Valvole di Sicurezza per Idrogeno

L'idrogeno come nuova fonte di energia

Il settore dell'energia sta attualmente affrontando sfide significative nel suo percorso verso l'adozione di risorse sostenibili per la generazione di energia. L'idrogeno emerge come una soluzione promettente, prodotto attraverso processi innovativi e sfruttando fonti di energia rinnovabile.

Attualmente, oltre 600 miliardi di metri cubi di idrogeno vengono prodotti annualmente in tutto il mondo per l'industria di processo. L'idrogeno è una materia prima fondamentale in molte industrie, inclusi settori come le raffinerie, la produzione di ammoniaca e altri processi chimici. La tecnologia per utilizzare l'idrogeno come fonte di energia in motori a combustione interna o tramite celle a combustibile è pronta a sostituire i prodotti petroliferi in futuro. Gli innegabili vantaggi dell'idrogeno come vettore energetico, come la neutralità della CO2, lo stoccaggio flessibile dell'energia e le molteplici applicazioni in sistemi Power to X, consolidano il suo ruolo nell'era dell'energia sostenibile.

Nonostante la natura incolore, inodore e non tossica dell'idrogeno, le sue caratteristiche di volatilità, alta infiammabilità e velocità di combustione rapida presentano sfide nella produzione sicura, nel trasporto, nello stoccaggio e nell'utilizzo in svariate applicazioni e ambienti.

L'Idrogeno Verde guida la transizione a un futuro energetico sostenibile

Nel contesto di un mondo che si orienta sempre più verso un futuro a basse emissioni di carbonio, l'idrogeno si configura come una forza motrice fondamentale nella rivoluzione di settori industriali, nella de-carbonizzazione di segmenti chiave e nella creazione di un ecosistema energetico sostenibile. Questa fonte energetica si distingue come un'alternativa chiara e sostenibile rispetto all'idrogeno grigio, derivato da gas naturale o metano, e all'idrogeno blu, che incorpora la cattura e lo stoccaggio di carbonio.

L'idrogeno verde gioca un ruolo cruciale nell'incessante sforzo di de-carbonizzare settori tradizionalmente complessi come l'industria pesante, i trasporti e il riscaldamento. La sua adozione promette una transizione senza soluzione di continuità lontano dai combustibili fossili, contribuendo in modo significativo alla riduzione della carbon footprint e all'attuazione di iniziative globali per mitigare i cambiamenti climatici.

Sinergie tra energie rinnovabili e produzione di idrogeno

Gli avanzamenti nelle tecnologie solari ed eoliche, unite alle sinergie tra rinnovabili e produzione di idrogeno, stanno diventando sempre più convincenti. L'energia in surplus generata durante i periodi di picco può essere sfruttata per l'elettrolisi, garantendo un approvvigionamento costante e rinnovabile di idrogeno. Mentre le collaborazioni internazionali e gli investimenti consistenti definiscono il futuro dell'idrogeno, è essenziale riconoscere l'ultimo ostacolo meccanico nella catena di sicurezza: le valvole di sicurezza.

Sicurezza e idrogeno: considerazioni chiave per le valvole di sicurezza

Le valvole di sicurezza rivestono un ruolo di fondamentale importanza nei contesti industriali legati all'applicazione dell'idrogeno. Questi dispositivi sono progettati per aprirsi quando la pressione raggiunge una soglia predeterminata, consentendo il rilascio controllato di idrogeno. Le valvole di sicurezza prevengono dunque l'accumulo di pressione oltre i limiti fissati assicurando il mantenimento dell'integrità del sistema.

Particolarmente rilevanti in contesti particolarmente critici come quelli legati all’idrogeno, le valvole di sicurezza sono progettate per rispondere prontamente a situazioni di emergenza. In presenza di improvvisi picchi di pressione, causati da malfunzionamenti o altri fattori, le valvole di sicurezza entrano in azione, eseguendo un rilascio istantaneo della pressione in eccesso. Questa rapida risposta meccanica non solo protegge le attrezzature da eventuali danni, ma contribuisce anche a mitigare i rischi associati a guasti sistematici, garantendo un ambiente scientifico sicuro e affidabile nell'utilizzo dell'idrogeno.

Materiali delle valvole di sicurezza

In un paesaggio industriale in costante evoluzione, la precisione nella selezione dei materiali per le valvole di sicurezza è di importanza primaria. La scelta dei materiali è influenzata da sollecitazioni previste, come pressione, tensione e temperatura. L'acciaio inossidabile, con le sue varianti e leghe, è al centro delle considerazioni. La presenza di cromo e nichel è cruciale per garantire la compatibilità con l'idrogeno, riducendo la probabilità di fragilità da idrogeno.

Un esempio rilevante è l'uso di acciai inossidabili con elevato contenuto di nichel, scelti strategicamente per contrastare la fragilità da idrogeno. Tale fragilità si manifesta quando l'idrogeno atomico si infiltra nel materiale (inclusione), causando fragilità su superfici metalliche attive, specialmente in situazioni di deformazione plastica. Le valvole di sicurezza Nuova General Instruments ad alta pressione per impiego con idrogeno sono infatti realizzate in AISI316L avente le caratteristiche sopra descritte.

La selezione accurata dei materiali per le valvole di sicurezza è essenziale per garantire l'integrità strutturale e la sicurezza dell'attrezzatura. La fragilità da idrogeno sottolinea la necessità di materiali in grado di resistere alle sfide indotte dall'idrogeno, come gli acciai austenitici con un contenuto di nichel superiore al 10%.

Tenute delle valvole di sicurezza

L'efficacia di una tenuta di una valvola di sicurezza dipende da vari fattori, tra cui la compatibilità con materiali metallici, pressione, temperatura e la capacità di resistere alla permeazione e diffusione dell'idrogeno. L'aderenza a standard specifici è essenziale per le tenute; queste devono infatti essere prodotte con cura e sottoposte a test specializzati per resistere alla permeazione interna dell'idrogeno, garantendo l'affidabilità e la resilienza in ambienti operativi impegnativi.

Processo di produzione e certificazioni

L'adozione di elevati standard di pulizia durante il processo di produzione delle valvole di sicurezza è cruciale. Sebbene le approvazioni specifiche per l'idrogeno non siano ancora disponibili, è consigliabile utilizzare valvole di sicurezza con approvazioni di tipo da parte di agenzie riconosciute come ASME, PED, UKCA, EAC, SELO e altre.

Conclusioni

Con i progetti legati all'idrogeno in crescita, le pressioni sulle valvole di sicurezza aumentano. Pressioni che erano una volta considerate tipiche ora richiedono valvole capaci di gestire carichi molto più elevati. Nuova General Instruments sta adattando le proprie tecnologie per progettare valvole di sicurezza in grado di soddisfare limiti di pressione più elevati, garantendo la protezione dei componenti del sistema anche a pressioni fino a 600bar (8702 psi) e con previsione di estendere ancora oltre tale limite.

Il futuro dell'idrogeno porta con sé immense promesse come chiave per un futuro energetico sostenibile e decarbonizzato. L'avanzamento della tecnologia, la riduzione dei costi e l'intensificarsi delle collaborazioni globali segnano la transizione dell'idrogeno da una soluzione di nicchia a un vettore energetico di uso comune. Il suo contributo nella lotta contro i cambiamenti climatici, nel promuovere l'indipendenza energetica e nell'accelerare la crescita economica rende l'idrogeno un faro di speranza per un domani più pulito e sostenibile.

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