Biometano e idrogeno in rete: cosa cambia nel calcolo idraulico

La transizione energetica entra nelle condotte: il gas distribuito non è più uno solo, e il calcolo di rete deve saperlo trattare per composizione — non per coefficienti di comodo.

Il principio: le proprietà discendono dalla composizione

Tutto ciò che il gas «fa» in una condotta — quanta pressione perde, quanto pesa nei dislivelli, come si comprime — dipende da tre proprietà: densità relativa, viscosità dinamica e comprimibilità. Il modo robusto di ottenerle, valido per qualunque gas, è calcolarle dalla composizione molare della miscela: masse molari dei componenti per la densità, regole di miscela per la viscosità, proprietà pseudo-critiche per la comprimibilità. Così metano, biometano, GPL e blend con idrogeno sono lo stesso problema con numeri diversi — e niente «correlazioni speciali» da giustificare.

Il biometano: quasi metano, per specifica

Il biometano immesso in rete è metano ad alta purezza: la specifica di qualità per l'immissione impone una composizione molto vicina a quella del gas naturale, proprio perché la rete e gli apparecchi non devono accorgersi della differenza. Idraulicamente l'effetto è quindi modesto — ma il calcolo corretto resta quello per composizione: si dichiara la miscela reale e si lascia che le proprietà discendano da lì.

L'idrogeno: il gas che cambia i numeri

L'idrogeno è un'altra storia: densità relativa ≈ 0,07 (contro ≈ 0,55 del metano puro), viscosità più bassa, potere calorifico volumetrico circa un terzo. In un blend le proprietà si spostano in proporzione, e i due effetti principali sono:

C'è anche un effetto di secondo ordine che i calcoli spicci ignorano: nei blend ricchi di idrogeno la viscosità della miscela non segue una media banale, e serve una regola di miscela seria (Herning–Zipperer) perché il numero di Reynolds — e quindi l'attrito — resti giusto.

Più sorgenti, gas diversi: il caso vero

Lo scenario reale dell'immissione di biometano non è «tutta la rete cambia gas»: è una rete con più sorgenti che immettono gas diversi — la consegna dalla rete di trasporto da una parte, l'impianto di produzione locale dall'altra. In mezzo, le zone della rete servite dall'una, dall'altra o da entrambe. Un calcolo corretto ripartisce i gas nella rete e assegna a ogni tratto le proprietà del gas che effettivamente lo attraversa, invece di spalmare una miscela media ovunque.

Gasnetics lavora così: composizione molare libera per la miscela di progetto, correzione di viscosità per i blend ricchi di H₂, correzione altimetrica col segno giusto per qualunque densità, e — con più sorgenti — una miscela propria per ciascuna, con la ripartizione dei gas calcolata insieme al bilancio idraulico.

Compatibilità di apparecchi e materiali con l'idrogeno, limiti di blending ammessi e specifiche di immissione sono materia normativa in evoluzione e restano fuori dallo scopo di questa guida, che copre il solo calcolo idraulico.

Domande frequenti

Il biometano cambia il calcolo della rete?

Poco: il biometano immesso in rete è metano ad alta purezza per specifica di qualità, con proprietà molto vicine al gas naturale. Il modo corretto di trattarlo è comunque per composizione molare: si dichiara la miscela reale e densità, viscosità e comprimibilità discendono da lì.

Cosa cambia con l'idrogeno in miscela?

L'idrogeno è molto più leggero del metano (densità relativa circa 0,07 contro 0,55): abbassa densità e potere calorifico volumetrico della miscela. A parità di portata volumetrica le cadute diminuiscono, ma a parità di energia consegnata serve più volume — per l'idrogeno puro circa il triplo — quindi il bilancio idraulico va rifatto, non estrapolato.

E se sorgenti diverse immettono gas diversi nella stessa rete?

È lo scenario tipico dell'immissione di biometano: un punto di consegna con gas di rete e un impianto locale con il proprio gas. Il calcolo corretto ripartisce i gas nella rete e assegna a ogni tratto le proprietà del gas che effettivamente contiene, invece di assumere una miscela unica ovunque.

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