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Aug 18, 2023

La scienza dietro un sistema di condutture più pulito ed ecologico

I ricercatori del Los Alamos National Laboratory riferiscono che la modellizzazione matematica può mostrare come miscelare in modo sicuro l’idrogeno con il gas naturale per il trasporto nei sistemi di condutture esistenti. Un sicuro e

I ricercatori del Los Alamos National Laboratory riferiscono che la modellizzazione matematica può mostrare come miscelare in modo sicuro l’idrogeno con il gas naturale per il trasporto nei sistemi di condutture esistenti. Una transizione sicura e affidabile all’idrogeno è una delle soluzioni proposte per il passaggio a un’economia a zero emissioni di carbonio.

Anatoly Zlotnik, coautore di un nuovo articolo sulla modellazione sulla rivista PRX Energy. Zlotnik, un matematico del Los Alamos National Laboratory, ha esperienza nella modellazione, progettazione e controllo dei sistemi di trasmissione dell’energia, ha spiegato brevemente: “La miscelazione dell’idrogeno in un gasdotto cambia il modo in cui fluiscono i gas, il che creerà nuove condizioni per gli operatori. Il nostro modello mostra che l’iniezione graduale di idrogeno in una rete di gasdotti consente operazioni sicure e prevedibili”.

Secondo lo studio, Zlotnik e i suoi colleghi di Los Alamos hanno utilizzato equazioni alle derivate parziali non lineari per sviluppare il modello per il trasporto di miscele eterogenee di gas naturale e idrogeno attraverso sistemi di condotte. La modellizzazione dell’infrastruttura comprende unità di compressione e regolazione, stazioni di fornitura che iniettano gas nella rete a pressione definita e miscele di idrogeno e stazioni di flusso che prelevano la miscela dalla rete.

Risolvere le sfide legate al funzionamento dei gasdotti

Il trasporto dell’idrogeno nelle reti di gasdotti esistenti consentirebbe agli operatori di massimizzare l’utilità di queste strutture estese e costose come parte di una strategia per ridurre le emissioni di combustibili fossili. L’idrogeno è molto più leggero del gas naturale, che è costituito principalmente da metano, quindi la loro miscelazione mette alla prova il funzionamento dei gasdotti in modi nuovi.

Il modello matematico del team di Los Alamos ha determinato che limitare la velocità di variazione dell'iniezione di idrogeno in un gasdotto previene grandi e rapidi cambiamenti di pressione. I metodi del team per simulare una rete di gasdotti potrebbero consentire agli operatori di sviluppare standard sui tassi di iniezione.

L'idrogeno offre numerosi vantaggi come combustibile pulito che non emette anidride carbonica. In una cella a combustibile, l’idrogeno e l’ossigeno creano elettricità per alimentare automobili, camion e strutture. L’idrogeno può anche essere miscelato con gas naturale per essere utilizzato in elettrodomestici come forni e asciugatrici domestiche, oppure può essere bruciato per alimentare impianti di produzione o generare elettricità.

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Ottenere un metodo per gestire le variazioni di pressione che si verificano quando si pompa l’idrogeno molto leggero in un gas più pesante è un miglioramento fondamentale. Un sistema a gas misto sembra essere un'ottima idea.

Resta il problema dell’infragilimento da idrogeno dell’acciaio. E non è un problema da poco. L'idrogeno sotto pressione in un semplice recipiente d'acciaio penetra semplicemente nell'acciaio, come l'idrogeno sembra penetrare in quasi ogni cosa quando è contenuto sotto pressione. Per ottenere volumi apprezzabili è necessario che la pressione sia piuttosto elevata. Nel corso del tempo l'idrogeno rende semplicemente l'acciaio una fragile lega di idrogeno e potrebbe facilmente frammentarsi. Le alte pressioni in un vaso frammentabile offrono una possibilità piuttosto spiacevole.

Sarebbe davvero meglio legare l'idrogeno ad un po' di carbonio e ridurre o eliminare la pressione e la distruzione dei serbatoi di stoccaggio con le possibili conseguenze.

Di Brian Westenhaus tramite New Energy and Fuel

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