Immagine copertina generata con l’intelligenza artificiale
Il problema della misurazione dell’idrogeno potrebbe presto avere una nuova soluzione. Cignus Instruments e SINTEF stanno infatti lavorando a un sensore capace di determinare con grande precisione la quantità di gas che attraversa una tubazione, contando di fatto le molecole che compongono il flusso. Un risultato importante per un settore nel quale la corretta misurazione è essenziale per produzione, vendita e contabilizzazione dell’energia.
Contesto della misurazione di flusso idrogeno
Misurare l’idrogeno è particolarmente complesso perché si tratta del gas più leggero esistente. Pressione e temperatura possono influenzare in modo significativo gli strumenti di misurazione, mentre anche la presenza di contaminanti può incidere sul calcolo della quantità di energia.
Come spiega Svend Tollak Munkejord, chief scientist di SINTEF, il valore dei vettori energetici risiede nelle singole molecole. Diventa quindi fondamentale sapere con precisione quanto idrogeno viene prodotto, venduto o trasferito.
La difficoltà è legata anche alle caratteristiche delle infrastrutture. L’idrogeno deve infatti essere trasportato in tubazioni capaci di sostenere pressioni elevate, spesso con dimensioni importanti.
Funzionamento del nuovo sensore molecolare
Gli strumenti oggi utilizzati per misurare il flusso di massa sono spesso i misuratori Coriolis, dotati di tubi sottili che vibrano. Il passaggio del gas modifica leggermente le vibrazioni e consente di calcolare il flusso.
Questo sistema, però, presenta limiti quando viene applicato all’idrogeno ad alta pressione. I tubi devono avere caratteristiche precise in termini di diametro e spessore, mentre le infrastrutture destinate al gas richiedono spesso soluzioni differenti.
Il nuovo dispositivo cerca di superare questo limite dividendo il tubo in quattro canali. Il raccordo può essere inserito in tubazioni di dimensioni e spessori differenti e misura la massa, quindi il numero di molecole, anziché il semplice volume.
Sensore di flusso idrogeno e infrastrutture
La tecnologia mantiene lo stesso principio fisico alla base dei misuratori Coriolis, ma adotta un design differente. Martin Nese, CEO di Cignus Instruments, paragona il funzionamento a una combinazione tra altoparlante e microfono montata all’interno di una tubazione.
Uno degli aspetti più interessanti riguarda la possibilità di utilizzare il sensore in infrastrutture caratterizzate da tubazioni di grandi dimensioni e da elevate pressioni operative. Questo potrebbe risultare particolarmente utile nello sviluppo delle future reti dedicate al trasporto dell’idrogeno.
Applicazioni e benefici del sensore molecolare
I ricercatori di SINTEF hanno utilizzato simulazioni digitali per studiare il comportamento del dispositivo prima della realizzazione fisica del prodotto. Eirik Holm Fyhn e Munkejord hanno verificato che il misuratore può determinare con precisione la quantità di idrogeno che attraversa la tubazione.
Le simulazioni hanno inoltre analizzato il comportamento del sensore quando viene installato vicino a una curva della condotta, compresa una deviazione di 90 gradi.
Il risultato è positivo: secondo Fyhn, il misuratore continua a funzionare correttamente anche quando è presente una curva direttamente a monte. Un elemento che potrebbe semplificare la progettazione delle tubazioni, anche negli impianti realizzati sul fondale marino.
Misurazione della massa idrogeno: futuro digitale e trasparente
Il progetto non è ancora arrivato alla fase finale. Prima che il nuovo misuratore possa diventare uno standard per il settore, dovrà essere misurato, verificato e certificato. L’obiettivo indicato da Cignus Instruments è ottenere la certificazione di un misuratore per l’idrogeno entro l’anno.
Una delle prime applicazioni previste riguarda gli elettrolizzatori. Il sensore potrà essere utilizzato per misurare quanto idrogeno viene prodotto, verificando il processo e documentando la quantità effettivamente fornita.
Come prepararsi al salto di qualità tecnologico
Il passaggio successivo sarà l’adattamento dei misuratori al trasporto dell’idrogeno attraverso le pipeline. La Germania, in particolare, dispone di numerosi produttori e lo sviluppo delle reti renderà necessario effettuare misurazioni nei diversi punti di ingresso e uscita.
L’obiettivo è garantire una contabilizzazione precisa dell’idrogeno lungo la rete. In questo modo, la nuova tecnologia potrebbe contribuire a rendere più efficiente l’economia dell’idrogeno, offrendo uno strumento specificamente progettato per affrontare le difficoltà di misurazione di questo gas.
Fonte: SINTEF
