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Il gas naturale liquefatto GNL: differenza con il GPL ed impianti di cogenerazione

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Il GNL è il nome dato alla forma liquida del gas naturale, ottenuto abbassando la temperatura fino ad un valore pari a -160°C. Il GNL è trasparente, inodore, non corrosivo e non tossico.

Il vantaggio principale è che per la stessa quantità di gas, il volume occupato dal GNL è 600 volte inferiore al volume della stessa quantità in forma gassosa. Scopri le caratteristiche del GNL e le differenze principali rispetto al GPL.


Che cos'è il gas naturale liquefatto (GNL)?

Il GNL, acronimo di gas naturale liquefatto, viene prodotto con un processo di raffreddamento e condensazione del gas. Il componente principale è il metano la cui percentuale può variare tra il 90 e il 99%, la restante parte è costituita da butano, etano e propano. Il GNL a temperature superiori a -112°C è più leggero dell'aria e si disperde rapidamente, non contaminando il terreno. Il GNL viene liquefatto nei paesi produttori e poi trasportato a destinazione attraverso il mare con apposite navi cisterna.

Il GNL è un combustibile alternativo da utilizzare in quelle zone non coperte dalla rete del gas metano. In genere viene utilizzato laddove il fabbisogno di gas è elevato, quindi per utenze industriali che impiegano il gas per il loro processo produttivo. In questi casi il consumo è costante durante tutto il corso dell'anno, a differenza delle utenze domestiche dove c'è una stagionalità dei consumi, più elevati in inverno per via del riscaldamento. Con il GNL possono essere anche serviti comuni di piccole e medie dimensioni non raggiunti dalla rete del gas oppure intere isole.

Il GNL è un combustibile a basso impatto ambientale, con emissioni nulle di particolato e basse emissioni di anidride carbonica CO2. Non è corrosivo ed è un gas pulito perché non rilascia particolato, zolfo o composti solforati. 

Come viene prodotto il gas naturale liquefatto GNL?

Per rendere il gas metano liquido occorre realizzare un processo di liquefazione non semplice. Il trattamento prevede depurazione e disidratazione e successivamente fasi alternate di compressione e raffreddamento del metano. Durante il processo di condensazione (liquefazione) il suo volume di riduce di 600 volte consentendo di immagazzinare una notevole quantità di energia in poco spazio. In parole semplici questo significa che ci vogliono 600 litri di gas metano per ottenerne un litro in forma liquida.
La sua densità consente di immagazzinare una grande quantità di energia in poco spazio. Il potere calorifico del GNL, ossia la quantità di energia che sprigiona un combustibile, è più elevato rispetto a quello del GPL e in modo più significativo rispetto al gasolio o al BTZ (olio combustibile a basso tenore di zolfo).

Il gas viene portato fino ad una temperatura di circa -160 °C ed in questa condizione idonea può essere stoccato allo stato liquido in appositi contenitori.

Come viene trasportato il GNL in Italia?

Il trasporto del GNL per lunghe distanze avviene attraverso navi metaniere fino ai terminali marittimi vicini alla costa. Per questo motivo il GNL rappresenta una fonte di approvvigionamento di energia per quei luoghi di consumo non collegati dai gasdotti internazionali che trasportano il gas dai paesi produttori ai consumatori.

Terminale GNL Adriatico, rigassificatore di Rovigo

Il GNL può essere anche immesso nella rete nazionale di gas del paese consumatore se prima viene riportato alla condizione gassosa, è questo il ruolo dei rigassificatori. In Italia abbiamo 3 impianti funzionanti, 2 di questi sono offshore, ossia in mare aperto (Offshore Lng Toscana, OLT di Livorno e il terminale Gnl Adriatico a largo di Rovigo) e uno è situato a terra nei pressi di Panigaglia ed è di proprietà della Gnl (Gruppo Snam).
Nei rigassificatori il GNL viene riscaldato per riportarlo sotto forma di gas e immesso nella rete.
In tutta Europa ci sono terminali GNL dove viene consegnato il gas liquido trasportato dalle navi prima di essere iniettato nel sistema di trasporto e distribuzione fino alle utenze.

Il serbatoio per il GNL è criogenico

Serbatoio di GNL e vaporizzatori

Il GNL oltre ad essere immesso nella rete nazionale può essere anche stoccato in forma liquida presso il consumatore finale.
Considerando le condizioni necessarie per mantenerlo allo stato liquido sono indispensabili dei particolari serbatoi criogenici, analoghi a quelli per l'azoto liquido.
In tali contenitori è possibile mantenere la temperatura del GNL all'interno a -160°C. I serbatoi per il GNL possono essere ad asse orizzontale e verticale con diverse capacità di stoccaggio in base alle esigenze.

Il serbatoio criogenico è formato da due involucri, uno contenuto dentro l'altro. L'involucro esterno è costituito da acciaio al carbonio mentre quello interno da materiale resiliente, resistente a basse temperature.
Nell'intercapedine tra gli involucri viene eliminata l'aria ed inserito un materiale come la perlite, che serve ad aumentare l'isolamento e diminuire la trasmissione del calore all'interno.
Il vaporizzatore posto vicino al serbatoio, come puoi vedere nell'immagine accanto, fa si che il GNL torni alla fase gassosa utilizzando il calore atmosferico per essere poi utilizzato.

Quali sono i punti in comune e le differenze tra GNL e GPL?

Il GNL e il GPL consentono agli utenti non serviti dalla rete di distribuzione del metano di sfruttare il gas per i loro fabbisogni di energia. Sia il GNL che il GPL vengono trasportati fino al cliente finale attraverso autobotti e stoccati in serbatoi prima di essere consumati. Entrambi possono essere utilizzati per il riscaldamento degli ambienti o per il processo industriale o per la produzione di vapore. Il GPL viene distribuito anche in bombole di capienza inferiore quando i consumi sono relativamente ridotti.

  • Le differenze principali tra GNL e GPL sono:
  • Composizione differente: Il GNL è costituito principalmente da metano mentre il GPL da butano e propano
  • Il GNL è liquido alla temperatura di -160°C: il serbatoio per stoccare il GNL deve essere criogenico, al contrario il GPL può essere immagazzinato a temperature più elevate anche in semplici bombole o in serbatoi normali non refrigerati.
  • Per questi motivi il GNL viene adottato con consumi importanti e regolari di gas, come per uso industriale di processo, mentre il GPL è impiegato anche per bassi e medi consumi come quelli domestici di una famiglia.

Come già detto in precedenza il GNL è una fonte di energia pulita poiché con la liquefazione vengono eliminate le sostanze inquinanti come l'anidride carbonica e l'idrogeno solforato. Le emissioni di anidride carbonica dalla combustione del GNL sono quindi inferiori rispetto alla maggior parte dei combustibili fossili. Dalla tabella si nota come il GNL ha livelli quasi nulli di polveri sottili.

Emissioni inquinanti (g/kWh)
Combustibile CO2 Anidride carbonica SO2 Biossido di zolfo PM10 Polveri sottili
GNL 197,8 0,002 <0,0005
GPL 232,9 0,008 <0,0005
Gasolio 259 0,16 0,001
BTZ 272 0,5 0,014

E' meglio il gas metano, il GNL o il GPL?

Se il comune dove è situata l'abitazione è collegato alla rete di distribuzione del gas metano, la scelta da optare è l'allacciamento al gas. Qualora invece l'utenza non sia raggiunta dalla rete oppure l'allaccio risulti troppo costoso o complicato, puoi scegliere una delle alternative: il GNL o il GPL. Come già indicato però il GNL viene utilizzato solo per clienti industriali con consumi notevoli e non per civili abitazioni.

  • Un cliente domestico oppure una piccola azienda potrà optare per il GPL. Per informazioni sul GPL puoi chiamare lo 06 94 800 443 attivo  .

Se si tratta invece di una realtà industriale con consumi importanti è possibile valutare la soluzione del GNL. L'analisi dovrà essere effettuata caso per caso con uno studio ad hoc e successivamente potrai confrontare la spesa con un preventivo per il GPL

Per via delle caratteristiche tecniche di un impianto di questo genere, il GNL non viene utilizzato per una singola utenza domestica. In queste situazioni la soluzione è installare un serbatoio di GPL. In questo secondo caso si installa un impianto con un serbatoio che serve tutte le utenze del paese, collegate attraverso una rete locale ed ognuna con un proprio contatore per poter misurare e fatturare i consumi effettuati, così come avviene per il gas di città.

Il GNL viene impiegato anche per alimentare impianti di cogenerazione o di trigenerazione, per soddisfare tutte le esigenze energetiche. Con la cogenerazione si ha la produzione combinata di energia elettrica e calore, mentre con la trigenerazione si produce energia elettrica, termica e frigorifera. 
In Italia a giugno 2017 risultano operative 18 utenze off-grid di imprese alimentate da depositi di GNL e due reti isolate di distribuzione di GNL che servono due comuni in Trentino Alto Adige. Attualmente la maggior parte degli impianti presenti in Italia sono installati per usi industriali, in attività molto diversificate. In Italia tuttavia ci sono ancora tanti piccoli comuni che non hanno accesso alla rete del metano e che potenzialmente potrebbero utililzzare il GNL.

Tutte le caratteristiche di un impianto GNL

L'impianto di stoccaggio di GNL è costituito da:

  • un serbatoio criogenico, che contiene il GNL in forma liquida a pressioni di 2-4 bar;
  • vaporizzatori atmosferici, necessari per poter trasformare il GNL sotto forma di gas a temperatura ambiente;
  • riscaldatore elettrico per riscaldare ulteriormente il GNL;
  • gruppo di regolazione;
  • sistema di supervisione e automazione, gestisce e tiene sotto controllo i parametri dell'impianto per segnalare eventuali anomalie.

Il GNL passa dallo stato liquido allo stato gassoso con il solo scambio termico con l'atmosfera. Inoltre negli impianti GNL è presente un sistema di odorizzazione, per conferire al gas un odore, garantendo il livello olfattivo previsto dalla normativa. L'impianto in genere ha anche un sistema di telemetria per il controllo da remoto dei parametri di funzionamento via web, tramite PC, tablet e smartphone. Gli impianti sono anche dotati di tutti i dispositivi per garantire la massima sicurezza per l'incolumità di persone, il rispetto del territorio e dell'ambiente come previsto da normativa.

I fornitori si occupano di tutte le fasi, dalla progettazione alla gestione e manutenzione del sito e anche dell'approvvigionamento del GNL ed il cliente riceve il gas come se fosse collegato alla rete. Per maggiori informazioni su un impianto GNL per la tua azienda contatta lo 06 948 00 443 attivo  . Le offerte sono personalizzate e studiate in base alle esigenze specifiche del cliente.

Il serbatoio di un impianto GNL

Il serbatoio criogenico consente di mantenere la temperatura del GNL a -160°C e può essere ad asse orizzontale o verticale. Il serbatoio per il GNL è formato da due involucri, uno contenuto dentro l'altro. La parte esterna è composta da acciaio al carbonio, mentre quello all'interno è costituito da materiale resiliente, in grado di resistere alle basse temperature.
Con lo scopo di ottimizzare l'isolamento ed evitare che il calore si propaghi dall'esterno verso l'interno, viene eliminata l'aria nell'intercapedine tra i due serbatoi e viene inserita la perlite.

Il decreto DAFI per sostenere lo sviluppo del GNL

La tecnologia legata al gas naturale sta rapidamente evolvendo e rappresenta una scelta razionale e sostenibile. A sostegno dello sviluppo del GNL è entrato in vigore nel gennaio 2017, il decreto DAFI (Directive Alternative Fuel Initiative). Il decreto, in attuazione di una direttiva europea, detta le linee guida per lo sviluppo di infrastrutture dei combustibili alternativi, con l'obiettivo di:

  • ridurre la dipendenza dal petrolio
  • ridurre i consumi energetici
  • migliorare l'impatto ambientale, riducendo le emissioni inquinanti

Il decreto introduce obiettivi anche per ampliare la diffusione del GNL, per migliorare la qualità ambientale soprattutto nel settore dei trasporti. 

Che cos'è la cogenerazione a GNL?

Per cogenerazione si intende la produzione combinata di energia elettrica e termica, a partire dalla stessa fonte energetica, il GNL. In una comune centrale di produzione di energia elettrica vi è un'elevata dissipazione sotto forma di calore. Il principio alla base della cogenerazione è quello di cercare di recuperare il calore che andrebbe perso ed utilizzarlo per massimizzare il rendimento dell'impianto.
L'energia termica può essere recuperata producendo vapore oppure acqua calda, che possono essere utilizzati direttamente presso l'utente.

Un impianto di cogenerazione a GNL viene installato quando vi è un contemporaneo fabbisogno di energia elettrica e calore.

In generale la maggior parte delle applicazioni cogenerative è per utenze industriali, tuttavia viene usata anche in ambito civile con il teleriscaldamento. La produzione combinata permette di ottenere un migliore rendimento con benefici in termini di risparmio di combustibile e quindi economico e di riduzione delle emissioni inquinanti.

Perchè si realizza la cogenerazione

Quando si produce energia elettrica lo spreco più grande è nella perdita di calore residuo verso l'ambiente esterno. Gli impianti di produzione di elettricità più performanti raggiungono un'efficienza pari al 55%. Con la cogenerazione si cerca appunto di migliorare questa efficienza sfruttando questo calore che altrimenti andrebbe perso. La produzione congiunta di energia elettrica e calore permette di raggiungere un'efficienza globale più elevata, oltre gli 80%.

Questo tipo di sistemi sono quindi adatti quando c'è una richiesta di energia elettrica e calore nello stesso tempo, per esempio in una fabbrica che necessita di corrente e acqua calda o vapore. Il calore può anche essere impiegato per soddisfare la domanda di più abitazioni (teleriscaldamento).

 

Come si può notare dal grafico per produrre la stessa quantità di energia elettrica e calore (rispettivamente 38 e 45 unità), con un sistema separato di produzione, sia necessario molto più combustibile (95 + 53 = 148 unità) rispetto a quello usato dall'impianto di cogenerazione (100 unità). Questo perchè, come già detto, l'efficienza è più elevata.

Vantaggi e svantaggi della cogenerazione

Va però ricordato che al variare della tecnologia impiegata per effettuare la cogenerazione, le prestazioni del sistema cambiano e il risparmio non è sempre scontato.  Le tecnologie sono svariate e da queste dipende la taglia di potenza dell'impianto di cogenerazione, che varia da qualche kW fino a centinaia di kW. In generale gli impianti di cogenerazione sono formati da un motore, come una turbina (a gas o a vapore) o un motore a combustione interna, un generatore elettrico ed un sistema di recupero del calore assemblati insieme.

Il motore ha il compito di convertire il combustibile in energia meccanica poi trasformata in energia elettrica dal generatore, mentre il recupero termico avviene tramite uno scambiatore, ossia una caldaia a recupero, che raccoglie i fumi esausti prima di scaricarli nell'atmosfera.

Vediamo in breve quali sono gli svantaggi della cogenerazione:

  • Congruenza della temperatura del calore prodotto con l'effettiva richiesta dello stesso dall'utenza;
  • Posizione impianto: vicino all'utenze di calore (costi distribuzione e perdite elevate per grandi distanze);
  • Sfasamento temporale delle richieste di corrente e calore (ovvie difficoltà di stoccaggio del calore).

D'altro canto i vantaggi sono molteplici:

  • Risparmio economico dovuto al minor consumo di combustibile;
  • Riduzione dell'impatto ambientale;
  • Minori perdite di trasmissione e distribuzione per l'energia elettrica;
  • Sostituzione di sistemi meno efficienti e più inquinanti (come le caldaie, sia civili che industriali).