Analisi di un innovativo sistema di compressione di gas metano per autotrazione a ridotto consumo di energia

The vehicles fuel market is nowadays characterized by an increasing demand of CNG (Compressed Natural Gas) refueling stations, underling a strong attention to energy and economic saving problems. The aim of this study was to analyze an innovative kind of natural gas refueling station for vehicles. The innovative aspect of this plant is that it enables construction of methane compression stations characterized by truly low plant costs and energy consumption compared with traditional solutions. The comparison has been made utilizing the same compressor in both systems, to show benefits resulting from the introduction of intermediate tank farms. Compression is achieved in the single compressor through three consecutive steps. The compressed gas is stored in intermediate tank farms having three different levels of pressure. Given the single compressor, proper pressure progression is achieved through a constant compression ratio calculated on the basis of pipeline pressure. In the prototype plant the suction pressure is assumed to be 19 bar; the low, medium and high tank farm pressures are 55, 105 and 250 bar, respectively. Considering the same number of refueling, the innovative system is able to achieve a compression energy saving of 25%.

L’attuale mercato dei combustibili per autotrazione è caratterizzato da una domanda crescente di stazioni di rifornimento per veicoli CNG (Compressed Natural Gas), sottolineando una sempre maggiore attenzione alle problematiche di risparmio energetico ed economico. L’obiettivo del presente lavoro consiste nella presentazione di una nuova tipologia di stazione di rifornimento per la compressione di gas metano per autotrazione. E' stata effettuata un'analisi comparativa delle prestazioni della nuova stazione di compressione rispetto alla soluzione tradizionale. La caratteristica innovativa dell'impianto consiste nella possibilità di realizzare stazioni di compressione del metano con un costo di impianto e consumi energetici notevolmente ridotti rispetto alle soluzioni tradizionali. La particolarità del confronto risiede nel fatto che in entrambi i sistemi è stato utilizzato lo stesso compressore per poter evidenziare il vantaggio ottenibile, in termini di energia risparmiata, dalla sola introduzione degli stoccaggi a tre livelli di pressione. Il sistema innovativo, infatti, opera la compressione in tre fasi successive per mezzo dello stesso compressore ed accumula il gas compresso in stoccaggi intermedi costituiti da pacchi bombole. Nell’ipotesi considerata per il progetto del prototipo, la pressione di aspirazione è stata assunta pari a 19 bar e le pressioni degli stoccaggi di bassa media ed alta pressione pari rispettivamente a 55, 105 e 250 bar. Ogni stoccaggio è contenuto in una vasca riempita d’acqua che ha la funzione di raffreddare le bombole. Questo sistema di raffreddamento permette l’eliminazione dell’air-cooler utilizzato nel sistema tradizionale e conseguentemente la diminuzione del costo dell’impianto. Il confronto tra i due sistemi è stato effettuato a parità di rifornimenti ed i risultati ottenuti hanno dimostrano che il sistema innovativo riesce a conseguire un risparmio dell’energia di compressione pari al 25%.