INCHIESTA / Infrastrutture e depositi per l’idrogeno: H2 sicuro? Sì può fare

L’impiego di autobus a idrogeno va di pari passo con l’installazione di adeguate infrastrutture e depositi pensati e costruiti ad hoc. Focus sulle proprietà dell’H2 e su come affrontare gli intrinsechi problemi di sicurezza presentati da questa tecnologia, destinata a crescere negli anni a venire

L’idrogeno è un vettore energetico che svolge un ruolo importante nell’attuale transizione energetica grazie alle sue proprietà versatili e alla capacità di essere utilizzato come ‘ponte’ tra diversi settori. Ciò detto, l’uso dell’idrogeno richiede un’ampia infrastruttura, suddivisibile in tre aree principali: produzione, distribuzione e applicazione. Va notato che il tipo di stoccaggio dell’idrogeno deve essere considerato in base alla distribuzione e all’utilizzo specifici.

Proprietà dell’idrogeno

L’idrogeno gassoso, oggi utilizzato principalmente nella mobilità, è inodore, incolore e non tossico. Come altri combustibili gassosi, forma una miscela di gas infiammabile insieme all’ossigeno. Il limite inferiore di concentrazione per l’accensione di questa miscela di gas è di circa il 4 per cento, molto simile alle proprietà del gas naturale (vedi tabella). Simili sono anche la temperatura di accensione (circa 560 °C) e l’energia minima di accensione, che sono ben al di sotto del valore di una scarica statica media per entrambi i gas. Infine, l’idrogeno, come il gas naturale, è molto più leggero dell’aria (densità dell’aria circa 1,225 kg/m3). Pertanto, entrambi i gas salgono rapidamente verso l’alto dopo essere stati rilasciati nell’ambiente. 

Le forti analogie tra i due gas si riflettono anche a livello di sicurezza. Ad esempio, all’idrogeno si applicano misure e accorgimenti di sicurezza simili a quelli della tecnologia del gas naturale. Questo è anche il caso delle stazioni di rifornimento di idrogeno, che presentano analogie con le stazioni di rifornimento di gas naturale. Infatti, i componenti tipici di una stazione di rifornimento di idrogeno includono l’alimentazione di H2, l’unità di compressione, il serbatoio di stoccaggio e l’erogatore. L’erogatore rappresenta l’interfaccia tra la stazione di rifornimento e il veicolo da rifornire.

Un collegamento tecnicamente stretto tra il veicolo (nipplo di rifornimento) e l’erogatore (ugello di rifornimento) garantisce un processo di rifornimento sicuro senza rilasci di gas. Ciò significa che gli erogatori di idrogeno, proprio come quelli di gas naturale, possono essere installati anche all’interno (ad esempio, prima degli autolavaggi o nei depositi delle compagnie di autobus).

Per ottenere velocità di rifornimento più elevate e allo stesso tempo garantire un processo di rifornimento sicuro, di solito è prevista un’unità di raffreddamento. Questa interviene dopo l’ultima fase di compressione, immediatamente prima dell’erogazione. A seconda del protocollo di rifornimento e delle condizioni ambientali, l’idrogeno da rifornire viene raffreddato fino a una temperatura di -40°C.

Stazione e rifornimento

Il funzionamento sicuro della stazione di rifornimento di idrogeno è garantito dalla conformità a una serie di regolamenti, codici e standard. Non solo la gestione dell’idrogeno, ma anche gli aspetti elettrici, meccanici e meteorologici devono essere presi in considerazione. Le caratteristiche di sicurezza comuni per le stazioni di rifornimento di idrogeno sono: protezione Atex (protezione dalle esplosioni), protezione dai fulmini, protezione antincendio, tenuta tecnica dei componenti H2, protezione contro le collisioni.

In alcune aree dell’impianto, il rilascio di idrogeno non può essere escluso, ma è addirittura consentito o previsto in termini di sicurezza (ad esempio, per lo scarico della sovrapressione). Le aree in cui possono formarsi miscele di gas potenzialmente esplosive devono essere progettate in modo sicuro e chiaramente segnalate. Occorre prestare attenzione agli speciali dispositivi di protezione del personale necessari quando si lavora in zone Atex e all’uso di apparecchiature Atex.

Per quanto riguarda la protezione contro gli incendi, è possibile erigere barriere antincendio intorno alle aree di parcheggio e ad altre aree pericolose.  In caso di incendio, esse hanno lo scopo di proteggere le aree dell’impianto circostanti dal fuoco e dalle radiazioni termiche.

Infine, è importante che le tubazioni, i contenitori, le valvole e i raccordi siano a tenuta tecnica o a tenuta tecnica permanente. Nel caso di componenti a tenuta tecnica permanente, non ci si deve aspettare alcun rilascio di gas. Nel caso di componenti a tenuta tecnica, possono invece verificarsi anche rilasci di gas, seppur raramente. In questo caso, se necessario, vengono applicate misure di sicurezza ridondanti (ad esempio, ispezioni regolari con procedure di prova di tenuta).

H2, per una manipolazione sicura

La manipolazione dell’idrogeno in spazi chiusi comporta tre regole fondamentali. La prima è che nei locali deve essere garantita una buona ventilazione. In secondo luogo, in generale, le fonti di accensione devono essere evitate nei locali. In terzo e ultimo luogo, per le applicazioni interne dell’idrogeno, è necessario utilizzare sensori H2. Questi misurano la concentrazione percentuale di idrogeno nell’aria e avvisano quando vengono superati i valori critici.

di Nicolò Queirazza, Lennart Heine (Emcel GmbH)