1
1 INTRODUZIONE ... 4
2 NORME REGOLAMENTI E ATTIVITÀ DI STANDARDIZZAZIONE DELL’IDROGENO ... 5
2.1 Attività internazionali principali ... 6
2.1.1 International Organization for Standardization (ISO) ... 6
2.1.2 International Electrotechnical Commission (IEC) ... 7
2.1.3 Society of Automotive Engineers (SAE) ... 8
2.2 Stati Uniti ... 8
2.2.1 National Fire Protection Association (NFPA) ... 8
2.2.2 American Society of Mechanical Engineers ASME ... 9
2.2.3 Compressed Gas Association (CGA) ... 9
2.2.4 La Commissione Economica per l’Europa presso l’ONU (UN-ECE) ... 10
2.3 Europa ... 11
2.3.1 CEN e CENELEC ... 11
2.3.2 European Industrial Gases Association (EIGA) ... 12
2.3.3 Progetti europei ... 12
2.4 Italia ... 13
2.4.1 Comitato Termotecnico Italiano (CTI) ... 13
2.4.2 Gruppo di Lavoro VV.F... 13
3 STATO DELL’ARTE DELLA NORMATIVA SULL’ IDROGENO PER AUTOTRAZIONE ... 15
3.1 Attività di normazione sull’idrogeno per autotrazione nel mondo ... 16
3.1.1 GTR Regolamento internazionale ... 16
3.1.2 Standard ISO sull’autotrazione ... 17
3.2 Attività di normazione sull’idrogeno per autotrazione in Europa ... 18
3.2.1 Regolamento Europeo 79/2009... 18
3.2.2 Punti chiave del Regolamento 79/2009 ... 20
3.3 Attività di normazione sull’idrogeno per autotrazione in Italia ... 22
4 APPLICAZIONE DELLA NUOVA NORMATIVA EUROPEA PER LA CONVERSIONE DI UN PORTER PIAGGIO ELETTRICO IN UN VEICOLO IBRIDO A FUELL CELL ... 24
2
4.1 La conversione del Porter Piaggio nell’ambito del progetto “Filiera idrogeno” della
regione Toscana ... 24
4.2 Progetto Porter Piaggio ... 27
4.2.1 Applicazione Regolamento 79/2009 al Porter Piaggio ... 28
4.2.2 Caratteristiche dell’impianto del Porter a idrogeno e progettazione secondo i criteri tecnici del Regolamento 406/2010 ... 29
4.2.2.1 Caratteristiche della Fuel Cell e criteri di installazione ... 30
4.2.2.2 Impianto di ventilazione e riscaldamento ... 36
4.2.2.3 Impianto elettrico ... 39
4.2.2.4 Bombole ... 40
4.2.2.5 Caratteristiche bocchello per il rifornimento e linea refueling ... 49
4.2.2.6 Tubazioni, valvole, riduttori di pressione e relative giunzioni ... 52
4.2.3 Modifiche da apportare all’impianto dell’idrogeno ... 58
4.3 Proposta di una diversa configurazione dell’impianto idrogeno del Porter... 63
4.4 Procedure di omologazione ... 66
4.4.1 Procedura di omologazione secondo la normativa europea ... 66
4.4.2 Procedura di omologazione utilizzata in Italia fino ad oggi ... 67
4.4.3 Procedura di richiesta della targa prova ... 71
4.5 Conclusioni ... 73
5 STATO DELL’ARTE DELLA NORMATIVA SULLA DISTRIBUZIONE DELL’IDROGENO ... 76
5.1 Reti pipeline di idrogeno compresso presenti nel mondo ... 77
5.1.1 Reti di idrogenodotti presenti nel Nord America ... 79
5.1.2 Reti di idrogenodotti presenti in Europa ... 82
5.1.3 Idrogenodotti presenti in altre parti nel mondo ... 84
5.1.4 Reti di idrogenodotti presenti in Italia ... 84
5.2 Standard e normative sulla distribuzione dell’idrogeno negli Stati Uniti ... 87
5.3 Standard e normative sulla distribuzione dell’idrogeno in Europa ... 88
5.4 Standard e normative sulla distribuzione dell’idrogeno in Italia ... 90
3 5.4.1.1 Presupposti allo sviluppo della regola tecnica sulla distribuzione
dell’idrogeno... 91
5.4.1.2 Approccio allo sviluppo della norma ... 92
5.4.1.3 Struttura della bozza ... 92
5.4.1.4 Principali differenze rispetto alle norme sul gas naturale ... 94
6 DISTANZE DI SICUREZZA ... 95
6.1 Metodologia per il calcolo delle distanze di sicurezza per l’idrogeno usata nello sviluppo di codici e standard internazionali ... 97
6.1.1 Metodologia usata per la determinazione delle distanze di separazione nell’NFPA 2 “Hydrogen Technical Code” e NFPA 55 ... 97
6.1.1.1 Analisi delle frequenze di rilascio per la determinazione dell’area del foro di rilascio ... 100
6.1.1.2 Criteri di accettazione del rischio ... 106
6.1.2 Risultati della metodologia usata nell’NFPA 2 “Hydrogen Technical Code” ... 111
6.2 Determinazione delle distanze di sicurezza per l’idrogeno nelle stazioni di rifornimento secondo le ISO ... 112
6.3 Confronto tra la metodologia ISO utilizzata nella determinazione delle di stanze di sicurezza per le stazioni di rifornimento e quella NFPA per la determinazione delle distanze di separazione ... 115
6.4 Confronto tra le distanze di sicurezza previste dall’ISO per le stazioni di rifornimento con quelle previste dalla vigente normativa italiana ... 119
6.5 Processo di ottenimento delle distanze di sicurezza dell’idrogeno per via empirica considerato nello sviluppo della Regola tecnica sulla distribuzione dell’idrogeno ... 133
6.6 Confronto tra la metodologia internazionale e quella Unipi... 137
4
1 INTRODUZIONE
L'obiettivo di questa tesi è quello di illustrare quali sono attualmente le normative vigenti nell'autotrazione e nella distribuzione dell'idrogeno. Lo sviluppo dei veicoli alimentati a idrogeno dipende dalla disponibilità e quindi dalla distribuzione dell'idrogeno sia attraverso le stazioni di rifornimento, sia attraverso idrogenodotti che permettono non solo una maggiore disponibilità ma anche una maggiore facilità di approvvigionamento.
Mentre l'Unione Europea ha già prodotto dei regolamenti che vanno a normare i veicoli alimentati a idrogeno e i relativi componenti, la distribuzione di idrogeno attraverso tubazione risulta essere ancora priva di un'adeguata normativa, infatti molti paesi, tra cui l'Italia, estendono la normativa vigente per il metano all'idrogeno.
Il problema più grande che interessa sia le stazioni di rifornimento che gli idrogenodotti è quello relativo alle distanze di sicurezza; è necessario infatti garantire la sicurezza del pubblico laddove queste attività siano presenti in aree urbane. Essendo l'idrogeno e il metano due gas con proprietà fisiche diverse, è inoltre necessario sviluppare una normativa specifica che comprenda precise distanze di sicurezza per l'idrogeno e le relative applicazioni.
In questo lavoro di tesi è stata studiata l’applicazione della nuova normativa europea sui veicoli alimentati a idrogeno nell'ambito di un progetto della Regione Toscana, che prevede la riconversione di un Porter Piaggio elettrico in un veicolo ibrido alimentato a idrogeno con trazione elettrica, mentre per quanto riguarda la distribuzione, si sono invece valutate le nuove procedure basate sul “risk-informed” proposte dalle normative americane e dagli standard ISO per l'ottenimento delle distanze di sicurezza. Tali distanze di sicurezza sono state confrontate con quelle attualmente indicate dalla normativa vigente in Italia per le stazioni di rifornimento e inoltre sono state fatte considerazioni rispetto a quelle vigenti per la distribuzione via tubazione.
Questo lavoro è stato svolto nell’ottica di una futura distribuzione dell'idrogeno dalle unità di produzione alle utenze finali che possono essere sia le stazioni di rifornimento, sia le utenze domestiche. Questo infatti è l'unico modo per incentivare l'utilizzo dell'idrogeno sia per l'autotrazione sia per l'uso domestico.
