Idrogeno per il riscaldamento nei processi industriali
HyHeat testa l'applicazione in condizioni reali
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Il Gruppo Schwartz e il Forschungszentrum Jülich hanno inaugurato a Simmerath un impianto dimostrativo progettato per testare l’utilizzo dell’idrogeno nei processi industriali ad alta temperatura. L’impianto dimostrativo è stato sviluppato nell’ambito dell’Helmholtz Hydrogen Cluster (HC-H2).
Per modificare in modo specifico la forma e la durezza dei metalli sono necessari particolari processi di trattamento termico. Questi processi sono fondamentali, ad esempio, per l’indurimento a stampo delle parti della carrozzeria delle automobili. Le lamiere grezze vengono riscaldate a oltre 900 °C in un processo che richiede un elevato consumo energetico. Il calore di processo necessario viene solitamente generato dalla combustione di gas da combustibili fossili, che produce grandi quantità di emissioni di CO₂.
È qui che entra in gioco HyHeat: con l’impianto già in funzione, lo schwartz group e il Forschungszentrum Jülich stanno dimostrando la fattibilità tecnica del passaggio dal gas da combustibili fossili all’idrogeno in tali processi ad alta temperatura. Si tratta di un importante passo avanti verso la commercializzazione.
Riduzione delle emissioni di CO₂ derivanti dal calore di processo
Il potenziale di riduzione delle emissioni di CO₂ derivante dalla sostituzione dei combustibili fossili con l’idrogeno è enorme: un impianto di trattamento termico per l’indurimento a pressione genera circa 2.000 tonnellate di emissioni di CO₂ all’anno. Nel progetto MyHeat, i partner stanno indicando una strada per rendere questa fase della produzione automobilistica più rispettosa del clima.
Il Ministero federale tedesco della Ricerca, della Tecnologia e dello Spazio (BMFTR) finanzia il progetto con 1,7 milioni di euro su un volume totale di 2,44 milioni di euro.
Integrazione flessibile dell’idrogeno nei processi esistenti
Oggi, circa l’80% di tutti i componenti di carrozzeria automobilistica sottoposti a stampaggio a caldo in tutto il mondo viene riscaldato in impianti di trattamento termico prodotti dal gruppo Schwartz. L’impianto dimostrativo sviluppato nell’ambito del progetto HyHeat mostrerà come l’idrogeno possa essere integrato in modo flessibile come gas combustibile nei processi esistenti.
«Stiamo utilizzando l’impianto per testare la transizione all’idrogeno senza interrompere le operazioni. Miscelando l’idrogeno e consentendo un passaggio senza soluzione di continuità tra i combustibili gassosi, è possibile utilizzare anche piccole quantità iniziali di idrogeno disponibile”, afferma Philipp Morsch dell’Istituto per un’economia sostenibile dell’idrogeno (IHE-4) presso il Forschungszentrum Jülich, che coordina il monitoraggio scientifico di HC-H2.
L’impianto dimostrativo, situato presso la sede centrale della schwartz GmbH a Simmerath, fa parte di un impianto industriale di trattamento termico. I componenti tecnici principali sono innovativi bruciatori multicombustibile sviluppati da Econova GmbH, una consociata di schwartz. I primi test effettuati all’inizio di quest’anno hanno confermato che l’impianto dimostrativo può funzionare a idrogeno. È stato inoltre dimostrato con successo il passaggio senza soluzione di continuità tra diversi gas combustibili. Questa flessibilità è particolarmente importante fintanto che l’idrogeno non sarà facilmente disponibile ovunque.
Prossimo passo: ottimizzazione dell’intero sistema
Il prossimo passo del lavoro di ricerca sarà l’ottimizzazione dell’intero sistema. Il sistema di controllo sarà ulteriormente sviluppato per garantire il raggiungimento di condizioni operative ottimali indipendentemente dal gas combustibile utilizzato: idrogeno, gas naturale o propano.
Il passaggio alla scala industriale rappresenta un’ulteriore sfida: gli impianti industriali di trattamento termico utilizzano diversi bruciatori che devono essere sincronizzati tra loro. L’impianto dimostrativo consente agli ingegneri della schwartz GmbH di analizzare queste interazioni in condizioni reali. L’impianto dimostrativo costituisce una fase preliminare per un possibile impianto di trattamento termico più grande su scala industriale.
«Per i nostri clienti è fondamentale poter investire oggi in un impianto senza doversi vincolare a un’unica fonte energetica. La tecnologia multicombustibile offre la flessibilità necessaria per passare gradualmente all’idrogeno», afferma Alexander Wilden, titolare e amministratore delegato del gruppo schwartz.
«Progetti come HyHeat danno vita alla trasformazione strutturale del bacino minerario renano e aprono prospettive future di crescita e occupazione», afferma Michael Theben, responsabile del Dipartimento per la Protezione del Clima presso il Ministero dell’Economia, dell’Industria, dell’Azione per il Clima e dell’Energia dello Stato del Renania Settentrionale-Vestfalia. «Sono proprio questi progetti concreti, realizzati in collaborazione con le imprese locali, a apportare un valore significativo alla regione. Ci auguriamo di vedere altri progetti di questo tipo nel prossimo futuro».
Utilizzo del calore residuo per la fornitura di idrogeno
Il Forschungszentrum Jülich non si limita a gestire i bruciatori dell’impianto dimostrativo. Nell’ambito del progetto HyHeat, sta inoltre studiando come potrebbero essere riforniti in futuro i siti industriali privi di una conduttura per l’idrogeno. L’attenzione in questo caso è rivolta alle opzioni di stoccaggio chimico dell’idrogeno. Gli scienziati dell’Istituto per un’economia dell’idrogeno sostenibile (IHE) del Forschungszentrum Jülich utilizzano simulazioni per valutare quale tecnologia di stoccaggio sia più adatta all’impiego negli impianti industriali di trattamento termico. Un aspetto fondamentale in questo contesto è l’integrazione del calore. In studi complementari, l’IHE ha verificato se il calore contenuto nei gas di scarico possa essere utilizzato per il processo di rilascio dell’idrogeno dal mezzo di stoccaggio.
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