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Auto-fornitore con un piccolo ingombro

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Nuove tecnologie nella produzione di azoto

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L'autoproduzione in loco è un modo ecologico e allo stesso tempo poco costoso di fornire azoto. Con le nuove tecnologie di recupero dell'idrogeno e del calore, il bilancio può essere ulteriormente migliorato.

Nell'industria chimica, petrolifera e del gas, l'azoto (N2) viene utilizzato come gas inerte e di processo per evitare incendi ed esplosioni, nonché ossidazioni indesiderate. I generatori di azoto permettono alle aziende di produrre il gas direttamente sul posto. Con l'aiuto della tecnologia di adsorbimento a pressione (PSA), l'ossigeno e la CO2 vengono adsorbiti dall'aria ambiente e la produzione di un flusso continuo di N2 nella quantità e qualità desiderata è assicurata.

Il fattore aria compressa come maggiore leva

L'aria compressa necessaria è generata da compressori - un processo che richiede molta energia, poiché una parte significativa della quantità di elettricità fornita è convertita in calore. Questa quantità di calore può essere utilizzata in modo decentralizzato in un concetto di calore residuo della produzione di gas per sostituire i combustibili fossili per la fornitura di calore (e di freddo). Utilizzando il calore residuo, non solo il gas può essere fornito in modo economico, ma anche l'impronta di CO2 dell'azienda può essere ridotta in modo permanente.

Quali opzioni specifiche sono disponibili per le aziende per ridurre la propria impronta di CO2 quando producono il proprio azoto e allo stesso tempo risparmiare energia e costi? Quando si produce azoto in casa con la tecnologia PSA, il compressore d'aria è il maggior consumatore di energia per fornire la quantità necessaria di aria compressa. Il cosiddetto fattore aria compressa indica quale volume di aria compressa è necessario per produrre un uguale volume di azoto (ad esempio con una purezza del 99,999%). Quindi, la leva maggiore per abbassare l'impronta di CO2 è ridurre il fabbisogno di aria compressa.

L'idrogeno riduce i livelli di ossigeno

Ottimizzando il precedente design della tecnologia PSA, dal 2017 è stata raggiunta una significativa riduzione del fattore aria compressa. Tuttavia, questo è stato solo un passo intermedio, perché lo sviluppo del sistema Nkat di Inmatec e l'aggiunta di idrogeno hanno permesso di ridurre ulteriormente il fattore aria compressa. Con l'aiuto del catalizzatore di idrogeno Nkat, l'azoto "grezzo" (purezza 99,5 - 99,9%) ottenuto tramite il generatore di azoto viene arricchito con piccole quantità di idrogeno e convertito cataliticamente, il che riduce il contenuto residuo di ossigeno e si può ottenere una purezza di 5,0 o superiore. In questo modo, è possibile produrre grandi quantità di azoto ad alta purezza con un requisito di aria compressa significativamente ridotto (fattore di aria compressa da 2,9), per cui è possibile risparmiare fino al 70% della quantità di energia utilizzata nelle precedenti tecnologie PSA.

Il calore di scarto può essere utilizzato

Un altro modo per ridurre l'impronta di carbonio nell'autoproduzione di azoto è quello di utilizzare il calore residuo che può essere recuperato dal compressore dell'aria. Le tecnologie di recupero del calore permettono di utilizzare il calore residuo risultante sotto forma di aria calda o acqua calda per il riscaldamento delle stanze e per il riscaldamento del processo. Sia i compressori a vite che le centrali termiche ad aria compressa sono adatti a questo scopo. Utilizzando tecnologie speciali per la combinazione di calore, energia e raffreddamento, è anche possibile convertire il calore generato dalla centrale termica ad aria compressa in freddo. Il calore in eccesso che non può essere usato in estate, per esempio, può essere usato per raffreddare stanze e processi. Utilizzando il calore residuo, di solito i combustibili fossili come il gas naturale, il GPL o il petrolio possono essere sostituiti nelle aziende industriali, il che ha un effetto positivo sull'impronta diretta di CO2.

Il finanziamento pubblico crea incentivi

L'Ufficio federale dell'economia e del controllo delle esportazioni (BAFA) sostiene le aziende in queste iniziative promuovendo l'efficienza energetica e il calore di processo da energie rinnovabili nell'economia. Il fattore decisivo per il calcolo è il risparmio di CO2 che si ottiene con l'investimento. A seconda delle dimensioni dell'azienda, il finanziamento ammonta a 500-700 euro per ogni tonnellata di CO2 risparmiata annualmente. A tal fine, il consumo di energia di un sistema di risparmio energetico viene paragonato a un "normale" sistema di generazione di azoto.

Un esempio: Se il risparmio di CO2 ottenuto ammonta a 154 t, questo assicura all'azienda un finanziamento BAFA di 107.800 euro. Questo viene pagato all'azienda come una sovvenzione non rimborsabile. L'azienda descritta in questo esempio continua a ridurre i suoi costi del 55%, tenendo conto dei costi dell'idrogeno, risparmiando così permanentemente 63.000 euro all'anno. L'uso di una tecnologia aggiuntiva di recupero del calore può anche ridurre i costi di riscaldamento. In questo caso, questi risparmi ammontano ad altri 18.400 euro all'anno. In totale, c'è una riduzione dei costi economici di 81.400 euro all'anno. I moderni sistemi di autoproduzione di azoto possono quindi contribuire ad abbassare i costi e allo stesso tempo a ridurre l'impronta di CO2.

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