Un mercato dell'idrogeno in crescita?

I compressori a vite possono essere utilizzati in numerose applicazioni. (Foto: MAN Energy Solutions)

MAN Energy Solutions (MAN ES) produce compressori a vite da oltre 70 anni. I compressori a vite dell'azienda furono utilizzati per la prima volta in un'applicazione a idrogeno nel 1974 presso una raffineria in Medio Oriente.

Ora l'azienda ha trovato un nuovo mercato dell'idrogeno, potenzialmente vasto, per la sua tecnologia.

Di recente l'azienda ha ricevuto due ordini per la sua tecnologia di compressori a vite per progetti di elettrolisi dell'idrogeno, ha affermato Dirk Woeckener, responsabile vendite compressori a vite, MAN ES.

Un progetto riguarda un elettrolizzatore da 200 MW in Francia , che rientra nello sviluppo del settore dell'idrogeno rinnovabile e a basse emissioni di carbonio, per contribuire alla decarbonizzazione dell'industria nella regione del nord della Francia.

Woeckener ha affermato che i compressori a vite MAN saranno abbinati a compressori alternativi, un'accoppiata che offrirà i punti di forza di entrambe le tecnologie.

"La portata volumetrica del compressore a vite offre numerose possibilità, ma è limitata per quanto riguarda la pressione di mandata", ha affermato Woeckener. "A seconda delle esigenze, spesso si utilizza una combinazione di un compressore a vite con un compressore alternativo. Il compressore a vite viene posizionato direttamente a valle di un elettrolizzatore che funziona a bassa pressione quando la portata volumetrica è relativamente elevata. Questa configurazione consente di evitare la difficoltà di dover utilizzare un compressore alternativo con un diametro del pistone di 1 m o superiore. Pertanto, poiché il compressore a vite riduce la portata volumetrica direttamente a valle dell'elettrolizzatore e successivamente, il compressore alternativo genera l'elevata pressione di mandata".

Vista interna di un compressore a vite . (Foto: MAN Energy Solutions)

Woeckener ha affermato che l'azienda sta riscontrando molto interesse da parte del settore per la sua tecnologia .

"Si tratta di una nuova opportunità di business per noi", ha affermato Woeckener. "Abbiamo visionato molti studi e ricevuto numerose richieste, oltre ai due ordini. C'è molto in cantiere".

Vantaggi della tecnologia

I compressori a vite oil-free di MAN sono utilizzati in diverse applicazioni, tra cui l'industria chimica e petrolchimica e la siderurgia. Sono progettati per gestire condizioni difficili, come la presenza di gas contaminati, secondo Woeckener.

"Sono una soluzione ideale per la gestione di gas molto sporchi e critici ", ha affermato Woeckener. "Possiamo iniettare una quantità d'acqua elevata, superiore a quella che evaporerebbe, in modo da avere acqua liquida nel compressore, che lo protegge dalle particelle."

La stessa tecnologia viene utilizzata nelle applicazioni dell'idrogeno , non per via del gas sporco, ma per aumentare l'efficienza grazie al basso peso molecolare", ha spiegato Woeckener.

Woeckener ha affermato che le due serie di compressori a vite dell'azienda, CP e SKUEL, raggiungono portate comprese tra 200 e 100.000 metri cubi all'ora. La serie CP è progettata per pressioni più elevate, fino a 52 bar, e portate medie fino a 20.000 metri cubi all'ora. La serie SKUEL offre una pressione di mandata fino a 16 bar ed è adatta per portate elevate, fino a 100.000 metri cubi all'ora.

"Il compressore a vite è una soluzione ideale per un elettrolizzatore per la produzione di idrogeno perché combina i vantaggi dei compressori alternativi e dei compressori centrifughi", ha affermato Woeckener. "Come il compressore alternativo, è una macchina volumetrica, quindi abbiamo vantaggi in termini di bassi pesi molecolari perché possiamo raggiungere elevati rapporti di compressione per stadio di compressione. Tuttavia, a differenza dei compressori alternativi, che hanno valvole soggette a usura e masse oscillanti, i compressori a vite hanno solo parti rotanti, come i compressori centrifughi. Ciò si traduce in un'affidabilità molto elevata per un servizio ininterrotto, paragonabile a un compressore centrifugo. Queste macchine possono funzionare dai tre ai cinque anni senza interruzioni".

Tecnologia di tenuta

Nonostante MAN ES abbia una vasta esperienza nell'uso dell'idrogeno, l'azienda ha deciso di aggiornare la propria tecnologia di tenuta per utilizzarla nelle applicazioni degli elettrolizzatori.

"Abbiamo a disposizione tutti i tipi di guarnizioni per diverse applicazioni", ha affermato Jan Schnitzler, responsabile dell'ingegneria dei compressori a vite di MAN ES. "Tra queste, guarnizioni a secco, guarnizioni a contatto meccanico, anelli in carbonio e labirinti. Per le applicazioni con idrogeno, abbiamo introdotto un nuovo design di tenuta in collaborazione con i nostri fornitori.

I compressori a vite possono essere utilizzati in numerose applicazioni. (Foto: MAN Energy Solutions)

Questo nuovo concetto di tenuta presenta diversi vantaggi. Durante il funzionamento, la tenuta garantisce zero emissioni di idrogeno nell'ambiente. Inoltre, elimina la necessità di azoto o di qualsiasi altro gas o liquido come tampone, ha affermato Schnitzler. Quindi, solo l'acqua entra nell'idrogeno e quest'ultimo rimane completamente pulito. La tenuta può generalmente utilizzare l'acqua necessaria per gli elettrolizzatori, il che è vantaggioso poiché l'acqua è già presente.

"Dobbiamo prestare particolare attenzione alla conduttività, che ha requisiti particolari, ma in generale possiamo usare quasi la stessa acqua", ha affermato Schnitzler.

Schnitzler ha inoltre sottolineato che le perdite derivanti dalla nuova tecnologia di tenuta "sono minime, mantenendo bassi i costi operativi".

Il futuro dell'idrogeno

Woeckener ha affermato che, con la crescita dell'economia dell'idrogeno , ci saranno maggiori opportunità per i compressori a vite.

"Quando si parlava di idrogeno, la maggior parte delle persone parlava solo di compressori alternativi", ha affermato Woeckener. "Penso che i compressori alternativi continueranno a svolgere un ruolo importante nella compressione dell'idrogeno perché sono relativamente economici, efficienti e ben consolidati sul mercato".

La sfida inizia quando sono necessari grandi volumi, il che richiede pistoni più grandi e una manutenzione più complessa. Quando il diametro si avvicina al metro, la manutenzione diventa impegnativa e costosa.

"I compressori a vite rappresentano un'alternativa molto ragionevole per portate a partire da circa 8.000 metri cubi all'ora", ha affermato Woeckener. "Attualmente stiamo assistendo ad applicazioni da 50 a 300 MW, ma anche a richieste per progetti ancora più grandi, adatti ai compressori a vite".

Woeckener ha inoltre affermato che l'azienda prevede future applicazioni per i compressori centrifughi quando la quantità di idrogeno aumenterà ulteriormente, come nei compressori per condotte. Gli attuali progetti di elettrolizzatori in fase di sviluppo sono orientati alla rete di distribuzione locale piuttosto che all'alimentazione di condotte.

Woeckener ritiene che non appena la produzione di idrogeno aumenterà in modo significativo, saranno necessarie tutte le tipologie di tecnologie di compressione .

"Le esigenze di idrogeno sono così elevate, e si tratta di una molecola così complessa, che penso che saranno necessari tutti i tipi di compressori per soddisfare queste richieste", ha affermato Woeckener.