normativa
dicembre 2014

GNL: l’omologazione internazionale

Flavio Mariani - eni

Regolamento ECE ONU R 110 Rev 3

Uniform provisions concerning the approval of:
I. Specific components of motor vehicles using compressed natural gas (CNG) and/or liquefied natural gas (LNG) in their propulsion system
II. Vehicles with regard to the installation of specific components of an approved type for the use of compressed natural gas (CNG) and/or liquefied natural gas (LNG) in their propulsion system

La scorsa estate è stata approvata e formalmente pubblicata la nuova versione (Revisione 3) del regolamento ECE ONU R 110 che ora include anche i requisiti per l’omologazione dei veicoli a GNL. Si tratta di un passo decisivo ed importante
per la crescita globale del settore dei veicoli a gas naturale, nel breve e medio termine, considerato l’interesse crescente riscosso dai veicoli a GNL
Il Regolamento ECE ONU R 110 è già da anni in applicazione per quanto concerne le prescrizioni di sicurezza dei componenti e sistemi installati sui veicoli alimentati a gas naturale compresso. Tale Regolamento, nell’ambito della EC WVTA (EC Whole Vehicle Type-Approval, introdotta nel 1998 e dal 2014 obbligatoria per tutti i veicoli a motore) ha reso possibile che l’omologazione conseguita – anche per veicoli a metano compresso – in un paese qualsiasi tra i firmatari, fosse automaticamente riconosciuta in tutti gli altri paesi firmatari dell’accordo. Questo ha semplificato le procedure autorizzative, a tutto beneficio dello sviluppo del settore NGV. 

Il Regolamento ECE ONU R 110 è già da anni in applicazione per quanto concerne le prescrizioni di sicurezza dei componenti e sistemi installati sui veicoli alimentati a gas naturale compresso. Tale Regolamento, nell’ambito della EC WVTA (EC Whole Vehicle Type-Approval, introdotta nel 1998 e dal 2014 obbligatoria per tutti i veicoli a motore) ha reso possibile che l’omologazione conseguita – anche per veicoli a metano compresso – in un paese qualsiasi tra i firmatari, fosse automaticamente riconosciuta in tutti gli altri paesi firmatari dell’accordo.

Questo ha semplificato le procedure autorizzative, a tutto beneficio dello sviluppo del settore NGV. 

Il varo di questa nuova revisione consente ora anche ai veicoli a GNL di conseguire l’omologazione internazionale. classi-dei-componenti-in-relazione-alla-loro-pressione-d-esercizioAnche se questi regolamenti varati nell’ambito ECE ONU si indirizzano principalmente all’Europa, essi hanno importanti implicazioni anche al di fuori dei confini europei, in applicazione di vari trattati sottoscritti da numerosi paesi non EU.temperature-di-saturazione-del-gnl-in-funzione-della-pressione I regolamenti ECE ONU sono infatti adottati da molti paesi, e la UE è solo uno dei 48 firmatari dell’accordo che fissa l’applicazione di regolamenti come l’R 110 (1958 Agreement,  Concerning the Adoption of Uniform Technical Prescriptions for Wheeled Vehicles, Equipment and Parts which can be Fitted and/or be Used on Wheeled Vehicles and the Conditions for Reciprocal Recognition of Approvals Granted on the Basis of these Prescriptions). Il processo di modifica del R 110 per includere il GNL nel suo campo di applicazione è stato condotto da una Task Force (TF – LNG), un gruppo di esperti dell’industria del GNL, dedicato a questo obiettivo, che ha discusso e preparato le modifiche necessarie.

 

Nuovo testo

Il nuovo testo contiene requisiti di sicurezza per il sistema GNL di bordo: serbatoi, vaporizzatori, regolatori di pressione, valvole, raccorderie, condotte criogeniche, ecc. Esso si occupa anche di aspetti come il tempo minimo di residenza del carburante criogenico in serbatoio (il tempo prima dello sfiato delle valvole di sicurezza) in caso di incendio, per cui fissa un valore minimo di 5 minuti. I componenti di bordo sono ripartiti in classi in relazione alla loro pressione di esercizio; alle 5 classi preesistenti, dalla classe 0 alla classe 4, è stata aggiunta una sesta, la classe 5, che riguarda il GNL.

Il serbatoio

Il serbatoio è forse l’elemento che determina la maggiore differenza tra i veicoli a carburante tradizionale, benzina e gasolio, e quelli a gas naturale, compresso o liquido che sia. Il serbatoio del CNG e quello del GNL, sono trattati in due sezioni del Regolamento.

Il serbatoio di GNL deve riportare una serie di informazioni di servizio:

  • Numero di serie;
  • Capacità in litri;
  • Dicitura: “LNG”;
  • Pressione di esercizio [MPa];
  • Massa (kg);
  • Costruttore;
  • Anno e mese di certificazione;
  • Dicitura: “PUMP INSIDE, Pump Delivery Pressure …. MPa” se la pompa di alimentazione GNL è montata all’interno del serbatoio;
  • La pressione di mandata della pompa GNL in MPa;
  • Codice di certificazione.

Temperatura e pressione

La temperatura di servizio del serbatoio può variare tra un minimo di -195°C e un massimo di 65°C. Ogni serbatoio di bordo di GNL deve essere collaudato ad una pressione minima pari a 1.3 volte il valore della pressione di lavoro, maggiorato di  0,1 MPa (Annex 3B).

Annex 3A – Gas cylinders – High pressure cylinder for the on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles
Annex 3B – LNG tank – tanks for the on board storage of liquefied natural gas (LNG) as a fuel automotive vehicles, including their accessories

Materiali

Il materiale usato per il mantello esterno del serbatoio di GNL deve assicurare l’integrità del sistema di isolamento termico, fattore d’importanza vitale per la conservazione nel tempo di questo carburante entro il serbatoio. Esso deve essere costituito da acciaio inossidabile austenitico il cui allungamento a frattura, alla temperatura dell’azoto liquido, deve essere
almeno del 12%.

volvo_fm_460_cv_diesel_gnl_40Il materiale scelto per il serbatoio interno deve assicurare la resistenza alla sollecitazione a fatica prevedibile durante l’esercizio. La composizione chimica di tutti gli acciai utilizzati deve essere dichiarata e definita, come minimo, dal contenuto di carbonio, manganese, silicio, nickel, cromo, e molibdeno, e qualsiasi altro componente in lega aggiunto intenzionalmente.

Parti a corredo del serbatoio di GNL:

  • Indicatore livello carburante
  • Indicatore di pressione
  • Valvola di sicurezza primaria e secondaria
  • Valvola di non ritorno sulla linea di riempimento
  • Valvola d’intercettazione liquido
  • Valvola d’intercettazione vapore
  • Linea di sfiato o connettoretemperature-di-esercizio

Ispezioni periodiche di riqualificazione
Come avviene anche nel caso dei serbatoi per CNG, il Regolamento rimanda alle prescrizioni dei Japan-Jan-LNG-Imports-at-8costruttori per quanto concerne le ispezioni periodiche di riqualificazione dei serbatoi di GNL, effettuate tramite la sola ispezione visuale o con prove di laboratorio, sulla base delle condizioni di esercizio specificate dal Regolamento. Ogni serbatoio di GNL deve comunque essere sottoposto ad ispezione visiva almeno ogni 120 mesi dopo la data di entrata in esercizio sul veicolo (immatricolazione del veicolo), e in occasione di ogni reinstallazione. Il controllo si indirizza in particolare all’individuazione di eventuali danni esterni ed eventuale deterioramento, anche al di sotto delle staffe di ancoraggio alla struttura del veicolo. L’ispezione visiva deve essere effettuata da un Servizio Tecnico designato all’uopo o riconosciuto dall’autorità preposta, e in accordo con le specifiche del costruttore.
Altri componenti di bordo

I componenti di bordo per l’impiego del GNL sono coperti dalle varie sezioni dell’annex 4:

  • Annex 4B manichetta
  • Annex 4H centralina di regolazione
  • Annex 4I scambiatore di calore – vaporizzatore
  • Annex 4J attacco di carica
  • Annex K Regolatore di pressione
  • Annex 4L Sensore di pressione e temperatura
  • Annex 4M Rilevatore gas
  • Annex 4N Valvole:
  • v. automatica;
  • v. di non ritorno;
  • v. di sicurezza;
  • v. contro l’eccesso di flusso;
  • v. manuale
  • Annex 4O Pompa alimentazione GNL
  • L’annex 5 C riporta i test di compatibilità.
  • L’annex 5 O riporta le temperature di saturazione del GNL, in funzione della pressione
  • L’annex 5 P copre le prove di bassa temperatura
  • Temperature di saturazione del GNL in funzione della pressionesovrappressione-ammissa-per-i-componenti

Prove

I componenti della classe 5, cioè quelli che riguardano il GNL, devono affrontare le prove:

  • sovrapressione
  • tenuta esterna
  • tenuta interna
  • resistenza a corrosione
  • invecchiamento accelerato con ozono
  • compatibilità dei materiali
  • resistenza a vibrazioni
  • resistenza al calore
  • resistenza a bassa temperatura

I requisiti fissati per il GNL riguardano solo i componenti disposti sulla linea che va dal connettore di rifornimento fino al vaporizzatore. Tutti i componenti a valle di questo dispositivo sono considerati come parti del sistema CNG, e ne devono soddisfare i requisiti. Tutte le linee rigide dell’impianto di bordo del GNL devono essere realizzate in acciaio inox. Esse devono essere isolate o protette in particolare nelle aree dove la bassa temperatura può creare pericolo d’infortunio (scottature da freddo), o causare danni ad altri componenti.

Le prove di sovrapressione a cui sono sottoposti tutti i componenti, per CNG e per GNL, fanno riferimento ai valori di pressione massima ammessa in funzione della classe di appartenenza.

Sovrapressione ammessa per i componenti

Le temperature di esercizio per la progettazione e il collaudo dei vari componenti prevedono scelte progettuali diverse, secondo il carburante (CNG o GNL), secondo la collocazione a bordo del veicolo (in un punto qualsiasi a bordo, o all’interno del vano motore, oppure direttamente installati sul motore), e secondo le zone climatiche di riferimento (climi freddi o moderati).

Temperature di esercizio (Annex 5A)

Con questa operazione è stata colmata una lacuna normativa. Il nuovo Regolamento è stato ratificato il 10 giugno 2014, e deve ora essere adottato dai vari paesi membri, per poter essere seguito dai costruttori di veicoli a GNL.23gas-superJumbo