INTRODUZIONE
1. Obiettivo generale della Tesi
Oggetto del lavoro è lo studio dell’ analisi di rischio applicata ad un progetto di una stazione di rifornimento che produce e immagazzina idrogeno per alimentare autobus destinati al trasporto pubblico. Con i dati ottenuti da alcuni partecipanti al progetto si sono forniti analisi e valutazioni qualitative e quantitative del rischio proponendo raccomandazioni e suggerimenti progettuali per la sua mitigazione. Obiettivo dell’analisi è stato anche quello di utilizzare un nuovo codice di calcolo, basato sull’analisi di decisioni dinamiche integrate, di nome Idda per il calcolo del rischio che ha permesso un confronto con altre metodologie normalmente utilizzate.
2. Contesto
Dato il continuo aumento della popolazione e quindi della domanda di energia mondiale sono divenute sempre più importanti negli ultimi anni le preoccupazioni inerenti ai rifornimenti energetici e all’impatto ambientale antropogenico. In questi ultimi tempi, anche in Italia, si è iniziato a parlare con maggior insistenza di idrogeno per usi energetici. L’idrogeno è considerato, giustamente, un ottimo vettore energetico, ovvero un mezzo tramite cui stoccare e distribuire l’energia prodotta da altre fonti. Esso deve, pertanto, essere ricavato da qualche altra fonte primaria. Attualmente il sistema più diffuso prevede il ricorso ai combustibili fossili, in particolare al metano. Dato il basso prezzo attuale di quest’ultimo, l’idrogeno attualmente viene prodotto principalmente per questa via (steam reforming). Tale fonte non è però rinnovabile, emette importanti quantitativi di emissioni di gas serra (circa 10 g per g di H2), ed inoltre, per quanto riguarda l’Italia, non contribuisce al raggiungimento
Altri sistemi che potrebbero essere utilizzati sono l’utilizzo di centrali nucleari per ottenere idrogeno mediante termoscissione. In tal senso l’energia nucleare può fornire un aiuto significativo in quanto fonte di calore ad alta temperatura, a buon prezzo ed esente da emissioni di gas serra (si ricordi che attualmente circa il 45% del metano utilizzato nello steam reforming viene usato per produrre il calore necessario alla reazione). Ancor più interessanti in tal senso si rivelano i processi termochimici. Particolarmente interessante è il processo I-S, che consiste nello scindere l’acqua nei suoi componenti fondamentali a temperature notevolmente più basse (<1000°C) di quanto avviene durante la termolisi, con conseguente semplificazione nella scelta dei materiali ed economizzazione del processo.
Oppure può essere ricavato direttamente tramite l’utilizzo di energia elettrica proveniente da qualsiasi fonte di energia mediante il processo di elettrolizzazione.
Quindi appare chiaro che l’idrogeno assume un notevole valore strategico in quanto può essere ottenuto da svariate fonti energetiche primarie, è flessibile nei confronti delle applicazioni ed il suo impiego non comporta impatto ambientale o lo riduce al minimo: se bruciato con ossigeno puro o utilizzato in celle a combustibile dà acqua come unico prodotto. Solo se bruciato in aria, a causa della contemporanea presenza di ossigeno ed azoto, vengono generati anche ossidi di azoto.
In uno scenario a lungo termine si può prevedere un sistema basato sull’impiego di celle a combustibile sia per la generazione distribuita di energia elettrica che per l’autotrazione e grandi centrali termoelettriche, in numero più limitato rispetto ad oggi, alimentate con idrogeno e ossigeno. Il risultato sarebbe emissioni zero, o quasi: tra le applicazioni di largo impiego resterebbe fuori solo il trasporto aereo impossibilitato ad usare celle a combustibile e a portarsi dietro il peso dell’ossigeno puro. Ma ci sarebbe solo produzione di ossidi di azoto, in quantità estremamente inferiore a quella attuale e,prevalentemente, a notevole altitudine. Ma questo rappresenta un futuro remoto che però potrebbe ragionevolmente realizzarsi.
L’energia del futuro, quella a cui bisogna giungere per garantire la sopravvivenza della civiltà umana nell’attuale prospettiva tecnologica, deve essere non nociva, inesauribile o completamente rinnovabile, ma soprattutto disponibile sempre e ovunque nel mondo, immune ai monopoli nazionali ed alle dispute politiche.
3. Obiettivi specifici
L’oggetto di questa tesi è stato quello di offrire una panoramica delle possibili stazioni di rifornimento idrogeno nel mondo e in particolare osservare i rischi connessi all’impianto di Torino per individuare gli eventi critici su cui poter eseguire in seguito successive valutazioni sulle conseguenze, ponendo l’attenzione sulle due diverse metodologie utilizzate per il calcolo del rischio. Lo studio dell’impianto con questo nuovo codice Idda (Analisi Decisionale Dinamica Integrata) ha permesso un’analisi dettagliata del comportamento di ogni singolo componente del sistema compressore al fine di tenere sotto controllo ogni singola variazione dell’installazione ponendo osservazioni sullo sviluppo dell’analisi di sicurezza futura. L’utilizzo di Idda ha determinato la sua efficacia e le sue possibilità nel poter essere applicato a diverse tipologie d’impianto dando una valutazione oggettiva e ben determinata dei risultati. Per conseguire queste risposte, si è fatta prima di tutto una panoramica del materiale esistente per ciò che concerne l’idrogeno, la sua produzione, le applicazioni esistenti . In generale sono molte le fonti su cui si può basare una ricerca: libri, riviste, articoli, video, documentari, internet, interviste… Nel caso dell’idrogeno, per poter utilizzare informazioni aggiornate che evolvono molto rapidamente, le principali fonti di riferimento sono state la rete internet e le riviste specialistiche.
Inoltre per i calcoli riguardanti i vari passi dell’analisi di rischio sono state consultate alcune banche dati che hanno dato un contributo all’applicazione delle varie metodologie.
L’analisi della valutazione del rischio è strutturata secondo passi successivi, a cui corrispondono i seguenti capitoli:
· Capitolo 1 : si presentano le caratteristiche dell’idrogeno e si descrivono i principali metodi di produzione con particolare riferimento a quelli utilizzati nelle stazioni di rifornimento idrogeno. Si analizzano le emissioni inquinanti, i costi e benefici rispetto ad altri fonti e si analizza la sicurezza di questo vettore energetico e i tipi di rischio in un’ottica strettamente legata all’utilizzo nelle stazioni di rifornimento.
· Capitolo 2 : viene eseguita una panoramica sulle tipologie di stazioni di rifornimento di idrogeno esistenti e si da una visione della loro distribuzione attuale nel mondo. Si pone l’attenzione sull’analisi tecnologica, normativa e di sicurezza dell’impianto e della componentistica tipica delle stazioni di rifornimento a idrogeno per autotrazione e si descrive il progetto torinese in cui si inserisce la stazione di riferimento esaminata
· Capitolo 3: viene descritta la metodologia di analisi utilizzata per effettuare l’analisi di rischio.
· Capitolo 4: viene descritto in modo sintetico l’impianto e le principali fasi operative ponendo l’attenzione sul gruppo surpressore che costituirà il componente essenziale su cui verrà effettuata l’analisi con il programma Idda. Comprende inoltre una rapida descrizione del sito dove verrà costruita la stazione di rifornimento.
I capitoli che seguono riguardano l’analisi di rischio della stazione di rifornimento e la spiegazione dell’utilizzo del codice Idda; costituiscono il corpo centrale del lavoro in cui verranno eseguite valutazioni sulle probabilità di guasto e eventuali accorgimenti sull’impianto.
· Capitolo 5 : riguarda l’identificazione dei pericoli riguardanti l’uso dell’idrogeno: viene fatta un’analisi storica tramite l’uso di banche dati e un’analisi statistica per evidenziare le parti dell’impianto più critiche in base ai dati analizzati e dopo la stesura di una analisi funzionale segue l’applicazione delle metodologie dettagliate HAZID, per poter definire gli eventi critici del sistema e tramite le matrici di rischio descritte nel Capitolo 3 si identificano gli eventi iniziatori di riferimento per l’analisi quantitativa.
· Capitolo 6 : viene spiegata la sintassi del programma Idda, il campo di applicazione e si visualizzano alcuni comandi per poter spiegare la logica utilizzata nello studio del gruppo surpressore dell’impianto.
· Capitolo 7 : tramite l’utilizzo del programma Idda vengono elencate tutte le deviazioni dell’impianto e si esegue un’analisi probabilistica di ogni variazione possibile sul gruppo surpressore.
Per motivi di riservatezza il materiale tecnico fornito dalle ditte costruttrici e le analisi che riguardano l’impianto nel dettaglio non verranno riportate nella tesi; si presenterà una descrizione semplificata dei sistemi progettati, rimandando agli Allegati Riservati per ulteriori approfondimenti.
4. Bibliografia
[1] http://it.egroups.com/group/ForumAmbiente
[2] http://www.treseizero.org/enter/scienza/doc/art013.pdf
[3] http://www.sapio.it/Gruppo_it/Si_parla_di_noi/specialebus.htm * Fonti utilizzate per la realizzazione del paragrafo
