Booster per gas naturale nelle stazioni CNG: guida tecnica

In una stazione di rifornimento CNG la compressione del gas avviene in due fasi distinte. Il gas naturale arriva dalla rete a pressione bassa o media e viene compresso una prima volta per raggiungere la pressione di stoccaggio negli accumulatori ad alta pressione; la seconda fase avviene direttamente durante il rifornimento, con le pompe di alto rapporto che spingono il gas nel serbatoio del veicolo. Il booster per gas naturale agisce in questa prima fase e la sua prestazione determina la capacità dell'intera stazione.

In questo articolo vediamo il ruolo del booster, i parametri che lo caratterizzano e gli aspetti che incidono sulla continuità del servizio in una stazione molto utilizzata.

Come funziona il booster in una stazione CNG

Il booster riceve il gas naturale dalla rete di distribuzione e lo comprime fino alla pressione di stoccaggio, tipicamente fra 200 e 400 bar a seconda della configurazione dell'impianto e degli accumulatori impiegati. Il gas compresso viene poi immesso negli accumulatori, che fungono da serbatoio di buffer e permettono alle pompe di rifornimento di lavorare su un regime stabile, indipendentemente dalle variazioni della domanda di rifornimento.

Il rapporto fra booster e accumulatori

La capacità del booster e il volume degli accumulatori sono interdipendenti. Accumulatori grandi richiedono più tempo per essere riempiti, ma permettono di assorbire un picco di richiesta senza dover aumentare la potenza di compressione; accumulatori piccoli richiedono un booster più capace per mantenere la pressione durante le ore di punta. La configurazione ottimale dipende dal profilo di traffico della stazione.

Le condizioni del gas in ingresso

Il gas naturale dalla rete contiene normalmente umidità e tracce di idrocarburi pesanti, e questi contaminanti influenzano la durata dei componenti della compressione. Per questo gli impianti prevedono una fase di precondizionamento, con separazione e, dove necessario, riscaldamento del gas per evitare la condensazione di idrocarburi all'interno delle valvole e dei cilindri.

Criteri di selezione per una stazione di rifornimento

Il dimensionamento del booster in una stazione CNG dipende dal modello di servizio previsto.

• Profilo di traffico: numero di veicoli riforniti al giorno e distribuzione dei rifornimenti nelle diverse fasce orarie.
• Pressione di stoccaggio: determinata dagli accumulatori e dalla pressione finale richiesta nei serbatoi dei veicoli.
• Portata di compressione: deve consentire il riempimento degli accumulatori nei tempi previsti, tenendo conto delle ore di chiusura.
• Configurazione ridondante: le stazioni di servizio continuo prevedono generalmente una macchina di riserva, per non interrompere il servizio in caso di guasto.
• Condizionamento del gas: presenza di separatori, riscaldatori e filtri a monte, con verifica della compatibilità.
• Requisiti di sicurezza e autorizzativi: la stazione ricade in genere sotto regimi autorizzativi specifici, da verificare in fase di progetto.
• Manutenzione: la pianificazione degli interventi deve tenere conto dell'impatto sul servizio.

Un criterio pratico spesso applicato è quello di dimensionare il booster in modo che gli accumulatori possano essere riempiti interamente durante il periodo di chiusura della stazione. In questo modo, nelle ore di apertura tutto il servizio fa capo agli accumulatori e alle pompe, che sono componenti più semplici da mantenere.

Contesti di impiego e settori coinvolti

Le stazioni CNG hanno caratteristiche molto diverse in base al tipo di traffico che servono.

• Stazioni autostradali: volumi elevati con picchi concentrati, che richiedono la massima continuità di servizio.
• Stazioni urbane: traffico distribuito con un rapporto fra compressore e accumulatori diverso.
• Impianti industriali: rifornimento di mezzi interni con profilo prevedibile.
• Operatori di trasporto: flotte aziendali con stazioni dedicate.
• Infrastrutture di distribuzione: impianti di compressione a valle della rete, per la preparazione del gas allo stoccaggio.

Domande frequenti

Come si distingue il booster dalla pompa di rifornimento in una stazione CNG?

Il booster comprime il gas a partire dalla pressione di rete e lo immette negli accumulatori; la pompa di rifornimento preleva il gas dagli accumulatori ad alta pressione e lo spinge nel serbatoio del veicolo. Sono due funzioni distinte, con requisiti tecnici differenti, e in molti impianti la loro progettazione è affiancata ma separata.

Perché il gas viene riscaldato prima della compressione?

Per evitare che l'umidità e gli idrocarburi pesanti presenti nel gas naturale condensino all'interno delle valvole e dei cilindri del compressore. La condensazione all'interno di un organo di tenuta ne compromette le prestazioni e ne accorcia la durata, quindi il riscaldamento a monte è una protezione diretta del compressore.

Che dimensione deve avere il booster rispetto agli accumulatori?

Il booster va dimensionato in modo che gli accumulatori possano essere riempiti nei tempi previsti dall'impianto, tenendo conto del periodo di chiusura e del profilo di traffico. In una stazione molto utilizzata la configurazione con macchina di riserva è generalmente necessaria, perché l'interruzione del servizio ha un costo diretto.

Manutenzione e precauzioni operative

In una stazione CNG la manutenzione va coordinata con l'esercizio dell'impianto.

• Sostituire gli elementi filtranti e gli essiccatori secondo il piano del produttore.
• Controllare il riscaldatore del gas, quando presente, e la sua regolazione.
• Verificare la tenuta dei raccordi ad alta pressione e la funzionalità delle valvole di sicurezza.
• Controllare il circuito di raffreddamento e la qualità dell'acqua di circuito.
• Pianificare gli interventi nelle fasce a bassa attività, per limitare l'impatto sul servizio.

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Tabella parametri di selezione del booster gas a media e alta pressione

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