1. Fonti di acque reflue, inquinanti tipici e caratteristiche delle acque
L’acqua e le acque reflue generate dalla produzione di idrogeno verde provengono principalmente dall’elettrolisi dell’acqua, dalla produzione di acqua purificata, dalla pulizia degli elettrodi, dallo scarico del sistema, dalla circolazione dell’acqua di raffreddamento e dalla pulizia del laboratorio. Questi flussi rappresentano le principali applicazioni nel trattamento delle acque negli impianti di produzione di idrogeno alimentati da energia rinnovabile, integrati con energia solare ed eolica.
A differenza delle acque reflue industriali convenzionali, quelle provenienti dalla produzione di idrogeno verde consistono principalmente in acque reflue saline ad alta purezza e in acque reflue derivanti dalla pulizia delle attrezzature. Gli inquinanti tipici includono prodotti chimici per la regolazione del pH (acidi e basi), ioni di durezza come calcio e magnesio, cloruri, solfati e tracce di metalli contaminanti provenienti dagli elettrodi.
Le acque reflue presentano generalmente un COD molto basso, un’eccellente biodegradabilità, ma una salinità relativamente elevata e una forte tendenza alla formazione di incrostazioni. I cicli frequenti di avvio e arresto degli elettrolizzatori possono causare fluttuazioni sia nel flusso delle acque reflue sia nella loro qualità. Lo spurgo continuo dai sistemi di circolazione determina un aumento dei solidi disciolti totali (TDS), che, se non adeguatamente controllato, può provocare incrostazioni sugli impianti, corrosione delle tubazioni e riduzione dell’efficienza degli elettrolizzatori.
I sistemi di trattamento dell’acqua devono produrre in modo costante acqua di processo ad alta purezza per la produzione di idrogeno, rispettando nel contempo gli standard industriali applicabili in materia di scarico delle acque reflue e di riutilizzo idrico.
2. Principali difficoltà riscontrate dai clienti
Le principali sfide cui devono far fronte i progetti di idrogeno verde sono il mantenimento di una qualità dell’acqua stabile e la garanzia dell’affidabilità a lungo termine del sistema.
Un controllo insufficiente della durezza dell’acqua di alimentazione e dei sali disciolti può causare incrostazioni negli elettrolizzatori e nei sistemi a membrana, riducendo direttamente l’efficienza di produzione di idrogeno e aumentando il consumo energetico.
Le apparecchiature convenzionali standardizzate per il trattamento dell’acqua spesso non riescono ad adattarsi alle condizioni operative intermittenti e variabili tipiche degli impianti di produzione di idrogeno alimentati da energie rinnovabili, con conseguente riduzione della stabilità operativa.
Poiché la maggior parte degli impianti di idrogeno verde è integrata con sistemi fotovoltaici ed eolici, gli ambienti di installazione variano notevolmente. Le apparecchiature standard spesso non soddisfano adeguatamente i requisiti specifici del sito in termini di dimensioni degli impianti, resistenza alla corrosione e flessibilità operativa.
Inoltre, la produzione di idrogeno richiede acqua di processo ad ultra-alta purezza. Le tecnologie convenzionali per il trattamento dell’acqua spesso non riescono a raggiungere la qualità richiesta, causando un accelerato degrado degli elettrodi, costi di manutenzione più elevati e una riduzione della durata utile dell’equipaggiamento.
Molti progetti, inoltre, non dispongono di soluzioni integrate e personalizzate che combinino la produzione di acqua ultrapura, il trattamento delle acque reflue e il riutilizzo dell’acqua in un unico sistema ottimizzato.
3. Processo di trattamento e configurazione degli equipaggiamenti principali
Per soddisfare i rigorosi requisiti di qualità dell’acqua nella produzione di idrogeno verde, offriamo un processo di trattamento dedicato composto da:
Prettrattamento dell’acqua grezza → Addolcimento dell’acqua → Desalinizzazione avanzata con membrana → Produzione di acqua ultrapura tramite EDI → Recupero e riutilizzo del concentrato
L’acqua grezza passa innanzitutto attraverso una filtrazione multimediale e una filtrazione con carbone attivo per rimuovere solidi sospesi e impurità.
Un sistema completamente automatico di addolcimento dell’acqua elimina gli ioni calcio e magnesio, riducendo efficacemente il potenziale di incrostazioni.
L'acqua ammorbidita viene quindi trattata mediante un sistema di ultrafiltrazione (UF) seguito da un sistema a membrana ad osmosi inversa (RO) anti-incrostante per rimuovere i sali disciolti e le tracce di contaminanti.
Un sistema di elettrodeionizzazione (EDI) produce successivamente acqua ultrapura che soddisfa pienamente i requisiti di qualità dell'acqua per l'elettrolisi dell'idrogeno.
Il piccolo volume di acque reflue concentrate viene ulteriormente trattato mediante processi di concentrazione e recupero per il riutilizzo, massimizzando l'utilizzo dell'acqua e riducendo al minimo lo scarico delle acque reflue.
L'attrezzatura principale comprende:
- Sistemi di filtrazione di pretrattamento completamente automatici
- Unità industriali di ammorbidimento dell'acqua
- Sistemi a membrana ad osmosi inversa anti-incrostante
- Sistemi EDI per acqua ultrapura
- Sistemi intelligenti di dosaggio chimico
- Strumenti di monitoraggio in tempo reale della qualità dell’acqua
- Sistemi di controllo elettrico completamente automatizzati
4. Vantaggi della soluzione
La nostra soluzione è progettata specificamente per soddisfare i rigorosi requisiti di acqua ultrapura per la produzione di idrogeno verde.
Il sistema fornisce in modo costante acqua prodotta di alta qualità, pienamente conforme alle specifiche dell'acqua di alimentazione per gli elettrolizzatori, garantendo un'efficienza stabile nella produzione di idrogeno e riducendo il consumo energetico.
Forniamo configurazioni di attrezzature completamente personalizzate in base alla capacità del progetto, allo spazio disponibile per l’installazione, ai profili operativi delle fonti rinnovabili e alla qualità dell’acqua di alimentazione. Dimensioni personalizzate delle attrezzature, materiali resistenti alla corrosione e programmi di controllo intelligenti consentono un’adattabilità perfetta alle diverse esigenze dei progetti di idrogeno verde.
Tutti i sistemi elettrici di controllo principali e le attrezzature per il trattamento dell’acqua sono certificati CE, UL e ISO, soddisfacendo i requisiti internazionali di sicurezza e qualità sia per i mercati europei che per quelli nordamericani, oltre a supportare la conformità globale dei progetti.
Il sistema offre un’eccellente resistenza alle fluttuazioni idrauliche e alla variabilità della qualità dell’acqua causate dal funzionamento intermittente degli elettrolizzatori. La formazione di incrostazioni è notevolmente ridotta, con conseguente maggiore durata delle attrezzature, maggiore stabilità operativa e minori esigenze di manutenzione.
Il suo design modulare integrato riduce al minimo lo spazio di installazione, semplifica il trasporto e l’installazione e consente un’espansione flessibile della capacità futura.
Il funzionamento intelligente completamente automatizzato riduce al minimo l’intervento manuale, garantendo al contempo elevati tassi di recupero idrico e una significativa riduzione dei costi operativi complessivi.
5. Riferimenti di progetto e documentazione di supporto
Abbiamo consegnato con successo diversi sistemi di trattamento acque per impianti di produzione di idrogeno verde alimentati da energie rinnovabili, che integrano generazione fotovoltaica ed eolica.
Un progetto rappresentativo è il Progetto di acqua ultrapura e riutilizzo delle acque reflue per idrogeno verde su larga scala alimentato da energia solare, nel quale il sistema ha dimostrato un funzionamento stabile a lungo termine fornendo ininterrottamente acqua di processo ad alta purezza per l’elettrolisi dell’idrogeno.
Il progetto ha risolto efficacemente i problemi di incrostazioni e di fluttuazioni della qualità dell’acqua, ridotto in modo significativo il consumo energetico nella produzione di idrogeno e superato con successo l’accettazione finale del progetto.
La documentazione di supporto comprende:
- Brevetti proprietari sul processo di trattamento delle acque per idrogeno
- Certificati di conformità CE, UL e ISO
- Relazioni di analisi della qualità dell’acqua rilasciate da laboratori accreditati terzi
- Documentazione di completamento e accettazione del progetto
- Progetti di riferimento nei settori delle energie rinnovabili e dell’idrogeno
6. Ambito di servizio e processo di collaborazione
Forniamo soluzioni complete chiavi in mano EPC per il trattamento delle acque destinate alla produzione di idrogeno verde, compresi sopralluogo sul sito, analisi della qualità dell’acqua, ingegneria di processo personalizzata, progettazione e produzione di apparecchiature non standard, installazione, messa in servizio, servizi di esercizio e manutenzione, aggiornamenti del sistema e fornitura di consumabili per tutta la vita utile.
Processo standard di collaborazione
- Sopralluogo sul sito e prelievo campioni d’acqua – Effettuiamo un’indagine in loco, raccogliamo campioni d’acqua e forniamo una relazione completa sull’analisi della qualità dell’acqua.
- Progettazione ingegneristica personalizzata – Sviluppiamo una soluzione di processo dedicata, una configurazione degli impianti e una proposta commerciale basate sulle condizioni operative del progetto.
- Produzione degli impianti e costruzione – Avviare la fabbricazione personalizzata degli impianti e l’installazione in loco dopo la conferma del contratto.
- Installazione e messa in servizio – Completiamo l’installazione degli impianti, la messa in servizio integrata e l’esercizio provvisorio fino al raggiungimento di requisiti stabili di qualità dell’acqua.
- Accettazione del progetto e formazione – Assistenza nelle procedure di accettazione del progetto e fornitura di una formazione completa per gli operatori.
- Assistenza tecnica a lungo termine – Fornitura di manutenzione preventiva, ispezioni periodiche, ottimizzazione del sistema, aggiornamenti degli equipaggiamenti e assistenza tecnica per tutta la vita utile.
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