Si tratta di un ulteriore importante tassello verso la realizzazione del progetto Bzero di Baglietto, una vera e propria ‘promessa fatta al mare’ dal costruttore, volta a implementare un modulo di produzione di idrogeno verde sui suoi yacht per la navigazione a zero emissioni. Utilizzando acqua di mare filtrata e deionizzata, Bzero potrà infatti produrre idrogeno con un grado di purezza di grado 5.0 a una pressione massima di 35 bar, utilizzando un sistema di elettrolizzatori AEM (per una potenza totale di circa 55 kW), alimentati principalmente da energia proveniente da fonti rinnovabili.

Lo yacht a zero emissioni per la navigazione sostenibile di Baglietto sfrutta infatti il fotovoltaico per alimentare gli elettrolizzatori, che producono idrogeno verde direttamente dall’acqua di mare. Questi alimentano a loro volta un sistema di celle a combustibile PEM a bordo, abilitando la navigazione in modalità full-electric o ibrida. Il tipo di propulsione viene selezionata in automatico dagli avanzati sistemi di navigazione dello yacht per assicurare di volta in volta il massimo equilibrio tra prestazioni ed efficienza. I sistemi di raffreddamento forniti da Tempco, tra i partner del progetto, svolgono quindi un compito chiave in tutto il processo, ovvero la regolazione precisa, costante e affidabile della temperatura di tutti gli elementi di elettronica di potenza a bordo dello yacht.

Scendendo più in dettaglio, come riportato nel sito di Baglietto, l’idrogeno prodotto viene immagazzinato allo stato solido, a bassa pressione e temperatura ambiente, all’interno di bombole di idruri metallici (stoccaggio MH). Il processo di stoccaggio e rilascio dell’idrogeno è gestito da un sistema di gestione termica che riscalda gli idruri metallici durante la scarica e li raffredda durante la ricarica. L’energia termica necessaria viene recuperata dal calore generato da un modulo a celle a combustibile di tipo PEM, di circa 185 kW, che utilizza l’idrogeno come combustibile per produrre energia elettrica a zero emissioni e zero rumore. La potenza generata viene regolata tramite un convertitore DC/DC su un bus centrale a 700 V DC, una soluzione già testata sugli yacht Baglietto dotati di tecnologia ibrida. Collegato in parallelo alla cella a combustibile sullo stesso bus è un set di batterie agli ioni di litio progettate per assorbire i picchi e le improvvise variazioni della domanda di energia da parte dell’utente.

Le operazioni condotte nel prototipo creato in porto hanno l’obiettivo di ottimizzare gli aspetti tecnici per ottenere le necessarie certificazioni da parte di RINA, per le operazioni di rifornimento delle bombole di idrogeno e velocizzare la procedura, garantendo al contempo i più alti livelli di sicurezza del processo.

Fonte immagini: Baglietto Bzero

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Le fuel cell, o celle a combustibile, sono dispositivi elettrochimici che convertono l’energia chimica dell’idrogeno in energia elettrica con alta efficienza, producendo acqua e calore come scarto. L’idrogeno verde (green H2) è quindi idrogeno generato da fonti di energia rinnovabile, senza emissioni di carbonio. L’elettrolisi dell’acqua è il metodo che viene più comunemente impiegato per la generazione di idrogeno, sfruttando una reazione chimica che porta alla separazione tra idrogeno e ossigeno.

Come energia green, l’idrogeno verde può quindi essere utilizzato in una varietà di settori, in sostituzione dei combustibili fossili favorendo la transizione energetica. L’idrogeno verde può essere impiegato per le celle a combustibile, ma anche fungere da fonte diretta di energia per l’aviazione, le imbarcazioni, le auto e il trasporto pesante, così come per la generazione di potenza on-site in ambito industriale.

A prescindere dal tipo di tecnologia delle celle elettrolitiche, che si tratti di PEMEC (elettrolizzatore a membrana a scambio protonico), AEMEC (elettrolizzatore a membrana a scambio anionico), AEL (elettrolizzatore alcalino), SOEC (elettrolizzatore a ossido solido) o di qualsiasi altra tecnologia di elettrolisi, gli scambiatori saldobrasati offrono soluzioni ad alto valore ed efficienza per apparecchiature di elettrolisi, elettroliti, pre-riscaldamento dell’acqua di reazione e dei gas, raffreddamento dei fluidi di lavoro e per il recupero di energia dal sistema.

Per queste applicazioni idrogeno, Kaori propone in particolare due tipologie di scambiatori saldobrasati: gli scambiatori in lega ad alto contenuto di nichel sono la soluzione ideale per applicazioni SOEC/SOFC ad alta temperatura, in grado di operare con temperature fino a 900° C. I nuovi scambiatori saldobrasati full inox impiegano invece acciaio inossidabile come materiale d’apporto per la brasatura. Ciò li rende adatti per la generazione di idrogeno tramite elettrolisi PEM e per sistemi di alimentazione, oppure per acqua deionizzata a bassa conduttività che non ammette il passaggio di ioni di rame.

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Una delle applicazioni più frequenti per gli scambiatori ad alta pressione è il raffreddamento di gas nei compressori, come nel caso mostrato nella foto: un sistema di compressione ad alta pressione per gas tecnici, dove gli scambiatori sono impiegati per la dissipazione del calore generato durante la compressione.
 In questi impianti la robustezza e la tenuta meccanica sono fondamentali per assicurare sicurezza, continuità di servizio e durata nel tempo.

Ecco quindi alcuni dei vantaggi principali offerti da questa speciale tipologia di scambiatori saldobrasati per alta pressione:
• Design compatto e installazione semplificata
• Elevata resistenza meccanica, fino a 140 bar
• Nessuna manutenzione ordinaria grazie all’assenza di guarnizioni
• Efficienza di scambio termico elevata anche con portate ridotte
• Disponibilità di versioni personalizzate per gas, oli o fluidi di processo specifici

Le versioni ad alta pressione degli scambiatori saldobrasati trovano impiego anche in impianti di recupero termico, circuiti idraulici con CO₂, sistemi HVAC per refrigeranti transcritici e nel settore dell’idrogeno, dove le condizioni operative richiedono apparecchi di assoluta affidabilità.

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Per questo motivo da anni promuoviamo il Service Tempco, un programma di manutenzione periodica studiato su misura per le nostre unità di termoregolazione TREG, sistemi di raffreddamento, skid di termoregolazione e centraline custom.

Il service Tempco comprende nello specifico:

• check completo dei parametri di funzionamento;
• verifica delle prestazioni degli scambiatori;
• controllo pompe, valvole, tenute e sensori;
• analisi del fluido termovettore e suggerimento eventuale sostituzione;
• aggiornamento software e taratura regolatori;
• segnalazione preventiva di componenti da sostituire.

Il vantaggio per il cliente è quindi molto semplice: zero sorprese e massima continuità produttiva. La manutenzione programmata consente infatti di:

• evitare fermi improvvisi;
• mantenere i consumi energetici sotto controllo;
• prolungare la vita delle macchine;
• pianificare budget e fermate produttive;
• avere accesso prioritario al nostro supporto tecnico.

Il service, inoltre, è un’occasione per proporre upgrade o nuove soluzioni di efficienza energetica, come l’ottimizzazione dei cicli termici o l’introduzione di sistemi più performanti per il recupero di calore.

In Tempco non vediamo pertanto la manutenzione come un ‘costo’, ma come un investimento per garantire che le macchine lavorino esattamente come il primo giorno, unitamente all’opportunità di apportare continui miglioramenti e ottimizzazioni all’efficienza operativa dei sistemi di gestione termica e controllo della temperatura.

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Con i ricambi originali Tempco, invece, il cliente sa esattamente cosa sta installando, assicurandosi la tranquillità di avere:

• materiali compatibili con il fluido di processo;
• prestazioni garantite e testate sui nostri impianti;
• rispondenza alle specifiche di pressione e temperatura;
• affidabilità nel lungo periodo grazie alla selezione dei fornitori con cui lavoriamo da anni.

La differenza non consta quindi solo nella ‘qualità’ dei componenti in sé, ma si ripercuote direttamente in termini di continuità operativa: una guarnizione corretta mantiene l’efficienza dello scambiatore; una pompa certificata garantisce la portata reale; una resistenza coerente evita sovratemperature o cicli di avvio troppo frequenti.

In un impianto termico, inoltre, ogni deviazione genera inefficienze e costi nascosti: consumi energetici più alti, tempi di salita/discesa in temperatura più lunghi, micro‐fermate produttive.

Per tutta questa serie di motivi, in Tempco ricordiamo quindi sempre ai nostri clienti che un ricambio originale costa meno di un fermo impianto.

Tempco offre un servizio dedicato per la fornitura rapida di ricambi, anche per macchine datate o realizzate su specifica.
 Mantenere gli impianti nelle condizioni ideali significa infatti preservare la loro vita utile, garantendo performance costanti.

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Gli impianti di cogenerazione comportano diverse applicazioni degli scambiatori di calore, il cui impiego consente di incrementare ulteriormente l’efficienza del processo. Si parte dal pre-trattamento del biogas, operazione volta a eliminare le impurità e l’umidità presenti nel biocombustibile per preservare il motore, fino al recupero di calore dai fumi di scarico del motore stesso mediante scambiatori a fascio tubiero, massimizzando la quantità di energia termica che il sistema può generare.

In questo caso, gli scambiatori Tempco lavorano sia sui jacket, con uno scambiatore saldobrasato, sia sul recupero fumi, con uno scambiatore a fascio tubiero.

Dopo 11 anni di lavoro, il cliente ci ha quindi chiamato per richiedere delle guarnizioni di ricambio sulle flange, che nel tempo si sono usurate. All’epoca dell’installazione, Tempco aveva fornito gli scambiatori, mentre per le guarnizioni il cliente si era affidato a un altro fornitore, anche se a onor del vero si tratta comunque di materiale soggetto a usura e che pertanto necessita di manutenzione.

Nel complesso, possiamo insomma dirci molto soddisfatti dell’applicazione realizzata per questo cliente.

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Ma esistono anche applicazioni che non prevedono per forza un recupero energetico, ma richiedono necessariamente il raffreddamento del processo produttivo a cui gli scambiatori sono asserviti. In questo caso specifico, gli scambiatori free flow sono impiegati nell’industria della carta e della cellulosa, che comprende settori che lavorano la polpa di carta e quindi, chiaramente prima che vengano formati i fogli di carta, utilizzano acqua ricca di particelle solide in sospensione.

Un’altra applicazione simile in cui utilizziamo molti di questi scambiatori è legata alla produzione di granulo plastica. Anche in questo caso, l’acqua di processo da raffreddare è molto sporca e ricca di particelle solide in sospensione.

Si tratta di scambiatori di calore a piastre e, come abbiamo già visto, presentano una struttura particolare. Qualcuno ha obiettato, non avendo punti di contatto tra le piastre, quale livello di pressione differenziale possano sopportare. Chiaramente, possono sopportare pressioni differenziali inferiori rispetto ai classici scambiatori di calore a piastre. Ecco perché, in questo caso, le piastre hanno uno spessore maggiore, a partire da 0,8 o 1 mm, a seconda delle dimensioni della piastra. Di solito sono piastre piuttosto grandi e sono caratterizzate da una bassa resistenza, quindi con basse pressioni di progetto, arrivando fino a PN6, PN10, raramente PN16.

Ma, dopotutto, il tipo di applicazioni in cui vengono impiegati questi scambiatori non richiede mai pressioni di esercizio elevate, solitamente limitate alla pressione di circolazione di una pompa centrifuga, quindi 3 o 4 bar.

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Nei bagni di tintura, l’acqua calda è essenziale per garantire una colorazione uniforme e di alta qualità. Tuttavia, questo processo genera grandi quantità di acqua calda residua che, se non recuperata, comporta un elevato spreco energetico. Gli scambiatori di calore a piastre free flow sono progettati per gestire fluidi con alto contenuto di solidi e viscosità, come quelli tipici dei bagni di tintura.

Questi scambiatori offrono una serie di vantaggi:
• Alta efficienza di scambio termico: le piastre aumentano l’area di contatto tra i fluidi, migliorando il trasferimento di calore.
• Bassa manutenzione: la progettazione free flow riduce il rischio di intasamenti e incrostazioni.
• Flessibilità: possono essere adattati a diverse condizioni operative e flussi.

L’applicazione degli scambiatori free flow per il recupero energetico negli impianti tessili prevede quindi i seguenti passaggi:

1. Installazione: gli scambiatori di calore vengono installati tra il serbatoio di raccolta dell’acqua calda residua e il sistema di riscaldamento.
2. Recupero di calore: l’acqua calda residua passa attraverso le piastre, cedendo il suo calore all’acqua fredda in ingresso.
3. Riutilizzo dell’energia: l’acqua riscaldata viene riutilizzata nel processo di tintura o in altri processi industriali, riducendo il consumo di energia primaria.

Diversi sono infine i benefici che è possibile ottenere:
• Risparmio energetico: significativa riduzione del consumo di energia primaria.
• Riduzione delle emissioni di CO2: minore dipendenza da fonti energetiche fossili.
• Ottimizzazione dei costi operativi: vengono ridotte le spese energetiche e di gestione dell’impianto.

L’implementazione di scambiatori di calore a piastre free flow nei bagni di tintura degli impianti tessili è pertanto una interessante ed efficace strategia per il recupero termico. Questo approccio non solo migliora l’efficienza energetica e riduce i costi, ma contribuisce anche alla sostenibilità ambientale, rendendo l’industria tessile più competitiva e responsabile.

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A questo riguardo, tratta degli scambiatori PCHE (printed circuit heat exchangers) l’articolo dedicato a Tempco nel numero dello scorso gennaio della rivista ICP magazine. Questi speciali scambiatori a spiastre saldobrasati, ottenuti grazie a un innovativo processo di saldatura per diffusione allo stato solido, chiamato diffusion bonding, consentono di ottenere scambiatori di calore molto compatti, ad altissima efficienza e caratterizzati da una estrema robustezza del pacco piastre. Gli scambiatori PCHE sono pertanto in grado di soddisfare gli sfidanti requisiti applicativi delle tecnologie che sfruttano l’idrogeno nelle celle a combustibile, potendo lavorare a livelli estremi di pressione e temperatura, in un range che va da temperature criogeniche a -250° C fino a +400° C, o anche oltre utilizzando leghe molto particolari.

A prescindere dal tipo di tecnologia di elettrolisi impiegata, Tempco è quindi in grado di fornire soluzioni termiche di alto valore per apparecchiature di elettrolisi, elettroliti, raffreddamento di fluidi di lavoro e recupero di calore del sistema. Un interessante progetto in corso riguarda l’implementazione di questi scambiatori per il raffreddamento dell’elettronica di potenza nello yacht a zero emissioni Bzero realizzato da Baglietto, che impiega la tecnologia fuel cell con idrogeno green ricavato dall’acqua di mare.

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Se ne parla molto, e l’argomento è sicuramente di tendenza, il tema è caldo e anche ‘hype’, e dal momento che in Tempco pensiamo di aver acquisito una solida e concreta esperienza in questo campo, abbiamo voluto condividere questo innovativo know-how green creando questo nuovo sito web dedicato.

Tempco.green nasce dall’esigenza sentita di mettere online le soluzioni green per la termoregolazione che abbiamo sviluppato in questi ultimi anni, mirate soprattutto ad aumentare l’efficienza energetica anche negli impianti dedicati all’energia di secondo livello, ovvero l’energia termica. Parlando pertanto della gestione sostenibile dell’energia termica nei processi industriali.

Come sapete, abbiamo sviluppato centraline di termoregolazione dotati di sistemi di regolazione della potenza, utilizzando tiristori, così come facciamo ampio uso di motori con regolazione elettronica della potenza, impiegati su pompe, ventilatori e ovunque possano essere applicati. Ciò è finalizzato a favorire una gestione più efficiente dell’energia termica nei processi produttivi industriali.

Questo nuovo sito Tempco.green è pertanto una raccolta di tutti i casi di studio e delle applicazioni che abbiamo realizzato e che svilupperemo in futuro nel campo della transizione energetica verde e della sostenibilità.

Vi invitiamo quindi a scoprire e creare insieme il futuro dell’energia termica sostenibile.

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