FLIR Termografia per il rilevamento e il monitoraggio di fiamme dell'idrogeno

Visualizza le fiamme dell'idrogeno "invisibili", migliora la consapevolezza del contesto e mantieni al sicuro il personale tecnico. L'idrogeno rinnovabile è destinato a svolgere un ruolo cruciale nella transizione energetica.

Termografia per il rilevamento e il monitoraggio di fiamme dell'idrogeno

Visualizza le fiamme dell'idrogeno "invisibili", migliora la consapevolezza del contesto e mantieni al sicuro il personale tecnico

L'idrogeno rinnovabile è destinato a svolgere un ruolo cruciale nella transizione energetica. Gli Stati membri europei stanno già sperimentando questo promettente vettore energetico e stanno testando come possono riutilizzare le reti di distribuzione del gas naturale esistenti per portare idrogeno al consumatore. L'idrogeno è un gas altamente infiammabile. Per questo motivo, il personale tecnico che lavora su queste reti di distribuzione dell'idrogeno dovrà essere addestrato per la sicurezza. Dovrà anche essere dotato degli strumenti giusti, per rilevare le perdite di idrogeno e individuare le fiamme dell'idrogeno in tempo. Uno di questi strumenti è la termocamera.

All'idrogeno viene rivolta un'attenzione rinnovata e crescente in tutto il mondo. In Europa, ad esempio, l'idrogeno è considerato una priorità fondamentale per raggiungere il Green Deal europeo e la transizione all'energia pulita in Europa. Può essere utilizzato come materia prima, carburante o vettore energetico e stoccaggio. Inoltre, ha molte possibili applicazioni in tutti i settori dell'industria, dei trasporti e dell'energia. L'idrogeno è anche un'alternativa interessante per riscaldare edifici antichi o storici, che in genere sono difficili da isolare e, di conseguenza, dove le pompe di calore completamente elettriche non sono pratiche.

A differenza di altre energie rinnovabili, l'idrogeno può essere immagazzinato in grandi quantità per un uso successivo.

Energia verde
Sebbene l'idrogeno sia considerato un vettore di energia pulita, non sempre viene prodotto in modo sostenibile. Ci sono diversi modi di produzione. L'idrogeno grigio è prodotto da combustibili fossili (metano) attraverso un processo chiamato riforma del vapore e comporta l'emissione di anidride carbonica (CO2). Anche l'idrogeno blu si basa su questo principio, sebbene l'80-90% della CO2 emessa durante il processo venga catturata e immagazzinata sotto terra. Come suggerisce il nome, l'idrogeno verde è il modo più ecologico per produrre idrogeno. Ciò avviene attraverso l'elettrolisi, il che significa utilizzare l'elettricità rinnovabile per suddividere l'acqua in idrogeno e ossigeno.

In questi casi l'idrogeno diventa interessante dal punto di vista ambientale e climatico. Se prodotto quando le risorse solari ed eoliche sono abbondantemente disponibili, l'idrogeno verde rinnovabile può supportare le esigenze di elettricità del mondo, fornendo uno stoccaggio a lungo termine e su larga scala. Il potenziale di stoccaggio dell'idrogeno è particolarmente vantaggioso per le reti elettriche, perché consente di mantenere l'energia rinnovabile non solo in grandi quantità ma anche per lunghi periodi di tempo.

Distribuzione al consumatore
Con tutto il suo potenziale per l'energia verde, rimane il quesito di come l'idrogeno, una volta prodotto, possa essere distribuito in modo efficiente al consumatore o al punto di utilizzo in grandi quantità. Finora, il mercato è stato scoraggiato dalle notevoli spese associate alla creazione di un idrogenodotto dedicato o di un'infrastruttura di erogazione.

Un'altra opzione che ha attirato maggiore attenzione negli ultimi anni è la conversione della rete di distribuzione del gas naturale esistente per il passaggio dell'idrogeno. Ovviamente, idrogeno e gas naturale presentano caratteristiche diverse, ad esempio in termini di infiammabilità, densità e facilità di dispersione, ma con l'infrastruttura per il gas naturale già costruita, una conversione per la distribuzione dell'idrogeno potrebbe essere economicamente interessante.

Diversi progetti dimostrativi e prove di concetto in tutta Europa hanno già dimostrato che, con alcuni accorgimenti, l'idrogeno può essere iniettato nei gasdotti naturali esistenti, e distribuito a un'ampia gamma di applicazioni end-point.

• Nel 2020, nel Regno Unito ha preso il via un progetto pilota sull'idrogeno. La dimostrazione di HyDeploy ha mostrato che è stato possibile miscelare fino al 20% di idrogeno con la normale fornitura di gas nella rete privata di gas della Keele University, che serve 17 edifici di facoltà e 1 00 abitazioni private.
• Anche nel Regno Unito è stato condotto uno studio di fattibilità, il rapporto H21 Leeds City Gate confermava che la conversione della rete del gas del Regno Unito in idrogeno al 100% era tecnicamente possibile e poteva essere fornita a un costo realistico.
• Un altro progetto pilota è iniziato nel 2022, nel distretto Berkeloord di Lochem (Paesi Bassi). Qui, dodici abitazioni vengono riscaldate utilizzando idrogeno trasportato sulla rete del gas naturale esistente.
• A Hoogeveen, nei Paesi Bassi, è stato pianificato lo sviluppo del primo distretto a idrogeno al mondo per il 2023.

Questi progetti devono dimostrare che l'idrogeno è un'alternativa sicura, comoda e conveniente al gas naturale. Al momento in cui scriviamo, erano in fase di sviluppo molti altri progetti dimostrativi e pilota, che mostrano il crescente interesse nello sviluppo delle reti di distribuzione dell'idrogeno.

Proprietà dell'idrogeno
L'idrogeno (H) è una sostanza gassosa, che rappresenta la materia più semplice della famiglia di elementi chimici. In condizioni normali, l'idrogeno è un'aggregazione libera di molecole di idrogeno, ciascuna costituita da una coppia di atomi, una molecola diatomica, H₂.

• Disponibilità: l'idrogeno è l'elemento più abbondante dell'universo, ma rappresenta solo circa lo 0,14% della crosta terrestre in termini di peso.
• Diffusività: il principale vantaggio dell'idrogeno, in termini di sicurezza, è la sua capacità di diffondersi attraverso l'aria molto più velocemente rispetto ad altri combustibili gassosi, rendendolo meno probabile che si accumuli.
• Tossicità: incolore, inodore, insapore e non tossico.
• Infiammabilità: l'idrogeno è un gas altamente infiammabile. I suoi ampi limiti di infiammabilità e la bassa energia di accensione aumentano il rischio.
• Visibilità: a differenza degli incendi causati da metano e benzina, l'idrogeno brucia con una fiamma quasi invisibile alla luce del giorno. Tuttavia, i contaminanti nell'aria possono creare una certa visibilità.

Una configurazione di prova con combustioni di gas naturale e idrogeno: con una termocamera a luce visibile, le combustioni di idrogeno non sono visibili o sono difficili da vedere. Tuttavia, una termocamera può visualizzarle in base alla radiazione termica emessa dalle fiamme di idrogeno.

Lavori su tubazioni e flaring
Ora sappiamo che è possibile utilizzare l'infrastruttura esistente: come possono essere dismessi in sicurezza i gasdotti di distribuzione del gas esistenti come gasdotti naturali e (contemporaneamente) messi in servizio come idrogenodotto durante la conversione in una rete a idrogeno?

Da un punto di vista pratico, i tubi di distribuzione dovranno essere spurgati. Il gas naturale dovrà fuoriuscire e l'idrogeno dovrà essere immesso. La ricerca ha dimostrato che l'idrogeno può essere utilizzato per spostare il gas naturale dai gasdotti esistenti e che un gasdotto per la distribuzione del gas naturale può essere immediatamente rimesso in servizio come gasdotto di distribuzione dell'idrogeno dopo aver rimosso il gas naturale.

Una tecnica utilizzata frequentemente per lo spurgo dei tubi è il flaring Si tratta di una misura di sicurezza spesso impiegata in ambienti industriali in cui viene utilizzato l'idrogeno. Il processo prevede la combustione controllata dell'idrogeno in eccesso. Il flaring dell'idrogeno viene eseguito in genere durante la manutenzione, il rilevamento delle perdite o altre situazioni in cui è presente un eccesso di idrogeno che non può essere conservato o smaltito in modo sicuro e controllato.

Sebbene l'idrogeno non sia tossico, esistono rischi specifici associati al lavoro con l'idrogeno gassoso e il relativo flaring comporta alcuni rischi. Proprio come molti altri gas, l'idrogeno è altamente infiammabile e può incendiarsi rapidamente in presenza di ossigeno. Gli addetti alla manutenzione devono quindi indossare indumenti protettivi resistenti al calore ed essere consapevoli delle condizioni di temperatura per evitare ustioni. Gli addetti alla manutenzione devono anche utilizzare strumenti intrinsecamente sicuri per evitare incidenti dovuti a scintille.


Modi tradizionali per rilevare le fiamme dell'idrogeno
Per lavorare in sicurezza con l'idrogeno, il personale tecnico deve essere addestrato e deve utilizzare gli strumenti appropriati. Una delle difficoltà quando si lavora con l'idrogeno durante le attività di flaring è che la fiamma dell'idrogeno non è sempre visibile. Anche l'idrogeno è molto leggero e, poiché il flaring viene eseguito all'aria aperta, gli operatori tecnici devono sempre stare in guardia da movimenti inaspettati delle fiamme dovuti a colpi di vento.

Per garantire la sicurezza, il personale tecnico necessita di una migliore visione delle fiamme durante i lavori di flaring. Alcune delle tecnologie più utilizzate per monitorare le combustioni dell'idrogeno sono termocoppie, sensori ultravioletti (UV) e sensori a infrarossi (IR). A volte, alcuni contaminanti come acqua o polvere vengono aggiunti all'idrogeno, il che rende la fiamma più visibile.


Termografia per il rilevamento delle fiamme dell'idrogeno
Sebbene tutte le tecnologie sopra menzionate siano preziose per rilevare l'idrogeno in modo rapido e accurato, mancano di una caratteristica essenziale: non consentono di vedere effettivamente le fiamme dell'idrogeno. Ecco perché le termocamere sono lo strumento complementare ideale. Sebbene le fiamme dell'idrogeno siano invisibili durante la luce diurna, emettono radiazioni termiche. Le termocamere sono in grado di rilevare queste variazioni di temperatura, consentendo al personale tecnico di visualizzare l'esatto movimento delle fiamme e di avvicinarsi in modo sicuro a una fiamma di idrogeno.

Le termocamere sono uno strumento indispensabile per chiunque esegua lavori su idrogenodotti o monitori le combustioni di idrogeno. I motivi sono elencati di seguito:

• Maggiore consapevolezza del contesto: Le termocamere forniscono una rappresentazione visiva dell'intera scena, compresa l'installazione di un sistema di combustione dell'idrogeno. Ciò offre una migliore consapevolezza del contesto, che può essere particolarmente utile in contesti industriali in cui sono in corso più processi.
• Maggiore sicurezza del personale: le termocamere consentono al personale tecnico di monitorare le fiamme a distanza di sicurezza. Non devono avvicinarsi alla fiamma e i sensori di rilevamento all'interno di una termocamera non devono entrare in contatto fisico con la fiamma.
• Molteplici applicazioni: le termocamere hanno una vasta gamma di applicazioni, oltre al rilevamento di fiamme. Possono essere utilizzate per ispezioni elettriche, meccaniche e altro ancora. Questa versatilità le rende uno strumento molto economico per una serie di attività di manutenzione e sicurezza.
• Visualizzazione delle differenze di temperatura: le termocamere consentono agli addetti alla manutenzione di visualizzare sottili differenze di temperatura. In questo modo, possono rilevare non solo le fiamme, ma anche i punti caldi, i problemi causati dal surriscaldamento e altri potenziali problemi relativi a possibili malfunzionamenti delle apparecchiature.
• Meno falsi allarmi: A differenza dei rilevatori delle fiamme in determinati ambienti, le termocamere sono meno soggette a falsi allarmi causati da fonti non infiammabili, tra cui la luce solare, gli archi di saldatura o le superfici calde.

Soluzioni portatili FLIR per il rilevamento di idrogeno
Le termocamere e le telecamere acustiche FLIR supportano i professionisti della manutenzione tecnica nel lavoro sicuro in ambienti a idrogeno. Le termocamere FLIR forniscono agli utenti immagini termiche ricche di dettagli in una varietà di tavolozze di colori termici, consentendo una maggiore consapevolezza e comprensione della situazione.

Alcune delle soluzioni più adatte per il monitoraggio delle fiamme dell'idrogeno includono:

FLIR ONE Edge Series Termocamere con connettività wireless

FLIR Cx-Series Termocamere compatte

FLIR Cx5 Termocamera per aree pericolose

FLIR Ex Pro-Series Termocamere a infrarossi con Cloud Ignite™

Inoltre, la seguente tecnologia consente agli ispettori di rilevare le perdite di gas, visualizzando un gas tracciante aggiunto (CO2 ) o visualizzando il suono di una perdita.
 

FLIR Si2-LD Telecamera acustica industriale per il rilevamento di perdite pressurizzate e guasti meccanici