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Pre-Normative Research for Thermodynamic Optimization of Fast Hydrogen Transfer

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Rifornimento dell’idrogeno in meno di tre minuti

Il costo dei veicoli a idrogeno sta scendendo e le città di tutta Europa hanno cominciato a costruire parte dell’infrastruttura necessaria. Un nuovo protocollo che consente di rifornire i veicoli a idrogeno in tre minuti o anche meno ha permesso di compiere un ulteriore passo avanti nella diffusione della mobilità a idrogeno.

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L’UE ritiene che trovare alternative ai veicoli alimentati a petrolio sia un elemento chiave per raggiungere i suoi obiettivi di ridurre le emissioni CO2. Un passo importante lungo questa strada è l’utilizzo di veicoli alimentati a celle a combustibile che hanno emissioni di CO2 vicino allo zero lungo tutto il loro ciclo di vita. Persino i motori a combustione interna altamente ottimizzati di solito emettono almeno 110 grammi di CO2 per chilometro. I principali produttori automobilistici hanno veicoli a celle a combustibile a idrogeno pronti per la produzione di massa. Tuttavia, la costruzione di una nuova infrastruttura per il rifornimento dell’idrogeno è un enorme ostacolo alla diffusione sul mercato di questi nuovi veicoli. Garantire l’efficienza del processo di rifornimento nelle in tutte le diverse condizioni ambientali è impegnativo. Il progetto HYTRANSFER (Pre-normative research for thermodynamic optimization of fast hydrogen transfer) è stato avviato con il supporto finanziario dell’UE per migliorare il processo di rifornimento dei veicoli a idrogeno. L’obiettivo finale era di ridurre gli invesitmenti e i costi operativi aumentando l’affidabilità delle stazioni di rifornimento e riducendo al massimo i tempi di rifornimento. Gli esperimenti hanno mostrato che il trasferimento di calore tra l’idrogeno gassoso e la parete del serbatoio è abbastanza trascurabile. Anche quando l’idrogeno all’interno del serbatoio raggiunge una temperatura di 85 °C (la temperatura massima specificata da regolamento, codici e standard per i serbatoi a bordo), la temperatura della parete del serbatoio rimane comunque più bassa. Usando la termodinamica per determinare la relazione tra idrogeno iniettato, i paramentri di riempimento quali il tasso del flusso dell’idrogeno e la temperatura dell’ambiente possono aiutare a ottimizzare il processo di trasferimento dell’idrogeno. Come ha spiegato Jan Zerhusen della Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH in Germania, il nuovo coordinatore del progetto: “È stata acquisita una comprensione notevolmente approfondita delle condizioni di temperatura all’interno dei serbatoi in questione e dei sistemi dei serbatoi tramite un’estesa campagna sperimentale combinata con un’accurata modellizzazione termodinamica. Sulla base di queste nuove conoscenze sono stati proposti miglioramenti nel rifornimento dell’idrogeno.” Ha continuato aggiungendo che “un nuovo protocollo innovativo per il rifornimento dei veicoli e le relative raccomandazioni per regolamenti, codici e standard sono stati sviluppati e presentati alle parti interessate. Con questo protocollo proposto, l’investimento e i costi operativi delle stazioni di rifornimento dell’idrogeno possono essere notevolmente ridotti. Inoltre, il protocollo permette di ridurre i tempi di rifornimento, migliorando l’esperienza degli utenti.” In particolare, il protocollo HYTRANSFER presume una notevole riduzione della temperatura di pre-raffreddamento da -40 °C a circa -20 °C, consentendo di ridurre i costi d’investimento e di gestione. I gestori delle stazioni potrebbero aumentare i loro profitti fino a 20 000 euro l’anno. Per gli utenti, la riduzione dei tempi di rifornimento e dei prezzi dell’idrogeno potrebbe rappresentare un incentivo per iniziare o continuare a usare i veicoli alimentati a idrogeno. Zerhusen fa notare che “siamo attualmente all’inizio della costruzione di un’infrastruttura per il rifornimento dell’idrogeno nonché della diffusione dei veicoli alimentati a idrogeno. Una ritardata introduzione del proposto protocollo di rifornimento potrebbe richiedere cambiamenti nelle stazioni o nei serbatoi esistenti, causando costi superflui”. In questo senso, il team HYTRANSFER ha completato una serie di test sui serbatoi e sui sistemi dei serbatoi forniti dai partner industriali. Ha inoltre analizzato opportunità di ottimizzazione per il processo di trasferimento dell’idrogeno nell’ambito dei regolamenti, codici e standard e della tecnologia d’avanguardia esistenti, al fine di sviluppare un percorso per trasmettere il nuovo protocollo di rifornimento agli organi internazionali.

Parole chiave

Rifornimento dell’idrogeno, celle a combustibile a idrogeno, HYTRANSFER, termodinamica, protocollo di rifornimento

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