 GWh. Numeri illustrativi.

Boil-off e perdite

Il serbatoio criogenico evapora, in particolare con un basso riempimento e con tempo caldo. Questo gas deve essere gestito per evitare emissioni di metano. Le soluzioni sono la ri-liquefazione (costosa), la compressione e la vendita come CNG (L-CNG), l'alimentazione di utilizzatori locali o la combustione in torcia. Il progetto della stazione dovrebbe prevedere fin dall'inizio una soluzione di questo tipo.

Norme e vigilanza

I serbatoi in pressione e gli impianti a gas sono soggetti alle norme sulle apparecchiature tecniche e sulla vigilanza tecnica, mentre le stazioni alle norme antincendio, edilizie e relative alle zone Ex. I controlli sono svolti, tra l'altro, dall'Ufficio per la vigilanza tecnica (Urząd Dozoru Technicznego, UDT). Per il trasporto del LNG si applicano le norme ADR. I requisiti di dettaglio dipendono dalle dimensioni della stazione e dalla classificazione dello stabilimento sotto il profilo del rischio di incidenti rilevanti.

Gestione e formazione

Il personale della stazione deve seguire una formazione in materia di sicurezza sul lavoro con liquidi criogenici, soccorso e gestione delle emergenze. Le procedure comprendono lo scarico dell'autocisterna, il controllo della tenuta dopo ogni consegna, le verifiche periodiche delle valvole di sicurezza e i test dei sensori di gas. Gli autisti delle flotte che utilizzano la stazione dovrebbero conoscere le regole di rifornimento, e lo stabilimento disporre di istruzioni per i clienti. Una buona pratica è un registro degli eventi, che permette di analizzare i guasti e di prevenirne la ripetizione.

Sintesi

Una stazione LNG o L-CNG è un investimento che unisce la tecnica criogenica alla logistica. La convenienza dipende da una domanda costante di carburante, dalla disponibilità delle forniture e dalla gestione del gas di evaporazione, mentre lo status di bioLNG dalla documentazione dell'origine.