IT202100030674A1

IT202100030674A1 - Processo di stabilizzazione della rete elettrica, della rete gas e/o della rete idrogeno

Info

Publication number: IT202100030674A1
Application number: IT102021000030674A
Authority: IT
Inventors: Matteo Berra; Lorenzo Bruno
Original assignee: Saipem Spa
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-06-03
Also published as: WO2023100072A1; EP4441449A1

Description

Titolo: ?PROCESSO DI STABILIZZAZIONE DELLA RETE ELETTRICA, DELLA RETE GAS E/O DELLA RETE IDROGENO?

DESCRIZIONE

Campo della tecnica dell?invenzione

La presente invenzione trova applicazione nel settore energetico e, in particolare, per la stabilizzazione della rete elettrica e, eventualmente della rete del gas combustibile, nonch? della rete di idrogeno, normalmente presente in una raffineria.

Stato dell?arte

Pur essendo noto come produrre, stoccare e consumare idrogeno, non si ha a disposizione un processo unitario che sia in grado di stabilizzare sia la rete elettrica che la rete del gas naturale o la rete idrogeno (per esempio in una raffineria) o entrambe le reti gas.

Un tale processo deve essere efficiente, quindi deve avere un alto coefficiente di restituzione dell?energia prelevata dalla rete, nonch? pratico, dunque richiedente spazi di stoccaggio limitati e non legati a particolari conformazioni del sottosuolo, come pozzi esausti in cui accumulare gas; inoltre, deve permettere l?accumulo di quantit? di energia tali da potere superare i limiti di stagionalit?/imprevedibilit? tipicamente riscontrabili nella disponibilit? delle energie rinnovabili.

E? noto che l?accumulo di grandi quantit? di idrogeno e/o ossigeno richiede la liquefazione di detti gas a temperature compatibili con lo stoccaggio a pressione atmosferica, e che detto processo ? energivoro, al punto da consumare fino ad un terzo del potere calorifico dell?idrogeno, con l?effetto di limitarne la produzione per unit? di energia elettrica disponibile.

Inoltre, se da un lato la liquefazione dell?idrogeno richiede molta energia (gli impianti attualmente in uso richiedono mediamente 11 kWh/kg) la quantit? restituibile durante la vaporizzazione ? assai minore. Infatti, considerando un costo energetico teorico di 3,8 kWh/kg ed un?efficienza delle macchine intorno al 85%, non si possono ricavare pi? di 3 kWh/kg, quando la vaporizzazione ? effettuata a pressione ambiente, e non pi? di 2 kWh/kg quando l?idrogeno ? riscaldato alla pressione di immissione in rete.

I sistemi di liquefazione ed accumulo dell?idrogeno liquido finora proposti impiegano azoto liquido, ma tale fluido ? generato ed importato dall?esterno, mentre i sistemi che impiegano idrogeno nella generazione di energia elettrica considerano tale gas semplicemente come disponibile, senza occuparsi del recupero delle frigorie qualora esso sia liquido.

Riassunto dell?invenzione

Gli inventori della presente domanda di brevetto hanno sorprendentemente trovato che ? possibile integrare le tecnologie di produzione dell?idrogeno per via elettrolitica con le tecnologie di stoccaggio dell?idrogeno, sia in forma liquida sia crio-compressa, con l?impiego di sistemi ad azoto liquido e/o o criocompresso.

Oggetto dell?invenzione

In un primo oggetto, la presente invenzione descrive un processo per la produzione e l?accumulo di idrogeno e per la produzione di energia elettrica e per la produzione e l?accumulo di azoto liquido e/o crio-compresso.

Secondo un aspetto, il processo dell?invenzione comprende una prima fase di produzione e di accumulo di idrogeno impiegando energia elettrica e azoto liquido e/o crio-compresso.

Secondo un altro aspetto, il processo dell?invenzione comprende una seconda fase di generazione di energia elettrica e di azoto liquido e/o crio-compresso.

Secondo un ulteriore oggetto, ? descritto un impianto per condurre il processo dell?invenzione.

Breve descrizione delle figure

La Figura 1 rappresenta lo schema della fase di accumulo secondo il processo della presente invenzione.

La Figura 2 rappresenta lo schema di una prima forma realizzativa della fase di generazione secondo il processo della presente invenzione.

La Figura 3 rappresenta lo schema di una forma realizzativa alternativa della fase di generazione secondo il processo della presente invenzione.

Descrizione dettagliata dell?invenzione

Nella seguente descrizione l?indicazione a pedice ?a? intende fare riferimento alla fase A) di accumulo, mentre ?g? intende far riferimento alla fase B) di generazione; l?indicazione ?g?? fa riferimento alla forma realizzativa alternativa della fase di generazione (fase B?).

Nella seguente descrizione, quando si fa riferimento ad un flusso di azoto o di ossigeno o di idrogeno, si intende che tale flusso ha una composizione prevalente di tale elemento; alternativamente, l?indicazione pu? essere in senso funzionale, qualora l?elemento indicato sia funzionale alla fase o alle fasi successive.

Il processo della presente invenzione comprende due fasi: una prima fase di produzione di idrogeno liquido o crio-compresso (fase A) e una seconda fase di generazione di energia elettrica e di produzione e di accumulo di azoto liquido e/o crio-compresso (fase B).

Pi? in particolare, detta fase A) ? una fase di produzione e accumulo di idrogeno.

In particolare, ? prodotto idrogeno in forma liquida (H2l) e/o gassosa (H2g), eventualmente in forma gassosa crio-compressa.

Per quanto concerne la fase B), detta fase ? una fase di produzione di energia elettrica e di azoto liquido e/o crio-compresso (laddove non indicato, si intende sempre azoto liquido e/o crio-compresso).

Per gli scopi della presente invenzione, la fase A) di produzione di idrogeno liquido e gassoso e/o crio-compresso comprende l?impiego dell?azoto liquido e/o crio-compresso prodotto e accumulato nella fase B).

Ciascuna fase verr? qui a seguito descritta in maggior dettaglio.

Fase A)

Per gli scopi della presente invenzione, la fase A) comprende le sotto-fasi di:

A1) sottoporre un flusso di acqua a1 ad elettrolisi mediante l?impiego di energia elettrica ottenendo la produzione di un flusso di ossigeno a2 e di un flusso di idrogeno a3,

A2) sottoporre detto flusso di idrogeno a3 ad una fase di raffreddamento preliminare ottenendo un flusso di idrogeno preliminarmente raffreddato a4,

A3) separare una prima porzione a5 di detto flusso di idrogeno preliminarmente raffreddato e ottenere un flusso di idrogeno gassoso raffreddato a8, che viene immagazzinato in un serbatoio dell?idrogeno gassoso

aTH2g,

A4) separare una seconda porzione a9 di detto flusso di idrogeno preliminarmente raffreddato e ottenere un flusso di idrogeno liquido a17???, che viene immagazzinato in un serbatoio dell?idrogeno liquido aTH2l.

In un aspetto della presente invenzione, la sottofase A1) ? condotta in una cella elettrolitica aEC e pu? impiegare acqua marina; in tal caso, la cella elettrolitica aEC pu? essere provvista di un sistema di spurgo per la salamoia B.

Secondo un aspetto preferito della presente invenzione, il processo impiega energia elettrica in eccesso; pertanto, secondo un aspetto preferito, nella sotto-fase A1) la cella elettrolitica aEC impiega energia elettrica disponibile in eccesso.

Con il termine ?energia elettrica in eccesso? si intende energia elettrica prodotta e disponibile nella rete elettrica, ma che non ? utilizzata.

In un aspetto della presente invenzione, il flusso di ossigeno a2 ottenuto dalla sotto-fase A1) ? destinato all?export, in quanto sotto-prodotto pregiato, oppure pu? essere rilasciato in atmosfera.

In un aspetto della presente invenzione, prima della sotto-fase A2) di raffreddamento preliminare, il flusso di idrogeno a3 ottenuto dalla sotto-fase A1) pu? essere compresso in un primo compressore aC1; pertanto, la sotto-fase A2) pu? essere condotta su di un flusso di idrogeno a3 o su di un flusso di idrogeno compresso

a3?.

Per gli scopi della presente invenzione, la fase A2) ? condotta in un primo scambiatore di calore aTE1 per scambio di calore con un fluido refrigerante esterno.

Tale fluido refrigerante esterno pu? essere rappresentato da acqua o aria a temperatura ambiente ed ? preferibilmente rappresentato da acqua.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase A3) comprende le sotto-fasi di:

A3a) pre-raffreddamento,

A3b) primo raffreddamento,

A3c) eventuale stabilizzazione (non rappresentata in figura),

A3d) uno o pi? ulteriori raffreddamenti.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase A3a) di pre-raffreddamento ? condotta in un secondo scambiatore di calore aTE2 per scambio di calore con un flusso di azoto liquido e/o criocompresso ad un primo livello di riscaldamento a32 ed eventualmente anche con un flusso di azoto espanso a34, come verr? qui a seguito descritto, ottenendo una prima porzione del flusso di idrogeno pre-raffreddato a6.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase di primo raffreddamento A3b) ? condotta in un terzo scambiatore di calore aTE3 per scambio di calore con un flusso di azoto liquido e/o crio-compresso a31 pompato, come verr? qui a seguito descritto, ottenendo una prima porzione del flusso di idrogeno raffreddato

a7.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase di pre-raffreddamento A3a) e/o la sotto-fase di primo raffreddamento A3b) sono condotte anche per scambio di calore con un flusso di un fluido refrigerante che circola in un circuito del fluido refrigerante, come verr? qui a seguito descritto.

Per gli scopi della presente invenzione, una ed eventuali ulteriori sotto-fasi di raffreddamento A3d) sono condotte per scambio di calore in un quarto scambiatore di calore aTE4 con un flusso di un fluido refrigerante, che circola in un circuito del fluido refrigerante, come verr? qui a seguito descritto.

Dalla sotto-fase A3) si ottiene quindi un flusso di idrogeno gassoso raffreddato a8, che ? immagazzinato in un serbatoio dell?idrogeno gassoso aTH2g.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase A4) comprende le sotto-fasi di:

A4a) pre-raffreddamento,

A4b) primo raffreddamento,

A4c) stabilizzazione.

A4d) uno o pi? ulteriori raffreddamenti.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase A4a) di pre-raffreddamento ? condotta nel secondo scambiatore di calore aTE2 per scambio di calore con un flusso di azoto liquido e/o crio-compresso ad un primo livello di riscaldamento a32 ed eventualmente anche con un flusso di azoto espanso a34, come sopra descritto, ottenendo una seconda porzione del flusso di idrogeno pre-raffreddato a10.

Per gli scopi della presente invenzione, la fase di primo raffreddamento A4b) ? condotta nel terzo scambiatore di calore aTE3 per scambio di calore con un flusso di azoto liquido e/o crio-compresso pompato

a31, come sopra descritto, ottenendo una seconda porzione del flusso di idrogeno raffreddato a11.

Secondo un aspetto della presente invenzione, la seconda porzione del flusso di idrogeno raffreddato a11 pu? essere sottoposta alla sotto-fase A4c) di stabilizzazione per la conversione catalitica dell?idrogeno dalla forma orto alla forma para ottenendo una seconda porzione del flusso di idrogeno raffreddato e stabilizzato a14.

Eventualmente, la seconda porzione del flusso di idrogeno raffreddato a11 pu? essere divisa in una prima

a12? e in una seconda a12?? porzione, ciascuna delle quali ? sottoposta alla fase di stabilizzazione in un rispettivo convertitore aCONV1, aCONV2 ottenendo una prima porzione di idrogeno convertito a13? e una seconda porzione di idrogeno convertito a13??, che possono essere riunite nella seconda porzione del flusso di idrogeno raffreddato e stabilizzato a14.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il flusso di idrogeno raffreddato e stabilizzato a14 pu? essere sottoposto ad una ulteriore fase di primo raffreddamento e stabilizzazione orto/para A4b) ottenendo un flusso di idrogeno ulteriormente raffreddato e stabilizzato a15.

Il flusso di idrogeno raffreddato a11 oppure il flusso di idrogeno ulteriormente raffreddato e stabilizzato a15, ottenuti secondo quanto sopra descritto, sono sottoposti ad almeno una fase di ulteriore raffreddamento e stabilizzazione orto/para A4d) in un quarto scambiatore di calore aTE4 (secondo quanto descritto per la fase A4c)) ottenendo un flusso di idrogeno ancor pi? raffreddato e stabilizzato a16.

Per gli scopi della presente invenzione, tale almeno una ed eventuali ulteriori fasi di raffreddamento e stabilizzazione orto/para A4d) sono condotte per scambio di calore (in presenza di un catalizzatore di conversione orto/para) con un fluido refrigerante, che circola in un circuito del fluido refrigerante, come verr? qui a seguito descritto.

Secondo un aspetto della presente invenzione, mediante tale almeno una ed eventuali ulteriori fasi di raffreddamento e stabilizzazione orto/para condotte in un quinto scambiatore di calore aTE5 (o in uno o ulteriori quinti scambiatori aTE5?,aTE5??) si ottengono flussi di idrogeno via via maggiormente raffreddato e stabilizzato a17,a17?,a17?? fino ad ottenere un flusso di idrogeno liquido a17???, che ? immagazzinato in un serbatoio dell?idrogeno liquido aTH2l ad una temperatura di circa a -195?C.

Dal serbatoio dell?idrogeno liquido aTH2l pu? essere ottenuto un flusso di idrogeno liquido di ricircolo aH2r, che pu? essere sottoposto ad una delle fasi di ulteriore raffreddamento A4d) e stabilizzazione orto/para (come schematicamente illustrato in figura 1).

Per gli scopi della presente invenzione, il flusso di azoto liquido impiegato nelle fasi di scambio di calore sopra descritte (sotto-fasi A3a), A3b), A4a) e A4b)) ? un flusso di azoto liquido prelevato da un serbatoio dell?azoto liquido aTN2l (la forma realizzativa che impiega azoto crio-compresso ? contemplata dalla presente invenzione anche se non rappresentata nelle figure).

In particolare, da detto serbatoio dell?azoto liquido aTN2l ? ottenuto un primo flusso di azoto liquido a30, che ? prelevato e pompato in una pompa

aPN2l.

Ad esempio, pu? essere pompato fino a 150 bar g. Il flusso di azoto liquido pompato a31 cos? ottenuto ? quindi impiegato nelle fasi di primo raffreddamento A3b) e A4b) ottenendo un flusso di azoto ad un primo livello di riscaldamento a32.

Il flusso di azoto ad un primo livello di riscaldamento a32 cos? ottenuto ? impiegato nelle fasi di pre-raffreddamento A3a) e A4a) ottenendo un flusso di azoto gassoso ad un secondo livello di riscaldamento

a33.

Il flusso di azoto gassoso ad un secondo livello di riscaldamento a33 pu? essere successivamente espanso in un espansore aEXN2l ottenendo un flusso di azoto espanso a34, che ? riscaldato ulteriormente mediante un?ulteriore possibile fase di pre-raffreddamento A3a) e A4a) fino ad ottenere un flusso di azoto gassoso a35, che pu? essere rilasciato in atmosfera oppure impiegato nella rigenerazione dei setacci molecolari.

Per gli scopi della presente invenzione, l?azoto liquido impiegato nella fase di accumulo sopra descritta ? ottenuto da una fase di generazione B) o B?) secondo quanto descritto qui a seguito.

Circuito del fluido refrigerante

Per gli scopi della presente invenzione, il fluido che circola nel circuito del fluido refrigerante a100 pu? essere rappresentato da idrogeno o elio ed ? preferibilmente rappresentato da idrogeno.

Il circuito del fluido refrigerante non rappresenta un elemento limitante della presente invenzione, in quanto ? sufficiente che consenta il raffreddamento della prima a5 e della seconda a9 porzione del flusso di idrogeno preliminarmente raffreddato a4 fino all?ottenimento di idrogeno liquido e gassoso come sopra descritto.

Secondo una forma realizzativa della presente invenzione, ad esempio rappresentata nella figura 1, tale circuito a100 pu? funzionare secondo il ciclo di Claude.

Tale ciclo prevede almeno due fasi di compressione del fluido refrigerante contenuto in un serbatoio aTfr, e di almeno tre fasi di espansione, due delle quali ottenute mediante macchine espansori aEX1fr,aEX2fr e la terza mediante una valvola aVfr.

Dopo essere stato prelevato dal serbatoio aTfr, il flusso di fluido refrigerante effettua pertanto le fasi di scambio di calore:

- A4c) e A4d) di almeno uno ed eventuali ulteriori raffreddamenti,

- A3b) e A4b) di primo raffreddamento, e

- A3a) e A4a) di pre-raffreddamento.

Le fasi di cui sopra possono essere condotte in controcorrente oppure in co-corrente e possono eventualmente essere ripetute, nello stesso verso o no.

Per quanto concerne le fasi di espansione, ciascuna espansione segue una ed eventuale ulteriore fase di scambio di calore con il flusso di idrogeno delle fasi A4c) e A4d).

Fase B)

Per gli scopi della presente invenzione, la fase B) comprende le sotto-fasi di:

B1) sottoporre un flusso di aria g1 a combustione in presenza di un flusso di idrogeno vaporizzato complessivo g33 e ottenere un flusso di gas combusti

g3,

B2) espandere detto flusso di gas combusti g3 ottenendo un flusso di gas combusti espansi g4, B3) raffreddare detto flusso di gas combusti espansi g4 e ottenere un flusso di gas combusti espansi raffreddati g6,

B4) sottoporre detto flusso di gas combusti espansi raffreddati g6 ad una fase di separazione dell?acqua gw1 ottenendo un flusso di gas combusti disidratati g7,

B5) eventualmente separare da detto flusso di gas combusti disidratati g7 una prima porzione di ricircolo g8, che ? unita al flusso di aria g1 della sotto-fase B1),

B6) sottoporre una seconda porzione g9 separata da detto flusso di gas combusti disidratati g7 a compressione ottenendo un flusso di gas combusti disidratati compressi g10,

B7) sottoporre detto flusso di gas combusti disidratati compressi g10 a raffreddamento e ad almeno una fase di separazione dell?acqua gw2 ottenendo un flusso di azoto g13,

B8) sottoporre detto flusso di azoto g13 a condensazione ottenendo un flusso di azoto liquido g14.

Con riferimento alla sotto-fase B1), questa ? condotta in un combustore gCOMB.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase B1) pu? essere condotta su un flusso di aria g1 sottoposto preliminarmente a filtrazione mediante un filtro gF ottenendo un flusso di aria filtrata g1?.

In un altro aspetto della presente invenzione, il flusso di aria g1 o il flusso di aria filtrata g1? sono compressi in un compressore gTC ottenendo un flusso di aria compresso g2.

Pertanto, la combustione della sotto-fase B1) pu? essere condotta su un flusso di aria g1 oppure di aria filtrata g1? oppure su un flusso di aria compressa g2.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase B1) pu? essere condotta nel combustore gCOMB in presenza anche di un flusso di azoto di ricircolo compresso gR2 come qui a seguito descritto.

In un aspetto particolare dell?invenzione, al flusso di aria g1, eventualmente filtrata g1? e/o compressa g2, ? unita prima porzione di ricircolo g8 secondo la sotto-fase B5) sopra descritta.

Vantaggiosamente, tale prima porzione di ricircolo g8 ha l?effetto di moderare la temperatura della combustione della sotto-fase B1), che ? normalmente compreso fra 900-1.800?C e preferibilmente ? intorno a 1.500?C, evitando l?impiego di complessi sistemi di raffreddamento; inoltre, consente di raggiungere un flusso volumetrico ottimale per l?impiego di un compressore e della turbina a gas della fase successiva.

In un aspetto alternativo della presente invenzione, se legato a necessit? tecniche del processo oppure del combustore, una parte della porzione di ricircolo g8? pu? essere inviata, anzich? in aspirazione al compressore gTC, in toto oppure parzialmente, direttamente al combustore gCOMB, come gas di diluizione, previa compressione in un compressore del flusso di ricircolo gC0.

Per gli scopi della presente invenzione, la combustione della sotto-fase B1) ? condotta in presenza di un flusso di idrogeno vaporizzato complessivo g33 come verr? qui a seguito descritto.

Con la combustione della sotto-fase B1) si ottengono acqua e gas combusti riscaldati, a cui si fa riferimento in generale con un flusso di gas combusti

g3.

In un aspetto della presente invenzione, la sottofase di espansione B2) ? condotta in una turbina a gas

gGT che, grazie al collegamento con un generatore gE, produce energia elettrica.

In un aspetto della presente invenzione, la sottofase B3) di raffreddamento dei gas combusti g4 comprende le sotto-fasi di:

B3a) di raffreddamento in un primo scambiatore di calore gTE1 mediante un fluido di lavoro, che circola in un circuito del fluido di lavoro, come descritto qui a seguito, e

B3b) di raffreddamento in un secondo scambiatore di calore gTE2 mediante un fluido esterno refrigerante.

In un aspetto preferito, dopo la sotto-fase B3a) di raffreddamento, una porzione del flusso gf1 pu? essere rilasciata in atmosfera.

Per gli scopi della presente invenzione, il fluido esterno refrigerante impiegato nella sotto-fase B3b) pu? essere rappresentato da aria a temperatura ambiente o acqua.

Per quanto concerne la sotto-fase B4), questa comprende la separazione dell?acqua condensata gw1 da un primo separatore gS1.

Dal flusso di gas combusti disidratati g7 ottenuto ? quindi separata una prima porzione g8, che rappresenta il flusso di ricircolo, e in una seconda porzione g9, che ? inviata al compressore gC1 per la sotto-fase B6).

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase B6) di compressione ? condotta in un primo compressore gC1 ottenendo un flusso di gas disidratati compressi g10.

In un aspetto della presente invenzione, il raffreddamento della sotto-fase B7) ? condotto in un terzo scambiatore di calore gTE3 ed ? ottenuto per scambio di calore con un flusso di idrogeno gassoso riscaldato g31 e con un flusso di idrogeno vaporizzato riscaldato g22 come qui a seguito descritto.

L?almeno una fase di separazione dell?acqua ? condotta in un secondo separatore gS2 ottenendo un secondo flusso di acqua gw2.

Un ulteriore fase di disidratazione pu? essere condotta in una unit? di disidratazione gDU mediante setacci molecolari ottenendo un flusso di azoto g13.

In un aspetto preferito, tale disidratazione ? condotta fino a ridurre il contenuto di acqua al di sotto di 500 ppm e preferibilmente al di sotto di 50 ppm.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase B8) di raffreddamento ? condotta in un quarto scambiatore gTE4 per scambio di calore con un flusso di idrogeno gassoso g30 e con un flusso di idrogeno liquido pompato g21.

In particolare, tale flusso di idrogeno liquido pompato g21 ? ottenuto a partire da un flusso di idrogeno liquido g20 pompato da una pompa dell?idrogeno liquido gPH2l.

Il flusso di azoto liquido g14 cos? ottenuto ? immagazzinato in un serbatoio dell?azoto liquido gTN2l.

Da tale serbatoio gTN2l originano degli incondensabili che formano un flusso di azoto di ricircolo gR1 che pu? essere inviato ad un secondo compressore gC2 ottenendo un flusso di azoto di ricircolo compresso gR2 costituito prevalentemente da idrogeno, ossigeno e azoto, che, come sopra descritto, pu? essere ricircolato al combustore gCOMB per la sotto-fase B1).

Per gli scopi della presente invenzione, il flusso di azoto liquido ottenuto nella sotto-fase B8) ? impiegato per condurre il pre-raffreddamento della sotto-fase A3a).

Secondo un aspetto della presente invenzione, il flusso di azoto liquido ottenuto nella sotto-fase B8) ? impiegato per condurre anche la sotto-fase di preraffreddamento A4a).

Per gli scopi della presente invenzione, l?idrogeno gassoso immagazzinato nel serbatoio dell?idrogeno gassoso gTH2g e l?idrogeno liquido immagazzinato nel serbatoio dell?idrogeno liquido gTH2l sono ottenuti rispettivamente mediante le fasi A3) e A4) della fase di accumulo sopra descritte; pertanto, i serbatoi aTH2g e gTH2g coincidono fra di loro, cos? come i serbatoi aTH2l e gTH2l.

Per gli scopi della presente invenzione, dopo la sotto-fase B8) il flusso di idrogeno gassoso riscaldato

g31 e il flusso di idrogeno vaporizzato riscaldato g22 sono entrambi inviati alla sotto-fase B7) di raffreddamento nel terzo scambiatore gTE3 ottenendo un flusso di idrogeno gassoso ulteriormente riscaldato g32 e un flusso di idrogeno vaporizzato ulteriormente riscaldato g23, che sono riuniti in un flusso di idrogeno vaporizzato complessivo g33.

Tale flusso di idrogeno vaporizzato complessivo

g33 ? inviato al combustore gCOMB per la sotto-fase B1), eventualmente dopo aver spillato una porzione g34, che pu? essere inviata alla rete del gas naturale oppure alla rete idrogeno di una raffineria.

Circuito del fluido di lavoro

Per gli scopi della presente invenzione, il raffreddamento della sotto-fase B3a) ? ottenuto con un fluido di lavoro che ? scelto nel gruppo che comprende aria ed acqua ed ? preferibilmente rappresentato da acqua.

Dopo la fase di scambio di calore B3a) in un primo scambiatore gTE1, un secondo flusso del fluido di lavoro riscaldato gfl2 cos? ottenuto ? espanso in una turbina a vapore gST1 dando un flusso espanso gfl3, che, collegata ad un primo generatore gE1, pu? generare energia elettrica.

Il flusso espanso gfl3 cos? ottenuto ? riscaldato ulteriormente in un secondo scambio di calore nello scambiatore di calore gTE1 dando un flusso riscaldato

gfl4, che ? sottoposto ad una seconda espansione in una seconda turbina a espansione gST2, che, collegata ad un secondo generatore gE2, pu? generare energia elettrica.

Il flusso ulteriormente espanso gfl5 cos? ottenuto ? raffreddato in un quinto scambiatore gTE5 mediante l?impiego di un fluido refrigerante esterno e inviato, eventualmente dopo essere stato pompato in una pompa del fluido di lavoro gPfl ottenendo un fluido pompato

gfl1, alla fase di scambio di calore B3a).

In accordo con una forma realizzativa alternativa, la fase B) di generazione secondo la presente invenzione ? una fase B?) che comprende l?impiego di una fuel cell per la produzione di energia elettrica.

Secondo tale forma realizzativa, nella fase B?1) il flusso di aria g?1 da sottoporre a combustione nel combustore g?COMB ? sottoposto preliminarmente ad un trattamento comprendente le seguenti sotto-fasi:

b0) se necessario, filtrare mediante un filtro

g?F, ottenendo un flusso di aria filtrato g?1?,

b1) comprimere e ottenere un flusso di aria compressa g?4,

b2) riscaldare ottenendo un flusso di aria compressa e riscaldata g?8,

b3) sottoporre a riduzione l?ossigeno contenuto in detto flusso di aria compressa e riscaldata g?8 ottenendo un flusso ridotto g?9,

b4) raffreddare detto flusso ridotto g?9 ottenendo un flusso raffreddato g?10 e riunire ad un flusso di integrazione g?6.

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase b1) di compressione pu? sottoporre il flusso di aria g?1 o di aria filtrata g?1? alle sotto-fasi di: b1a) prima compressione in un primo compressore

g?C1 ottenendo un flusso ad un primo livello di compressione g?2,

b1b) di raffreddamento in un primo scambiatore di calore g?TE1 ottenendo un flusso ad un primo livello di compressione raffreddato g?3, e

b1c) di seconda compressione in un secondo compressore g?C2 ottenendo il flusso compresso g?4.

In particolare, la sotto-fase b1b) ? ottenuta per scambio di calore con un fluido refrigerante esterno.

Per quanto concerne la sotto-fase b2) questa comprende tre fasi di riscaldamento, in cui:

- la sotto-fase b2a) ? ottenuta per scambio di calore in un secondo scambiatore g?TE2 con un flusso di gas combusti espansi g?13 come qui a seguito descritto ottenendo un flusso di primo riscaldamento g?5,

- la sotto-fase b2b) ? ottenuta per scambio di calore in un terzo scambiatore g?TE3 con un primo flusso di un fluido inerte g?fi1, ad esempio rappresentato da azoto ottenendo un flusso ad un secondo livello di riscaldamento g?7, e

- la sotto-fase b2c) ? ottenuta per scambio di calore in un quarto scambiatore g?TE4 con il flusso ridotto g?9 ottenendo un flusso di aria compressa e riscaldata g?8.

Per gli scopi della presente invenzione, dopo la sotto-fase b2a) dal flusso di primo riscaldamento g?5 ? separato un flusso di integrazione g?6, che ? inviato al combustore g?COMB per la sotto-fase B?1) dopo riunione con il flusso raffreddato g?10 dando un flusso riunito g?11.

Per quanto concerne la sotto-fase b3), questa ? ottenuta nell?anodo di una fuel cell ottenendo la riduzione dell?ossigeno e la formazione di un flusso ridotto g?9.

Il flusso ridotto cos? ottenuto g?9 ? raffreddato nella sotto-fase b4) mediante lo scambio di calore sopra descritto in riferimento alla sotto-fase b2c).

Secondo la forma realizzativa alternativa della presente invenzione, un flusso di idrogeno vaporizzato complessivo g?33 ? inviato al combustore g?COMB per la combustione della sotto-fase B?1).

In particolare, tale flusso di idrogeno vaporizzato complessivo g?33 ? ottenuto dalla riunione di un flusso di idrogeno gassoso riscaldato g?41 e di un flusso di idrogeno vaporizzato pompato e riscaldato

g?32, come qui a seguito descritto.

Inoltre, per gli scopi della presente invenzione, a tale flusso di idrogeno vaporizzato complessivo g?33 pu? essere riunito un flusso di azoto di ricircolo compresso g?R2 costituito prevalentemente da idrogeno, ossigeno e azoto, ottenuto come qui a seguito descritto dando un flusso da sottoporre a combustione g?35.

Dallo stesso flusso di idrogeno vaporizzato complessivo g?33 pu? essere spillata una porzione g?34, che pu? essere inviata alla rete del gas naturale oppure alla rete idrogeno di una raffineria.

Per gli scopi della presente invenzione, tali flussi di idrogeno gassoso riscaldato g?41 e idrogeno vaporizzato pompato e riscaldato g?32 sono ottenuti dai rispettivi serbatoi g?TH2g e g?TH2l.

Per gli scopi della presente invenzione, prima di essere inviato al combustore g?COMB per la sotto-fase B?1), tale flusso da inviare al combustore g?35 ? sottoposto alle fasi di:

b?1) riscaldamento ottenendo un flusso da ossidare riscaldato g?50,

b?2) ossidazione dell?idrogeno contenuto nel flusso da ossidare riscaldato g?50 ottenendo un flusso ossidato g?51,

b?3) ulteriore raffreddamento ottenendo un flusso ossidato raffreddato g?52.

In particolare, la sotto-fase b?1) ? ottenuta nel primo scambiatore di calore g?TE2 per scambio di calore con il flusso di gas combusti espansi g?13.

Per gli scopi della presente invenzione, la fase di riscaldamento b?1) ? condotta nello stesso scambiatore della sotto-fase b2a).

Per quanto concerne la sotto-fase b?2), questa ? ottenuta nel catodo di una fuel cell g?FC e, in particolare, nella stessa fuel cell della sotto-fase b3).

La sotto-fase b?3) di ulteriore raffreddamento ? condotta in un quinto scambiatore di calore g?TE5 per scambio di calore con un terzo flusso di un fluido inerte g?fi3, ad esempio rappresentato da azoto, come qui sotto descritto.

In particolare, un primo flusso del fluido inerte

g?fi1 effettua lo scambio di calore nel terzo scambiatore di calore g?TE3 ottenendo un secondo flusso del fluido inerte g?fi2, che ? pompato da una pompa del fluido inerte g?Pfi ottenendo il terzo flusso del fluido inerte g?fi3 a cui si fa riferimento qui sopra.

Dopo lo scambio di calore nel quinto scambiatore di calore g?TE5 si ottiene il primo flusso del fluido inerte g?fi1 della fase b2b).

Secondo la forma realizzativa alternativa sopra descritta, dalla fase B?1) di combustione si ottiene un flusso di gas combusti g?12 che ? sottoposto alle ulteriori fasi di:

B?2) espandere detto flusso di gas combusti g?12 in un espansore g?EX ottenendo un flusso di gas combusti espansi g?13,

B?3) raffreddare detto flusso di gas combusti espansi g?13 e ottenere un flusso di gas combusti espansi e ulteriormente raffreddati g?15,

B?4) separazione dell?acqua e ottenere un flusso di azoto g?20,

B?5) sottoporre detto flusso di azoto g?20 a raffreddamento e condensazione in un ottavo scambiatore di calore g?TE8 ottenendo un flusso di azoto liquido

g?21.

Tale flusso di azoto liquido g?21 ? quindi immagazzinato in un serbatoio dell?azoto liquido g?TN2l.

Dal serbatoio dell?azoto liquido g?TN2l originano degli incondensabili; infatti, dal serbatoio ? ottenuto un flusso di ricircolo g?R1, che viene compresso in un quarto compressore g?C4 dando il flusso di azoto di ricircolo compresso g?R2 sopra descritto.

Per gli scopi della presente invenzione, il flusso di azoto liquido ottenuto nella sotto-fase B?5) ? impiegato per condurre la sotto-fase di preraffreddamento A3a).

Secondo un aspetto della presente invenzione, il flusso di azoto liquido ottenuto nella sotto-fase B?5) ? impiegato per condurre anche la sotto-fase di preraffreddamento A4a).

Per gli scopi della presente invenzione, la sottofase B?3) comprende le ulteriori sotto-fasi di:

B?3a) di raffreddamento di detto flusso di gas combusti espansi g?13 nel secondo scambiatore di calore

g?TE2 ottenendo un primo flusso raffreddato g?14, e B?3b) di raffreddamento di detto primo flusso raffreddato g?14 in un sesto scambiatore di calore g?TE6 ottenendo detto flusso di gas combusti espansi e ulteriormente raffreddati g?15.

La fase B?3b) ? condotta per scambio di calore con un fluido refrigerante esterno.

Per gli scopi della presente invenzione, detta sotto-fase B?4) comprende le ulteriori sotto-fasi di:

B?4a) sottoporre detto flusso di gas combusti espansi e ulteriormente raffreddati g?15 ad una prima separazione dell?acqua g?w1 in un primo separatore g?S1 ottenendo un flusso di gas combusti disidratati g?16, B?4b) comprimere detto flusso di gas combusti disidratati g?16 in un terzo compressore g?C3 ottenendo un flusso di gas combusti disidratati compressi g?17, B?4c) raffreddare detto flusso di gas combusti disidratati compressi g?17 in un settimo scambiatore di calore g?TE7 ottenendo un flusso di gas combusti disidratati compressi e raffreddati g?18,

B?4d) sottoporre detto flusso di gas combusti disidratati compressi e raffreddati g?18 ad una seconda separazione dell?acqua g?w2 in un secondo separatore g?S2 ottenendo un flusso di gas combusti ulteriormente disidratato g?19,

B?4e) sottoporre il flusso cos? ottenuto ad una ulteriore disidratazione in una Unit? di Disidratazione

g?DU ottenendo il flusso di azoto g?20.

Per gli scopi della presente invenzione, la fase B?4c) ? condotta nel settimo scambiatore di calore g?TE7 per scambio di calore con un fluido refrigerante esterno.

Per gli scopi della presente invenzione, la fase B?4e) nell?Unit? di Disidratazione g?DU ? condotta fino a ridurre il contenuto di acqua al di sotto di 500 ppm e preferibilmente al di sotto di 50 ppm.

Secondo la forma realizzativa alternativa della presente invenzione, la sotto-fase B?5) ? condotta per scambio di calore con il flusso di idrogeno gassoso

g?40 e con il flusso di idrogeno liquido pompato g?31.

In particolare, detto flusso di idrogeno liquido pompato g?31 ? ottenuto pompando con una pompa dell?idrogeno liquido g?PH2l un flusso di idrogeno liquido g?30 ottenuto dal serbatoio dell?idrogeno liquido g?TH2l.

Per gli scopi della presente invenzione, l?idrogeno gassoso immagazzinato nel serbatoio dell?idrogeno gassoso g?TH2g e l?idrogeno liquido immagazzinato nel serbatoio dell?idrogeno liquido

g?TH2l sono ottenuti rispettivamente mediante le fasi A3) e A4) della fase di accumulo sopra descritte; pertanto, i serbatoi aTH2g e g?TH2g coincidono fra di loro, cos? come i serbatoi aTH2l e g?TH2l.

Come sopra descritto, per gli scopi della presente invenzione, i serbatoi dell?azoto liquido e dell?idrogeno liquido e gassoso della fase di accumulo e della fase di generazione coincidono (rispettivamente: aTN2l, gTN2l, g?TN2l; aTH2l, gTH2l,

g?TH2l, aTH2g, gTH2g, g?TH2g).

In altre parole, l?azoto liquido impiegato nella fase A) coincide con l?azoto liquido prodotto nella fase di generazione B) o B?); allo stesso modo, l?idrogeno liquido e l?idrogeno gassoso ottenuti con la fase di accumulo A) sono impiegati nella fase di generazione B) o B?).

In accordo con un ulteriore oggetto, ? descritto un impianto per condurre il processo dell?invenzione sopra descritto.

In particolare, tale impianto comprende: un serbatoio per l?azoto liquido e/o crio-compresso aTN2l, gTN2l,g?TN2l, un serbatoio per l?idrogeno liquido

aTH2l,gTH2l,g?TH2l, un serbatoio per l?idrogeno gassoso

aTH2g,gTH2g,g?TH2g, un compressore per l?aria

gTC,g?TC1,g?TC2, un combustore per sottoporre a combustione un flusso di aria gCOMB,g?COMB, una turbina a gas gGT con un generatore gE o un espansore g?EX per la generazione di energia elettrica, e scambiatori di calore aTE2,aTE3,gTE4,g?TE8 per lo scambio di calore fra un flusso di azoto liquido e un flusso di idrogeno liquido e gassoso e/o crio-compresso.

Secondo un aspetto della presente invenzione, pu? essere inoltre compresa una cella a combustibile g?FC per l?ulteriore produzione di energia elettrica.

Secondo un aspetto particolare della presente invenzione, l?impianto ? quello che conduce il processo secondo quanto sopra descritto.

Qui a seguito verranno descritte due forme applicative del processo della presente invenzione. Ciclo di accumulo e produzione di energia elettrica Poich? l?alternanza giorno notte e la diversa distribuzione durante le ore del giorno dell?energia solare comporta un disallineamento tra domanda ed offerta, ? possibile progettare un campo solare per coprire il picco di domanda, eliminando cos? la necessit? di fare ricorso ad altre fonti energetiche (fossili) e accumulare l?eccesso di energia per poterne fare uso durante la notte.

L?eccesso di energia pu? essere utilizzato per produrre idrogeno in loco, mediante elettrolisi, ed accumularlo sia in forma liquida che di gas freddo e compresso (crio-compressione).

L?accumulo in forma gassosa, data la bassa densit? energetica tecnicamente ottenibile ? limitata e, nonostante abbia un minore costo energetico, non risulta economica quando si voglia accumulare abbastanza energia da superare le variazioni stagionali della produzione di energia elettrica: stoccaggi di durata superiore a poche ore o pochi giorni richiedono lo stoccaggio in forma liquida.

Dunque, il sistema pu? accumulare, ad ogni ciclo, sia energia in forma di idrogeno crio-compresso, che verr? utilizzato integralmente (o quasi) durante la notte, sia energia in forma di idrogeno liquido da accumulare durante l?estate per sopperire alla sua mancata produzione giornaliera durante l?inverno.

L?accumulo di azoto liquido invece risulter? anticiclico rispetto all?idrogeno liquido e, per questo, la quantit? di azoto fornita dalla turbina a gas pu? essere variata attraverso lo spurgo f1; l?effetto dello spurgo sulla generazione di energia da parte del ciclo di potenza ? inversamente proporzionale alla quantit? di azoto resa disponibile.

Stabilizzazione della rete idrogeno di una raffineria ?verde?

L?energia elettrica prodotta da un campo solare non solo deve fornire energia ad una raffineria, ma anche produrre direttamente idrogeno, per elettrolisi, da inviare alla rete idrogeno della raffineria, accumulandone una parte sia per la generazione elettrica sia per sopperire alla mancanza di idrogeno in altre ore.

Durante la fase di generazione dovr? inoltre essere vaporizzato dell?idrogeno in quantit? superiore a quella richiesta dal consumo del ciclo di potenza, al fine di alimentare la rete idrogeno in mancanza della fonte elettrolitica.

Il ciclo di potenza deve dunque limitare lo spurgo f1 per fornire una maggiore quantit? di azoto per il recupero di tutte le frigorie dell?idrogeno.

Similmente, potr? essere stabilizzata la rete del gas naturale, tuttavia tenendo conto dei limiti di ammissibilit? dell?idrogeno nei metanodotti, principalmente legata al diverso potere calorifico di idrogeno e gas naturale; infatti, maggiore ? la quantit? di idrogeno, minore la capacit? di trasporto di energia del gasdotto.

Dalla descrizione sopra riportata saranno evidenti alla persona esperta nel settore i vantaggi offerti dalla presente invenzione.

La presente invenzione consente di integrare le tecnologie di produzione dell?idrogeno per via elettrolitica con le tecnologie di stoccaggio dell?idrogeno, sia in forma gassosa sia in forma criocompressa, con l?impiego di una turbina a gas o di una cella elettrolitica, che pu? produrre energia elettrica e azoto, con un sistema di recupero delle frigorie dell?idrogeno.

Il processo descritto, quindi, consente:

- la stabilizzazione della rete elettrica, grazie all?assorbimento dell?energia in eccesso oppure immettendo energia in rete;

- la stabilizzazione rete gas combustibile,

- la stabilizzazione rete idrogeno, perch? ? in grado di produrre idrogeno da immettere nella rete del gas naturale o nella rete di idrogeno, ad esempio all?interno di una raffineria.

Il processo descritto pu? inoltre essere sfruttato per la produzione di ossigeno gassoso, anche ad alta pressione, da impiegare per altri scopi.

Il processo descritto vantaggiosamente non rilascia anidride carbonica nell?ambiente.

Inoltre, non necessita di una unit? di separazione dell?aria (ASU) per produrre azoto liquido da accumulare e impiega tecnologie largamente disponibili e tecnologicamente ?mature? come le turbine a gas.

Di fatto, il processo dell?invenzione impiega idrogeno e azoto ?autoprodotti?, cio? prodotti all?interno dello stesso processo e, quindi, non richiesti da fonti esterne.

Nella forma realizzativa che applica l?elettrolisi dell?acqua marina, il processo descritto pu? essere impiegato anche per dissalare l?acqua, producendone discrete quantit? come sotto-prodotto.

L?impiego di idrogeno gassoso e di idrogeno liquido consente di bilanciare ottimamente le esigenze di non dover sostenere costi eccessivi per l?accumulo dell?idrogeno come gas crio-compresso, evita il problema (economico e logistico) di dover disporre di recipienti metallici adatti allo stoccaggio.

Inoltre, mentre lo stoccaggio in forma gassosa ha normalmente un impiego di breve periodo, ad esempio giornaliero, lo stoccaggio in forma liquida ? ideale su lungo periodo; ci? consente di adattare il processo alle specifiche esigenze, ad esempio stagionali.

Secondo forme applicative particolari della presente invenzione, l?energia elettrica impiegata nella fase di accumulo pu? essere energia elettrica in eccesso assorbita dalla rete.

Ad esempio, pu? trattarsi di energia fornita da fonti rinnovabili, come l?energia fotovoltaica, che, per sua natura, ha un andamento giornaliero e stagionale.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Un processo per la produzione e l?accumulo di idrogeno in una fase A) e per la produzione di energia elettrica e per la produzione e l?accumulo di azoto liquido e/o crio-compresso in una fase B), in cui detta fase A) comprende l?impiego dell?azoto liquido e/o crio-compresso prodotto e accumulato nella fase B) e in cui detta fase B) comprende l?impiego dell?idrogeno prodotto e accumulato nella fase A).

2. Il processo secondo la rivendicazione precedente, in cui in detta fase A) e in detta fase B) ? condotta una fase di scambio di calore fra un flusso di detto idrogeno e un flusso di detto azoto.

3. Il processo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta energia elettrica ? prodotta almeno parzialmente in una cella a combustibile g?FC.

4. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase A) comprende le sotto-fasi di:

A3) separare una prima porzione di detto flusso di idrogeno preliminarmente raffreddato a5 e ottenere un flusso di idrogeno gassoso raffreddato a8,

A4) separare una seconda porzione di detto flusso di idrogeno preliminarmente raffreddato a9 e ottenere un flusso di idrogeno liquido a17???, che viene immagazzinato in un serbatoio dell?idrogeno liquido

aTH2l.

5. Il processo secondo la rivendicazione 4, in cui detta sotto-fase A1) ? condotta in una cella elettrolitica aEC.

6. Il processo secondo la rivendicazione precedente, in cui in detta sotto-fase A1) la cella elettrolitica aEC impiega energia elettrica disponibile in eccesso.

7. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 4 a 6, in cui detta sottofase A3) comprende le sotto-fasi di:

A3a) pre-raffreddamento,

A3b) primo raffreddamento,

A3c) eventuale stabilizzazione,

A3d) uno o pi? ulteriori raffreddamenti.

8. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 4 a 7, in cui detta sottofase A4) comprende le sotto-fasi di:

A4a) pre-raffreddamento,

A4b) primo raffreddamento,

A4c) stabilizzazione.,

A4d) uno o pi? ulteriori raffreddamenti.

9. Il processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta fase A3a) e detta fase A4a) sono condotte per scambio di calore con un flusso di azoto liquido e/o crio-compresso ad un primo livello di riscaldamento a32 ed eventualmente anche con un flusso di azoto espanso a34, ottenendo una prima porzione del flusso di idrogeno pre-raffreddato a6 e una seconda porzione del flusso di idrogeno preraffreddato a10.

10. Il processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta fase di pre-raffreddamento A3a) e/o e detta fase a4a) sono condotte per scambio di calore anche con un fluido refrigerante.

11. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 7 a 10, in cui detta sotto-fase A3b) e detta fase A4b) sono condotte per scambio di calore con un flusso di azoto liquido e/o crio-compresso a31 pompato, ottenendo una prima porzione del flusso di idrogeno raffreddato a7 e una seconda porzione del flusso di idrogeno raffreddato

a11.

12. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 7 a 11, in cui detta sotto-fase di primo raffreddamento A3b) e/o detta sotto-fase di primo raffreddamento A4b) sono condotte per scambio di calore anche con un fluido refrigerante.

13. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 7 a 12, in cui detta sotto-fase di stabilizzazione A4c) converte l?idrogeno dalla forma orto alla forma para ottenendo una seconda porzione del flusso di idrogeno raffreddato e stabilizzato a14.

14. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 7 a 13, in cui detta sotto-fase di uno o pi? ulteriori raffreddamenti A3d) e/o A4d) ? condotta per scambio di calore con un fluido refrigerante.

15. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?azoto liquido e/o crio-compresso impiegato nelle sotto-fasi A3a), A3b), A4a) e A4b)) ? l?azoto liquido o crio-compresso prodotto e accumulato nella fase B).

16. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase B) comprende le sotto-fasi di:

B1) sottoporre un flusso di aria g1 a combustione in presenza di un flusso di idrogeno vaporizzato complessivo g33, ed eventualmente di un flusso di azoto di ricircolo compresso gR2, e ottenere un flusso di gas combusti g3,

B5) eventualmente separare da detto flusso di gas combusti disidratati g7 una prima porzione g8, che ? unita al flusso di aria g1 della sotto-fase B1), B6) sottoporre una seconda porzione g9 a compressione ottenendo un flusso di gas combusti disidratati compressi g10,

B8) sottoporre detto flusso di azoto g13 a condensazione ottenendo un flusso di azoto liquido g14 immagazzinato in un serbatoio dell?azoto liquido gTN2l.

17. Il processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta sotto-fase di espansione B2) ? condotta in una turbina a gas gGT con produzione di energia meccanica ed eventualmente di energia elettrica mediante un generatore gE.

18. Il processo secondo la rivendicazione precedente 16 o 17, in cui da detto serbatoio dell?azoto liquido gTN2l ? ottenuto un flusso di azoto di ricircolo gR1 inviato ad un secondo compressore gC2 ottenendo un flusso di azoto di ricircolo compresso gR2 che ? ricircolato al combustore gCOMB per la sotto-fase B1).

19. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 18, in cui detta fase di condensazione B8) impiega l?idrogeno gassoso e/o criocompresso e l?idrogeno liquido prodotti e accumulati nella fase A).

20. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 3 a 15, in cui detta fase B) ? una fase B? comprendente le sotto-fasi di: B?1) di combustione di un flusso di aria g?1 in un combustore g?COMB e ottenere un flusso di gas combusti

g?12,

B?2) espandere detto flusso di gas combusti g?12 ottenendo un flusso di gas combusti espansi g?13, B?3) raffreddare detto flusso di gas combusti espansi g?13 ottenendo un flusso di gas combusti espansi raffreddati g?15,

B?4) separazione dell?acqua e ottenere un flusso di azoto g?20,

B?5) sottoporre detto flusso di azoto g?20 a raffreddamento in un ottavo scambiatore di calore g?TE8 ottenendo un flusso di azoto liquido g?21,

in cui prima di detta fase B?1) detto flusso di aria g?1 ? sottoposto ad un trattamento comprendente la sotto-fase di riduzione dell?ossigeno in detta fuel cell g?FC.

21. Il processo secondo la rivendicazione precedente, in cui nella fase B?1) ? sottoposto a combustione anche un flusso da inviare al combustore

g?35, che, prima di essere inviato al combustore g?COMB, ? sottoposto alle fasi di:

b?1) riscaldamento ottenendo un flusso da ossidare riscaldato g?50,

b?2) ossidazione dell?idrogeno contenuto in detto flusso da ossidare g?50 ottenendo un flusso ossidato

g?51,

b?3) ulteriore raffreddamento ottenendo un flusso ossidato raffreddato g?52.

22. Il processo secondo la rivendicazione 20 o 21, in cui detta sotto-fase B?3) comprende le ulteriori sotto-fasi di:

g?TE2 per scambio di calore con il flusso da inviare al combustore ottenendo un primo flusso raffreddato g?14, e

B?3b) di raffreddamento di detto primo flusso raffreddato g?14 in un sesto scambiatore di calore g?TE6 ottenendo detto flusso di gas combusti espansi e ulteriormente raffreddati g?15.

23. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 22, in cui detta sotto-fase B?4) comprende le ulteriori sotto-fasi di:

B?4a) sottoporre detto flusso di gas combusti espansi e ulteriormente raffreddati g?15 ad una prima separazione dell?acqua g?w1 in un primo separatore g?S1 ottenendo un flusso di gas combusti disidratati g?16, B?4b) comprimere detto flusso di gas combusti disidratati g?16 in un terzo compressore g?C3 ottenendo un flusso di gas combusti disidratati compressi g?17, B?4c) raffreddare detto flusso di gas combusti disidratati compressi g?17 in un settimo scambiatore di calore g?TE7 ottenendo un flusso di gas combusti disidratati compressi e raffreddati g?18;

B?4d) sottoporre detto flusso di gas combusti disidratati compressi e raffreddati g?18 ad una seconda separazione dell?acqua g?w2 in un secondo separatore

g?S2 ottenendo un flusso di gas combusti ulteriormente disidratato g?19,

B?4e) sottoporre il flusso di gas combusti ulteriormente disidratato g?19 cos? ottenuto ad una ulteriore disidratazione in una unit? di disidratazione

g?DU ottenendo il flusso di azoto g?20.

24. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 23, in cui detta fase B?5) ? condotta impiegando l?idrogeno gassoso e/o criocompresso e l?idrogeno liquido prodotti e accumulati nella fase A).

25. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 24, in cui detta fase B?5) ? condotta impiegando l?idrogeno gassoso e/o l?idrogeno liquido prodotti e accumulati nella fase A) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 15.

26. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?azoto liquido e/o crio-compresso impiegato nelle sotto-fasi A3a), A3b), A4a) e A4b) ? l?azoto liquido e/o crio-compresso prodotto e accumulato nella fase B) o B?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 24.

27. Un impianto comprendente un serbatoio per l?azoto liquido e/o crio-compresso aTN2l, gTN2l,g?TN2l, un serbatoio per l?idrogeno liquido aTH2l,gTH2l,g?TH2l, un serbatoio per l?idrogeno gassoso aTH2g, gTH2g, g?TH2g, un compressore per l?aria gTC,g?TC1,g?TC2, un combustore

gCOMB,g?COMB, una turbina a gas gGT con un generatore gE o un espansore g?EX e scambiatori di calore

aTE2,aTE3,gTE4,g?TE8 per lo scambio di calore fra un flusso di azoto liquido e un flusso di idrogeno liquido o gassoso e/o crio-compresso.

28. L?impianto secondo la rivendicazione precedente nel quale ? condotto il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 26.