Idrogeno pulito: il raffreddamento della “semplice soluzione a emissioni zero” dell’industria nautica

Le celle a combustibile a idrogeno hanno un enorme potenziale come combustibile a "emissioni zero" per l'industria marittima, ma il corretto raffreddamento del sistema è di vitale importanza. Per fortuna, Bowman ha la soluzione!

L’industria marittima si sta avviando verso un futuro di neutralità del carbonio. A livello internazionale sono stati fissati obiettivi ambiziosi, come la riduzione delle emissioni di CO2 del 40% entro il 2030 e del 70% entro il 2050.

Appunto, obiettivi ambiziosi ed il livello di sviluppo del “combustibile green” suggerisce che verranno presi molto seriamente dall’industria marittima.

Una soluzione energetica che sta guadagnando popolarità è quella delle “celle a combustibile a idrogeno pulito”, che sono state definite un combustibile vitale per raggiungere la decarbonizzazione del trasporto marittimo.

Sebbene la propulsione elettrica a batteria sia estremamente diffusa, non è applicabile a molte applicazioni marittime, a causa dei limiti di autonomia o delle dimensioni dell’imbarcazione. Ed è qui che le celle a combustibile a idrogeno pulito potrebbero rivoluzionare la situazione.

Ovviamente, l’idrogeno pulito non è una novità: viene utilizzato nell’industria da decenni ed è sicuro da produrre, immagazzinare e trasportare.

È anche l’elemento più facilmente disponibile sulla terra e inoltre, essendo l’unico combustibile rinnovabile completamente privo di CO2, potrebbe diventare il combustibile pulito per eccellenza.

Infatti, molti esperti del settore prevedono un aumento dell’800% della domanda di idrogeno pulito nei prossimi 20 anni!

Quindi è davvero la “semplice soluzione a zero emissioni” dell’industria marittima? Molti sono di quest’idea ed ecco perché:

Schematic of Hydrogen Fuel Cell

Le celle a combustibile funzionano in modo simile alle batterie: creando una reazione elettrochimica tra l’anodo o il catodo e la membrana elettrolitica, ma con rifornimenti continui di carburante e aria.

Quando l’idrogeno entra in contatto con il catalizzatore, si scinde in protoni ed elettroni: i protoni passano attraverso una “membrana a scambio protonico” e sul lato catodo della cella a combustibile.

Gli elettroni vengono bloccati e costretti a viaggiare attraverso un circuito esterno ed in questo modo creano elettricità, che può essere utilizzata per ricaricare la batteria o alimentare direttamente un motore elettrico.

Alla fine, i protoni e gli elettroni si ricongiungono e si combinano con l’ossigeno, creando H2O, il fluido totalmente innocuo che esce dai nostri rubinetti!

Tuttavia, le celle a combustibile a idrogeno sono costose e proteggerle da potenziali danni causati da elementi esterni come l’acqua di raffreddamento è fondamentale! L’utilizzo di scambiatori di calore di alta qualità all’interno del sistema di raffreddamento è quindi estremamente importante.

Ciò ha portato Bowman a sviluppare una gamma di unità a guscio e tubo in titanio, per supportare i requisiti prestazionali delle applicazioni di energia rinnovabile marittima, come l’idrogeno pulito.

Di recente introduzione, la gamma Bowman comprende oltre 15 varianti in grado di dissipare tra 3 kW e 65 kW di calore dal circuito di raffreddamento, fornendo una soluzione economica in titanio resistente alla corrosione.

Fabbricati nel Regno Unito con titanio, alluminio e materiali compositi, questi scambiatori di calore sono anche molto più leggeri delle tradizionali unità con specifiche marittime e contribuiscono a ridurre il peso complessivo delle apparecchiature ausiliarie.

Bowman offre anche una gamma di unità in titanio più grandi, che offrono fino a 700 kW di dissipazione del calore, per applicazioni che generano carichi termici più elevati.

Hydro Motion vessel at Monaco Challenge

Già “prodotto di riferimento” per la propulsione marina elettrica a batteria, gli scambiatori di calore Bowman hanno dato prova delle loro capacità di raffreddamento dell’idrogeno al Monaco Energy Boat Challenge del 2022.

Qui Bowman ha aiutato il TU Delft Hydro Motion Team a vincere la “Endurance Challenge”, una gara di 6 ore senza ricarica o rifornimento. Finendo con 7 giri di vantaggio sul concorrente più vicino, Hydro Motion ha ottenuto un risultato straordinario, dimostrando il potenziale dell’idrogeno pulito per l’industria marittima.

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