Riceviamo sempre più richieste dai nostri clienti sul tema dell’idrogeno (H₂). Dopo che questo tema è stato affrontato all’inizio con esitazione, ora sta prendendo velocità. Le prime reti di prova sono in funzione e altre reti sono in preparazione. All’inizio si parlava di un’aggiunta di idrogeno del 10-15%. Più precisamente, è previsto anche un modello di rete con una miscela con aggiunta del 30%. Questo porta alle seguenti domande:

 

  • Quali sono gli effetti sulla tecnologia di misurazione in uso?
  • Come cambiano le letture dei dispositivi?
  • Quali dispositivi o quali principi operativi possono essere utilizzati a questo scopo?

 

Di certo non è rimasto quasi nessun professionista che abbia lavorato con reti di gas di città in Germania. Il gas di città conteneva anche idrogeno con una quota fino al 50% in volume. L’idrogeno non è quindi una novità nella distribuzione del gas. È un gas molto leggero e combustibile, con un intervallo di accensione molto ampio e una bassa energia di accensione.

 

Idrogeno (H₂)

  • Intervallo di accensione in aria: 4 – 75 vol.%
  • Densità: 0,08988 (kg/m³)
  • Densità relativa all’aria: 0,0695

Metano (CH₄)

  • Densità relativa all’aria: 0,557
(Fonte: Binas have/vwo (5e editie), informatieboek voor natuurwetenschappen en wiskunde, Verkerk, Noordhoff Uitgevers B.V., 2004)

 

L’idrogeno è caratterizzato da una bassa densità. Dal punto di vista della sicurezza, occorre tenere conto dell’ampio intervallo di accensione dell’idrogeno. Anche le miscele molto ricche sono ancora infiammabili rispetto al metano.

 

Come reagiscono all'idrogeno i diversi principi operativi dei sensori?

Sensori a semiconduttore

Con il sensore a semiconduttore si ha quasi sempre una chiara reazione all’idrogeno. Tuttavia, i sensori vengono prodotti sempre più specificamente per singoli componenti, come il metano. Pertanto, la reazione all’idrogeno dipende dal tipo di sensore utilizzato.

Anche noi di Esders utilizziamo diversi sensori a semiconduttore nelle nostre apparecchiature. Mentre i sensori VibraGas LS e LeckOmiO presentano una sensibilità significativamente maggiore all’idrogeno, il sensore a semiconduttore del GOLIATH ha un comportamento quasi identico a quello col metano con l’idrogeno. Il rilevatore di gas specializzato HUNTER mostra l’idrogeno in basse concentrazioni con il suo sensore, ma solo con una sensibilità significativamente ridotta.

Si prega pertanto di contattare il fornitore dell’apparecchiatura per conoscere l’esatto strumento di misura e il sensore utilizzato.

Sistema di sensori Esders

Il sistema di sensori valuta i segnali di diversi sensori e fornisce un segnale risultante per la lettura. Reagisce in modo simile al metano e all’idrogeno. Mostra anche etano, propano e butano.

Grazie all’idrogeno, non abbiamo quasi nessuna perdita di segnale e le letture sono ancora buone.

Questo vale sia per il SIGI EX che per il OLLI.

Sensore a infrarossi (IR)

I sensori IR non sono in grado di rilevare l’idrogeno. Ciò significa che se si aggiunge una miscela con il 20% di idrogeno, questo 20% di gas non provoca alcuna reazione di indicazione. Semplificando, la lettura sarà del 20% inferiore a quella desiderata. Questo vale sia per il LEL che per il volume %.

Anche gli strumenti portatili con diodi laser come il ELLI indicano solo il metano. Pertanto, componenti come etano e propano o butano non vengono letti. Ciò significa che, anche in questo caso, sono disponibili per il rilevamento proporzioni ridotte nella miscela totale di gas.

Sensore del tono di calore

I sensori di calore normalmente indicano abbastanza bene sia l’idrogeno che il metano. La differenza di sensibilità all’idrogeno rispetto al metano dipende dal tipo di sensore.

Sensore a conduttività termica

I sensori a conduttività termica reagiscono in modo molto più sensibile all’idrogeno che al metano. Si tratta quindi di una lettura sovraproporzionale. Tuttavia, il comportamento dei sensori sull’idrogeno in concentrazioni maggiori è molto diverso. Questo può arrivare al punto che il segnale si inverte e diventa negativo per alcuni sensori in un certo intervallo di concentrazione. Non è quindi garantito che ogni tipo di sensore a conduttività termica sia adatto alla lettura dell’idrogeno nell’intervallo compreso tra 0 e 100 per cento in volume.

Il sensore di conduttività termica del SIGI-EX reagisce in modo uniforme e molto più sensibile all’idrogeno che al metano. Già circa il 20 vol% di idrogeno viene visualizzato come 100% di metano. Per una miscela di gas naturale e idrogeno dipende da altri componenti del gas naturale, come etano, propano e butano. Essendo gas più pesanti dell’aria, queste proporzioni indeboliscono il segnale positivo dell’idrogeno o lo contrastano negativamente.

Il sensore di conduttività termica del OLLI reagisce in modo indefinito all’idrogeno. Ciò significa che, soprattutto nell’intervallo tra 4 e 20 vol% di idrogeno, non si può dire con certezza che il sensore lo rilevi in modo affidabile.

Di seguito sono riportate informazioni sulle reazioni delle nostre serie di dispositivi all’idrogeno. Si noti che questo è il comportamento tipico di lettura, che può variare all’interno di un intervallo. Non possiamo quindi indicare fattori di conversione fissi con cui determinare un valore di misura corretto.

Serie di dispositivi e loro reazione all'idrogeno

Device series and their reaction to hydrogen

Protezione antideflagrante

Una domanda altrettanto importante è in che misura le apparecchiature esistenti siano adatte all’uso con miscele di gas naturale/idrogeno con la loro certificazione secondo la direttiva europea ATEX (protezione antideflagrante).

Non ci sono problemi per le reti attuali con miscele al 10%, 20% e fino al 30% di idrogeno. Le nostre attuali certificazioni includono i gruppi di esplosione IIA e IIB. I dispositivi sono contrassegnati dal gruppo IIB. Anche il gas di città è incluso in questo gruppo. Possiamo quindi ipotizzare che non ci siano restrizioni per queste miscele. La situazione è tuttavia diversa per le reti di idrogeno puro, che sono già disponibili a fini sperimentali. Queste richiedono il gruppo di esplosione IIC, che attualmente non è disponibile nei nostri dispositivi di misura.

Si prega di notare che con queste informazioni vogliamo fornire un supporto per la valutazione del comportamento di lettura dei nostri dispositivi e delle possibili applicazioni.

Non esitare a contattarci per ulteriori consulenze.