AUTOSTRADA DEL BRENNERO E LO SVILUPPO DI UNA MOBILITÀ SOSTENIBILE
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1 AUTOSTRADA DEL BRENNERO E LO SVILUPPO DI UNA MOBILITÀ SOSTENIBILE Potenziamento impianti a metano Produzione di idrogeno verde per autotrazione Il primo mezzo a idrometano di A22
2 Consapevole della sua responsabilità verso il territorio e le generazioni future, l Autostrada del Brennero vuol contribuire attivamente ad un futuro a zero emissioni nel settore dei trasporti. Nell arco alpino si ha la concreta possibilità di ottenere idrogeno da fonti rinnovabili. L idrogeno rappresenta, peraltro, una forma di energia pulita ed aumenta l efficienza della produzione energetica locale in senso economico ed ecologico. Inoltre, l uso di idrogeno abolisce gli impatti sulla salute e sull ambiente causati da carburi fossili e riduce le emissioni di anidride carbonica. La peculiare ubicazione dell arteria autostradale del Brennero lungo il Corridoio Europeo 1 rende l A22 strategica per sensibilizzare e favorire lo sviluppo della diffusione dei mezzi ad idrogeno. L A22 è membro dell Istituto per Innovazioni Tecnologiche (I.I.T.) Scarl, che svolge attività di ricerca e di innovazione e il cui obiettivo è quello di realizzare un progetto complessivo lungo tutta l asse Brennero-Modena. A1 futura rete metano Verona Modena Trento Bolzano A4
3 IL PIANO DI A22 PER LO SVILUPPO DEL METANO Il primo obiettivo di A22 è quello di compensare la mancanza, nella rete di distribuzione, di distributori di metano per autotrazione, motivo per il quale la Società ha avviato un progetto per promuovere la riqualificazione, dal punto di vista della sicurezza e dell ambiente, delle aree di servizio esistenti lungo il suo percorso e l installazione di 12 nuovi impianti a metano. Il metano, tra i combustibili alternativi ad oggi disponibili, è la soluzione più ecologica principalmente in termini di riduzione emissioni CO 2 (- 23 % rispetto alla benzina) e NOx ma con vantaggi anche in termini di particolato ed emissioni acustiche nei confronti dei veicoli con motore diesel. Inoltre ha un ruolo strategico nel predisporre le basi tecnologiche per lo sviluppo e la diffusione di soluzioni ecologicamente ancora più sostenibili basate sui combustibili gassosi ottenuti da fonti rinnovabili che è lo scopo di questa iniziativa. A22 VERSO IL RIFORNIMENTO DI MISCELE IDROGENO-METANO L uso di miscele metano-idrogeno (idrometano) nel settore dei trasporti rappresenta una strategia di implementazione a breve-medio termine per soluzioni a basse emissioni economicamente sostenibili che puntano allo sviluppo dei combustibili rinnovabili; strategia che adotta come punto di partenza le tecnologie avanzate della propulsione a metano. Si tratta di una tecnologia trasversale che può essere applicata a diverse piattaforme di motori a metano, per applicazioni sia su automobili sia su veicoli adibiti al trasporto pubblico o ad altre tipologie di missione. Se al metano si aggiunge una frazione di idrogeno (fino al 30% in volume) si ottiene una scelta tecnologica vantaggiosa perché è possibile sfruttare alcune proprietà dell idrogeno per esaltare le già ottime caratteristiche ecologiche del metano. Attraverso un controllo flessibile del motore si è in grado di ottimizzare la combustione e le prestazioni, riconoscendo la presenza nel serbatoio di metano o di miscele con una percentuale d idrogeno fino al 30% in volume, garantendo una riduzione di emissioni di CO 2 fino a valori dell 11% (con miscele contenenti il 30% in volume di idrogeno) rispetto allo stesso metano ma anche di ridurre le altre emissioni inquinanti (monossido di carbonio, idrocarburi incombusti, ecc.). Road map dell implementazione di idrogeno per il trasporto (BIO) CH 4 H 2 /NG blends H 2 L utilizzo della tecnologia dell idrometano, ove vi sia disponibilità di idrogeno verde, prodotto da fonti rinnovabili come in questo caso o come sottoprodotto di processi industriali, costituisce un approccio innovativo e pragmatico, volto a ottenere in tempi brevi un ulteriore vantaggio dal punto di vista ambientale, favorendo nel contempo lo sviluppo e la diffusione dell idrogeno nel settore dell autotrazione e delle filiere territoriali specifiche dei combustibili rinno- vabili. In tal senso, assieme al biometano, offre un interessante contributo al raggiungimento del target Europeo del 10% di carburanti prodotti da fonti rinnovabili, previsto nella Direttiva 2009/28/EC sulle Fonti Rinnovabili. Accanto alle miscele metano-idrogeno, va infatti sottolineata anche l importanza della produzione di biometano, combustibile di seconda generazione, prodotto da processi di digestione anaerobica di
4 biomassa quali reflui zootecnici, FORSU, ecc. con enormi vantaggi ambientali: esso evidenzia un impatto neutro in termini di emissioni CO 2 o addirittura migliorativi, dal momento che si eviterebbe che queste biomasse, per loro decomposizione naturale, emettano in atmosfera biogas che possiede un indice di effetto serra 23 volte peggiorativo rispetto alla stessa CO 2. Consapevole delle potenzialità delle miscele metano-idrogeno e in generale dei combustibili rinnovabili, l Autostrada del Brennero ha affidato a Centro Ricerche Fiat, sede di Trento, l incarico di realizzare un veicolo sperimentale basato sull Iveco Daily, che possa essere alimentato con miscele idrogeno-metano e di sviluppare un sistema infotelematico specifico che, oltre a localizzare il mezzo nelle varie missioni, possa calcolare il beneficio ambientale in termini di emissioni di CO2 emesse in atmosfera in funzione della percentuale di idrogeno presente nella miscela; questo al fine di avere anche le basi per proiettare i vantaggi per applicazioni che coinvolgano l utilizzo di flotte di mezzi con tali caratteristiche per applicazioni non solo autostradali. Il veicolo, omologato come esemplare unico, è stato sviluppato da Centro Ricerche Fiat in collaborazione con Iveco e FPT Industrial e da oggi è ufficialmente in esercizio presso l Autostrada del Brennero SpA. IL VEICOLO: IVECO DAILY A MISCELA METANO-IDROGENO L Iveco Daily a idrometano è stato sviluppato sulla versione CNG bifuel (metano/benzina) dell Iveco ECODAILY 35S14, passo di 3300 mm, normalmente disponibile in produzione. Il veicolo è equipaggiato con il motore 3,0 litri Natural Power da 136 CV (350 Nm di coppia) che non solo raggiunge lo standard EEV (Environmentally-friendly Enhanced Vehicle), il più severo attualmente in vigore, ma si avvicina anche ai limiti di emissione previsti dalla futura normativa Euro VI. Il motore è sovralimentato con rapporto di compressione ottimizzato per il funzionamento a metano e con le miscele metano-idrogeno. Per questo il funzionamento a benzina è limitato alla sola recovery anche in ragione del limitato volume del serbatoio combustibile (14 litri). Gli interventi sul veicolo base, hanno portato alla realizzazione di un kit prototipo realizzato nel rispetto del progetto originale, limitando le varianti ai soli materiali. Le caratteristiche della miscela metano-idrogeno hanno, infatti, richiesto l analisi e l adeguamento dei componenti di normale produzione del sistema di stoccaggio e alimentazione del gas, al fine di garantire la piena compatibilità. Da un lato infatti è stato necessario assicurare che i componenti del sistema di alimentazione e di stoccaggio fossero compatibili dal punto di vista metallurgico all idrogeno, con particolare riferimento al fenomeno di infragilimento degli acciai (bombole e tubazioni), mentre dall altro è stato necessario verificare che i materiali plastici impiegati non fossero soggetti a rigonfiamenti/deformazioni che avrebbero potuto causare perdite. Per quanto riguarda il sistema di controllo motore, si è provveduto alla calibrazione dei parametri, così da consentire la gestione flessibile del tenore di idrogeno nella miscela (da 0% al 30% in volume), e garantire in ogni condizione di utilizzo l ottimizzazione sia delle prestazioni motore (erogazione della coppia e consumi), sia dell efficienza del catalizzatore. Al variare della composizione della miscela, il software è in grado di riconoscere la tipologia di miscela utilizzata e di adeguare, conseguentemente, i parametri di controllo. Anche con la miscela al 30% di idrogeno le prestazioni del motore sono sostanzialmente equivalenti rispetto al funzionamento con solo metano.
5 IL PIANO INDUSTRIALE DI A22 PER LA PRODUZIONE E LA DISTRIBUZIONE DI IDROGENO Nell ambito del piano industriale redatto dall A22, il quale prevede la costruzione di distributori di idrogeno ogni km lungo la sezione Monaco Modena, l Autostrada del Brennero ha individuato 5 aree considerate particolarmente adeguate per la produzione e distribuzione di idrogeno verde, cioè di idrogeno prodotto tramite elettrolisi usando diverse tipologie di fonti di energia rinnovabili. Tali siti sono situati vicino al Passo del Brennero (energia eolica), a Bolzano sud (energia idroelettrica), in Trentino (combinazione di fotovoltaico ed energia idroelettrica), nella Provincia di Verona (interconnessione con l autostrada A4) e in prossimità dell interconnessione con Brennero l autostrada A1 (biomassa). SITO 1 Bolzano SITO 2 DAL VENTO Brennero DALL'ACQUA Bolzano e Trento DALL ACQUA E DAL SOLE Trento Trento SITO 3 Verona SITO 4 DALLA BIOMASSA Verona e Modena A4 Milano Torino Modena SITO 5 A1 Firenze
6 SITO 1 Brennero Produzione di idrogeno sfruttando l energia eolica. STUDIO DI FATTIBILITÀ ESEGUITO CARATTERISTICHE DELL IMPIANTO SITO 2 Bolzano sud Produzione di idrogeno sfruttando l energia idroelettrica da una centrale ad acqua fluente durante le ore notturne. FINE COSTRUZIONE pale (da 1,5 MW l una) Produzione giornaliera: 500 kg di H2 soggetta alla variabilità del vento. CENTRALE IDROELETTRICA VANTAGGI DEL PROGETTO RISPARMIO AMBIENTALE L impianto sarà indipendente dai fornitori nazionali dal punto di vista energetico. L impianto sarà in grado di contribuire alla cogenerazione di un edificio al Passo del Brennero e di rifornire veicoli e pannelli a messaggio variabile lungo l autostrada. 5 turbine Francis ( kw ognuna) 6 ore al giorno durante la notte litri di benzina e oltre kg di CO2. PRODUZIONE GIORNALIERA 240 Nm3 di H2 all ora in una prima fase. 360 Nm3 di H2 all ora in una seconda fase. PRODUZIONE ANNUA 2 milioni di m3 di H2 CAPACITÀ DI STOCCAGGIO Circa Nm3
7 SITO 3 Trento Produzione di idrogeno sfruttando l energia idroelettrica e l energia fotovoltaica. IPOTESI IN FASE DI VALUTAZIONE PRODUZIONE GIORNALIERA 250 Nm 3 di H 2 all ora kwh di energia idroelettrica/fotovoltaica necessaria per la produzione oraria SITO 4 E SITO 5 Provincia di Verona e Provincia di Modena (interconnessioni A4 e A1) Produzione di biometano ed idrogeno sfruttando la biomassa. IPOTESI IN FASE DI VALUTAZIONE Il biometano ma anche l idrogeno può essere prodotto attraverso la purificazione di biogas derivante principalmente da processi di digestione anaerobica di biomassa con elevato indice di fermentescibilità (reflui zootecnici, FORSU, fanghi di depurazione, scarti agroindustriali..). Ad oggi il biogas prodotto in Italia è utilizzato principalmente per la produzione di energia elettrica; la sua purificazione a biometano, anche in combinazione con idrogeno, è un opportunità per sfruttare in maniera ancora più efficiente queste biomasse di scarto favorendo lo sviluppo di filiere industriali dedicate. Sono combustibile totalmente da rinnovabile e quindi evidenziano un impatto neutro in termini di emissioni CO 2 Si tratta di combustibili rinnovabili di seconda generazione e quindi non collegati all industria alimentare Tenendo presente che l Italia è il terzo produttore di biogas in Europa, superati certi vincoli normativi, il biometano e l idrogeno verde potranno contribuire ad aiutare l Italia a rispondere alle richieste comunitarie previste nella Direttiva 2009/28/EC sulle Fonti Rinnovabili, che prevede l obbligo di raggiungere un target del 10% di combustibili da rinnovabile entro il 2020.
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