Per combattere il cambiamento climatico, abbiamo bisogno di nuovi modi di produrre energia. L’idrogeno ha suscitato forse l’interesse più diffuso come potenziale sostituto dei combustibili fossili. L’esperienza di Oilon nella combustione dell’idrogeno abbraccia più di tre decenni.
L’idrogeno può essere l’elemento più abbondante dell’universo, ma sulla Terra non ne esiste a volontà. Ci sono molti modi per produrre idrogeno. Può essere ricavato da combustibili fossili o prodotto attraverso l’elettrolisi: scindendo le molecole d’acqua con l’elettricità. Inoltre, l’idrogeno viene creato come sottoprodotto dei processi chimici. Oltre il 95% dell’idrogeno attualmente prodotto deriva da combustibili fossili e il resto dall’acqua con l’elettricità attraverso l’elettrolisi. La produzione di idrogeno attraverso l’elettrolisi ha un’efficienza di circa il 60-70%. Se l’idrogeno convertito deve essere ritrasformato in elettricità, ad esempio attraverso la combustione, l’efficienza di andata e ritorno del processo è solo del 30% circa. Di conseguenza, l’idrogeno non è un’alternativa efficiente per l’utilizzo diretto dell’elettricità.
Per la sua natura ecologica, l’idrogeno prodotto con elettricità rinnovabile viene definito idrogeno verde. La quantità di idrogeno verde di cui avremo bisogno in futuro è enorme. A titolo di esempio, la quantità di elettricità rinnovabile necessaria per produrre una quantità di idrogeno verde sufficiente a coprire l’attuale produzione di idrogeno fossile supera da sola il consumo annuale di elettricità dell’UE. Ciò significherebbe 4.000 TWh o circa 160.000 nuovi grandi impianti eolici da 6 MW. Un buon punto di partenza, per intenderci.
Nella lotta contro il cambiamento climatico, dobbiamo utilizzare tutti gli strumenti a nostra disposizione. In tutto il mondo sono in corso importanti iniziative per la produzione di idrogeno verde su larga scala. La Commissione europea stima che nei prossimi tre decenni i governi europei investiranno complessivamente 470 miliardi di euro nell’idrogeno rinnovabile.
Nella transizione verde, l’idrogeno ha un grande potenziale come forma di stoccaggio dell’energia, in grado di compensare i picchi di produzione delle energie rinnovabili. In termini pratici, ciò significherebbe produrre idrogeno con l’elettricità in eccesso generata da impianti solari ed eolici decentralizzati. L’idrogeno fungerebbe da stoccaggio per l’energia prodotta.
Combustione dell’idrogeno – considerazioni speciali e applicazioni
“Oilon ha più di 30 anni di esperienza nella combustione di combustibili contenenti idrogeno. Offriamo diversi modelli di bruciatori compatibili con l’idrogeno”, afferma il Direttore Tecnologico di Oilon Joonas Kattelus.
L’intera gamma di bruciatori Oilon per combustibili gassosi è adatta a bruciare miscele con un contenuto di idrogeno fino al 20% senza alcuna modifica. Se il contenuto di idrogeno viene aumentato al 20-70%, è necessario utilizzare una struttura di ugelli progettata, proprio, per questo scopo. A livelli più elevati (70-100%) e in presenza di variazioni nel contenuto di idrogeno del combustibile, è solitamente necessaria una soluzione completa progettata per la combustione dell’idrogeno.
Rispetto al gas naturale, l’idrogeno al 100% ha una densità e un contenuto energetico inferiore per unità di volume. L’idrogeno puro è estremamente infiammabile e brucia molto intensamente con una fiamma calda. L’idrogeno deve essere immesso nella zona di fiamma in modo da evitare danni agli ugelli e alle strutture del bruciatore. È inoltre importante che il flusso di carburante e la relativa portata siano adeguatamente allineati e controllati. Esistono altre limitazioni, come il fatto che le soluzioni di bruciatori a pre-miscelazione non sono adatte per la combustione di idrogeno al 100%. Poiché l’idrogeno è altamente infiammabile, la sicurezza deve essere una priorità assoluta. Tutte le tubazioni del gas devono essere dotate di un sistema di spurgo con gas non combustibile. La soluzione più comune è quella di utilizzare l’azoto per eliminare l’idrogeno dalle tubature quando il bruciatore viene spento.
L’idrogeno come carburante
“Oilon ha progettato e consegnato centinaia di bruciatori per diverse miscele di idrogeno in tutto il mondo. Il contenuto di idrogeno varia da pochi centesimi fino al 100%. Nel corso degli anni abbiamo accumulato una vasta esperienza nel settore. Grazie a questo, possiamo dire che siamo ben preparati per utilizzare l’idrogeno nella combustione dei bruciatori”, afferma Kattelus.
Un tipico caso di utilizzo della combustione dell’idrogeno è l’industria metallurgica, con le sue temperature di produzione estremamente elevate. Un altro settore che utilizza l’idrogeno come fonte energetica è l’industria chimica, dove l’idrogeno viene prodotto come sottoprodotto. Per quanto riguarda le raffinerie di petrolio, Oilon ha realizzato diversi progetti in cui il combustibile utilizzato è il gas di raffineria. La composizione chimica dei gas di raffineria tende a variare notevolmente, il che significa che ci sono grandi fluttuazioni nel contenuto di idrogeno.
Nella produzione dell’acciaio, il gas di cokeria (COG) generato come parte del processo e il gas di altoforno (BFG) sono comunemente utilizzati come fonte di energia. Il COG ha un elevato contenuto di idrogeno, mentre il contenuto di idrogeno del BFG è inferiore. Alcuni dei progetti COG e BFG portati a termine da Oilon prevedono requisiti di emissione estremamente restrittivi. Inoltre, Oilon ha una vasta esperienza nella combustione del gas di città. A seconda del processo di produzione, il contenuto di idrogeno del carburante può variare notevolmente, con livelli massimi del 70%.