Gas Naturale Liquefatto, come funziona e perché è una risorsa così importante

Il dibattito sulla necessità del ricorso alle fonti rinnovabili sembra essersi acceso ultimamente. Spesso accade però che si cada in facili populismi, privi di qualsiasi fondamento tecnico/economico, e ci si ritrova così a non rendersi conto dell’importanza di una risorsa come il gas naturale nella transizione verso un sistema energetico completamente rinnovabile.

Il gas naturale una risorsa di natura fossile, contenente in gran parte molecole di CH4 , Metano, l’idrocarburo più semplice e abbondante in natura, una serie di altri idrocarburi in minore quantità (etano, pentano, butano) e altre impurità, rimosse in fase di estrazione del gas. Il gas naturale è l’idrocarburo più pulito in fase di combustione. È abbondante (almeno con i tassi di consumo attuali) e versatile, ben si presta all’uso in sistemi che prevedano accoppiamento con impianti ad energia rinnovabile. Il suo trasporto avviene via terra tramite gasdotti, oppure via mare, mediante navi metaniere, dopo aver subito un processo di liquefazione, che permette di ottenere il GNL (Gas Naturale Liquefatto). Quest’ultima procedura sembra attirare ultimamente parecchi investimenti.

La filiera del GNL si può suddividere in quattro fasi: produzione, liquefazione, trasporto e rigassificazione. La produzione meriterebbe un grosso approfondimento, giacché coinvolge la fase di perforazione, pratica ultimamente molto criticata, senza che venissero offerte forti argomentazioni a riguardo. Occorre ricordare che si parla di estrazione di gas, non di petrolio, e gli impatti ambientali delle piattaforme di estrazione sono decisamente differenti. In Italia abbiamo un terminale della Adriatic LNG, rifornito dal più grande giacimento di gas al mondo, non associato al petrolio, situato a largo del Qatar, chiamato North Field. A temperatura ambiente il GN si trova allo stato gassoso, per il suo trasporto via terrestre si adotta quindi una rete di gasdotti. Questa procedura, benchè comoda ed economica nel lungo termine, comporta degli svantaggi, il gas infatti deve passare per stazioni di compressione, al fine di mantenere una buona velocità nel trasporto, con conseguente dispendio energetico, inoltre la rete inoltre non riesce a coprire in modo capillare tutti i territori. L’idea quindi è quella di procedere al suo raffreddamento fino a -162°C, con conseguente liquefazione, riducendo il suo volume specifico di 600 volte, quindi ogni Kg di gas, occuperà un volume 600 volte inferiore a quello che avrebbe in condizioni di pressione e temperatura atmosferiche. Gli impianti di liquefazione funzionano come normali impianti di refrigerazione criogenici e sono organizzati con più unità in parallelo, chiamate treni, ognuna delle quali tratta una porzione di gas. Nei treni di liquefazione il gas allo stato puro viene prima trattato per rimuovere acqua, propano, idrocarburi più pesanti e tutte quelle impurità che potrebbero creare malfunzionamenti all’impianto o solidificare alle basse temperature. Il GNL viene poi immesso nei serbatoi di stoccaggio prima di essere caricato su apposite navi metaniere.

ll GNL viaggia a una temperatura costante e a pressione atmosferica su speciali navi metaniere, progettate e costruite secondo rigorosi standard di sicurezza. La fase critica consiste nel mantenere la temperatura a livelli adeguati durante il trasporto, per far si che il gas rimanga allo stato liquido, questo significa dover ridurre il più possibile gli scambi termici con l’esterno. Tale risultato si ottiene, oltre che adottando opportuni materiali e isolamenti per le cisterne, spesso anche realizzandole di forma sferica, visto che, come noto, a parità di volume la sfera è il solido che presenta la minor superficie. L’industria del GNL ha permesso di collegare giacimenti di gas sparsi in giro per il mondo, spesso lontani e difficili da raggiungere, e i paesi che necessitano di nuove fonti di approvvigionamento. Il trasporto del GNL via nave rende disponibili queste risorse energetiche in parti del mondo che sarebbero altrimenti quasi irraggiungibili, se non affrontando sforzi infrastrutturali ed economici notevoli. In Italia ne è un esempio il caso della Sardegna, regione storicamente tagliata fuori dalla rete del metano, nella quale però di recente sono stati avviati i lavori per la realizzazione di una stazione di rifornimento del GNL, nel porto di Oristano. Il progetto prevede sei serbatoi criogenici con capacità totale di 9000 metri cubi e verrà rifornito da navi metaniere, creando il primo punto di bunkering nel Mediterraneo. Il metano liquido servirà industrie, utenze civili, ma anche trasporto veicolare di camion e vettori marittimi. L’elemento chiave di questa fase è il terminale di rigassificazione. Quando le metaniere giungono al terminale di riferimento, il gas naturale liquefatto viene scaricato dalle navi e stoccato, sempre alla temperatura di -162°C e a pressione atmosferica, in appositi serbatoi. Si riscalda in modo controllato il GNL fino a farlo tornare allo stato gassoso. Al termine di questo processo che determina una naturale espansione, il gas viene convogliato nella rete nazionale attraverso un metanodotto.

L’Italia è il terzo paese in Europa per consumo di gas naturale, ma la sua produzione locale copre solamente il 10% del fabbisogno totale. A fronte di costi maggiori, alcuni vantaggi della filiera LNG sono significativi, anche in termini di sicurezza. Le sue caratteristiche lo rendono difficilmente infiammabile, diventa combustibile solo quando si miscela con l’aria in una percentuale compresa tra il 5% e il 15% e, in ogni caso non s’infiamma spontaneamente, ma solo in presenza di una fonte di calore esterna. Non è tossico e molto difficilmente causa esplosioni, anche venendo a contatto con il fuoco il GNL non crea fiammate, ma solo una fiamma pigra che evapora senza creare onde d’urto.

La commissione europea di recente ha ritenuto necessario emanare un documento nel quale considera strategica una risorsa come il gas naturale liquefatto (Communication from the commission to the European Parliament, the council, the European economic and social committee and the committee of the regions, on an EU strategy for liquefied natural gas and gas storage). Il suo utilizzo sembra stia interessando il settore dei mezzi di trasporto pesanti. È di recente attuazione il progetto del gruppo Maganetti in collaborazione con Iveco, che prevede l’utilizzo del veicolo Iveco Stralis LNG, con un motore totalmente funzionante a GNL, dotato al suo interno di dispositivi criogenici. Come in buona parte delle transizioni energetiche, i risultati non possono essere immediatamente soddisfacenti, ma gli addetti ai lavori sembrano convincersi della convenienza di tale passaggio. Lo stesso gruppo Maganetti rende noti gli svantaggi del progetto, allo stato dell’arte attuale :

• a parità di allestimenti, un costo di acquisto superiore di circa il 20% rispetto ad un veicolo a gasolio;
• potenza inferiore dal 20% al 45%;
• un’autonomia ridotta, 650 km contro i 1500 km di un veicolo a gasolio con serbatoio medio e circa 3000 km per un veicolo equipaggiato con serbatoio per lunghe percorrenze.

Tuttavia, se si ragiona sulla base della sostenibilità, i vantaggi sembrano interessanti :

• bassa fiscalità del metano rispetto al gasolio, quindi costi di circolazione ridotti;
• un impatto ambientale ridotto, -40% CO2, -50% NOx, -95% particolato rispetto agli standard EURO VI.

In conclusione, forse sarebbe necessario razionalizzare maggiormente il dibattito sulle energie rinnovabili, e rendersi conto che, per essere sostenibili, è necessaria una visione globale di sistema energetico, con tecnologie che si integrino fra loro. Il gas naturale, pur appartenendo alle fonti fossili, attualmente è il male minore, alcune previsioni dicono che la domanda globale di GNL dovrebbe raggiungere all’incirca i 500 milioni di tonnellate all’anno entro il 2030, con un incremento del 200% rispetto al 2005 (fonte Edison). Esso è anche la risorsa che ci consentirà nei prossimi anni di ammortizzare il gap tecnologico in campo rinnovabile, che attualmente non ci permette di soddisfare il benessere al quale sotto sotto, giustamente, non siamo disposti a rinunciare.

Articolo scritto da Carlo Maccioni, Laureando Magistrale in Ingegneria Energetica