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La tecnologia laser per il monitoraggio degli impianti di stoccaggio gas metano

Edison Stoccaggio, seconda realtà italiana nel settore dello stoccaggio del gas naturale, ha adottato l’innovativo sistema LMS di Pergam basato sulla tecnologia laser per il rilevamento a distanza di eventuali fughe di gas.

Il gas naturale ha da sempre un ruolo centrale nel sistema energetico nazionale, ma per il suo approvvigionamento l’Italia è fortemente dipendente dall’estero, considerando che il 90% dei consumi è coperto da importazioni. Pertanto, un ruolo cruciale all’interno del sistema gas è svolto dagli impianti di stoccaggio, siti dove il gas viene reiniettato all’interno di giacimenti esauriti, prelevandolo dalla rete di trasporto, per poi essere reimmesso in funzione a seconda delle richieste del mercato. In questo modo gli impianti di stoccaggio forniscono un contributo fondamentale per la sicurezza energetica del Paese, da un lato rispondendo in tempo reale alle richieste di gas del mercato, dall’altro garantendo il mantenimento di riserve “strategiche” da utilizzare per fronteggiare situazioni eccezionali di tipo climatico o politico. Va da sé, che per gli alti volumi di gas immagazzinati e i trattamenti che la risorsa subisce per essere erogato ed immesso nella rete o stoccato in giacimento, tali siti devono essere gestiti secondo i massimi standard di sicurezza.


A sinistra, un sistema installato; sopra, le aree “illuminate” sono quelle coperte dal raggio del sistema laser, schenatizzato nell’immagien a sinistra; qui accanto, il sistema laser LMS-mini

E secondo i massimi standard di sicurezza opera da sempre Edison Stoccaggio, società del Gruppo Edison e seconda realtà italiana del settore per numero di impianti e quantità di gas naturale immagazzinata. La società fornisce i suoi servizi attraverso tre siti di stoccaggio: il Campo di “Collalto Stoccaggio”, in provincia di Treviso, il Campo “Cellino Stoccaggio”, in provincia di Teramo, e il Campo di “San Potito e Cotignola Stoccaggio”, in provincia di Ravenna. Impianti tutti dotati di avanzati sistemi di gestione e controllo che consentono di monitorarne in ogni istante il funzionamento, garantendo la massima sicurezza di persone, ambiente e apparati.

E in tema di gas, la sicurezza è una priorità. E proprio per incrementare ulteriormente i già elevati livelli di sicurezza delle sue infrastrutture la società si è dotata di un’innovativa soluzione per il rilevamento di gas a distanza basata sulla tecnologia a diodo laser. Si tratta dei rilevatori LMS (Laser monitoring system), sistemi laser in grado di individuare molecole di metano fino a 50 m di distanza nella versione LMS-mini, quella adottata dalla società, e a 150 metri nella versione standard.


Sviluppati e prodotti da Pergam Italia, azienda di Brescia specializzata nella produzione e distribuzione di apparecchiature diagnostiche e di ingegneria per i più diversi settori industriali, questi sistemi laser fissi sono stati progettati per il monitoraggio costante di aree sensibili, come stazioni di compressione, serbatoi di gas, aree di stoccaggio, centri di distribuzione e terminali Lng (Liquified natural gas) Sistemi che Edison Stoccaggio, prima in Europa, ha installato nel Campo di “Collalto Stoccaggio” che, con una capacità di immagazzinamento di circa 600 milioni di metri cubi di gas naturale, è il suo sito più grande. I sistemi permettono di monitorare i 6 cluster, ovvero le aree pozzo, ognuna delle quali è formata da più pozzi in cui il gas a servizio della centrale di stoccaggio viene immagazzinato.

Standard di sicurezza sempre più alti

“Da sempre aperti alle sfide dell’innovazione, abbiamo adottato questa soluzione per le peculiarità che la caratterizzano, quali l’elevata sensibilità e precisione nel rilevare la presenza di gas, unite alla capacità di monitorare aree molto ampie. Caratteristiche legate alla tecnologia del tutto nuova per il settore sulla quale si basa” spiega Antonio Crisante, responsabile operazioni stoccaggio di Edison Stoccaggio. “Insomma, una soluzione che ci è parsa ottimale per integrare e completare il complesso dei nostri sistemi di controllo degli impianti e portare ancora più in alto il livello di sicurezza e qualità”.



Com’è fatto

La tecnologia alla base dei sistemi LMS è fortemente innovativa: utilizza un diodo che genera un laser con una particolare lunghezza spettrale, sensibile esclusivamente al metano, che permette al sistema di rilevare la presenza del gas a distanza in tempo reale e senza generare falsi allarmi.


L’unità ottica è installata all’interno di una piattaforma brandeggiata, che scansiona i punti critici seguendo un percorso pre-impostato, con un range di movimento fino a 360° sull’asse Azimuth e che va da -90° a +30° sull’asse verticale. In questo modo un solo strumento può controllare un’ampia superficie, che arriva a oltre 70.000 metri quadrati nel caso della versione LMS, effettuando la scansione costante dell’impianto in totale automatismo e garantendone il monitoraggio 24 ore su 24, 7 giorni su 7. I sistemi LMS e mini sono inoltre dotati di un doppio allarme (acustico e visivo), presente presso la sala controllo della centrale, che in caso di fuoriuscita di gas, avvisa il personale in turno con un segnale sonoro e un avviso visivo a monitor.

In più con tempi di risposta estremamente rapidi, in modo da intervenire immediatamente in caso di segnalazione. La tecnologia laser assicura infatti una velocità di rilevamento di 0,1 secondi, incomparabile rispetto ai tempi delle soluzioni tradizionali, che devono entrare in contatto con la nuvola di gas per rilevarne la presenza, e che si misurano in secondi o minuti a seconda della forza e direzione del vento.


Un sistema che si autocalibra

Minor numero di dispositivi in campo significa anche minori costi di gestione e di manutenzione. I nuovi sistemi non hanno bisogno infatti di particolare manutenzione, perché, a differenza delle tradizionali tecnologie che necessitano di calibrazione ogni tre o sei mesi, si autocalibrano durante l’utilizzo. Ciò grazie a una cella di riferimento della quale sono dotati, contenente una piccola quantità di metano, che viene utilizzata dal sistema come parametro di riferimento per eseguire il controllo di concentrazione e calibrazione.
“Inoltre, ogni dispositivo è dotato di telecamera digitale, che consente agli operatori all’interno della sala di controllo di visualizzare l’impianto in qualsiasi momento” spiega Mario D’Alessandro, responsabile Servizio protezione ambientale e sicurezza e sistema di gestione integrato di Edison Stoccaggio.

“Un plus molto utile, in particolare in caso di segnalazione di presenza di metano, ma anche in caso di intrusione o altra segnalazione, e che soddisfa un’altra nostra esigenza di avere anche un controllo visivo dei cluster, che si trovano a diversa distanza dal centro di controllo”.

Un doppio livello di alert

I dati raccolti dai sensori vengono inviati, tramite fibra ottica, in tempo reale ai Pc-server collocati all’interno della sala di controllo di Edison Stoccaggio (uno per ogni LMS), sui quali è installato il software, sempre sviluppato da Pergam, per la gestione dei sistemi (con accesso e funzionalità differenti per il direttore dell’impianto). I Pc-server sono stati quindi interfacciati con il DCS (Distributed Control System), in modo che tutte le informazioni vengano visualizzate dall’operatore e, in caso di allarme, si attivi in modo automatico la procedura di sicurezza. Nei Pc-server vengono anche salvati tutti i dati relativi alle aree ispezionate e alle eventuali dispersioni individuate, con le concentrazioni di metano rilevate, in modo da avere uno storico ed elaborare un’analisi con conseguente report, grazie al software.

Un altro punto di forza del sistema consiste nella possibilità di tarare l’alert con una sensibilità molto spinta. “Il sistema è stato tarato su due diversi livelli di allarme” spiega D’Alessandro. 

“Un pre-allarme, che scatta in caso di rilevamento di concentrazioni di metano quasi infinitesimali, in modo da permetterci di individuare ogni minima avvisaglia di possibile anomalia e intervenire prontamente per risolverla, e l’allarme vero e proprio, che scatta dopo il rilevamento di una concentrazione sempre bassissima, attivando in automatico le manovre di messa in sicurezza del pozzo, con la chiusura delle valvole e il blocco dell’attività”.

Il progetto

L’installazione dei sistemi LMS-mini sui 6 cluster del sito di Collalto è stata avviata l’estate dello scorso anno per concludersi a metà autunno.

“In ogni cluster è stato installato un dispositivo che garantisce il monitoraggio continuo delle teste dei pozzi presenti e degli impianti di superficie a loro servizio” continua D’Alessandro. “Una volta scelto il punto di collocamento ottimale degli strumenti, è stato necessario solo montare i pali, dell’altezza di 4 m, per ospitarli e portare alla loro base il cavo di alimentazione elettrica, senza necessità di posare un cavo per la trasmissione dei dati, in quanto Edison Stoccaggio, pioniera anche sotto questo aspetto, da anni aveva provveduto a collegare con la fibra ottica tutti i pozzi e la centrale”.

Tra ottobre e novembre sono stati svolti i collaudi interni, a gennaio quelli con i Vigili del fuoco del Comando di Treviso, Arpa Veneto e Unmig (Ufficio nazionale minerario per gli idrocarburi e le georisorse), e quindi il sistema è stato messo in funzione.

“Siamo molto soddisfatti dell’intero progetto e di questa nuova tecnologia, che spicca per l’estrema sensibilità nel rilevare ogni minima traccia di metano. Sensibilità che è stata confermata in tutti i test che abbiamo eseguito e che è abbinata a un altrettanto estrema affidabilità” conclude Crisante. “Il sistema, grazie all’alta selettività della tecnologia laser, in questi mesi di funzionamento non ha mai generato falsi allarmi, che costituiscono un inconveniente da mettere in conto quando si adottato strumentazioni molto sensibili e sofisticate, che quindi potrebbero avere malfunzionamenti che causano errate segnalazioni. Ma ovviamente siamo soddisfatti soprattutto perché un sistema così sensibile e calibrato per rilevare tracce davvero infinitesimali di gas, non ha rilevato neanche una minima fuga dai nostri impianti a conferma dell’alta qualità e dei livelli di sicurezza che caratterizzano l’operare di Edison Stoccaggio e che ora, anche con questo nuovo sistema, viene ulteriormente elevato”.



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