Comprendere le scelte di carburante del sistema di alimentazione di riserva

Agli albori dell’energia di riserva commerciale e industriale, la scelta del carburante non era un problema nella scelta di un sistema generatore di riserva perché il carburante preferito era sempre il diesel. Oggi non è così. Gli ingegneri e gli utenti finali hanno diverse opzioni di carburante tra cui scegliere e ciascuna offre vantaggi unici in diverse applicazioni.

I generatori di energia di riserva sono azionati da motori a combustione interna, a loro volta alimentati da combustibili fossili. Il carburante diesel è utilizzato da decenni nei sistemi di alimentazione di riserva. I combustibili gassosi, come il gas naturale o il propano liquido, stanno guadagnando terreno. La combinazione di questi combustibili in modi unici fornisce ulteriori opzioni di carburante. Ad esempio, i generatori a doppia alimentazione funzionano sia con gas naturale che con vapore GPL, a seconda del carburante disponibile in quel momento. I generatori bi-fuel funzionano contemporaneamente con gasolio e gas naturale e sfruttano i vantaggi di ciascuno.

La benzina è notevolmente assente da questo elenco perché generalmente è una scelta inadeguata per i sistemi di alimentazione di riserva. Non solo è estremamente volatile rispetto al carburante diesel o gassoso, rendendone problematico lo stoccaggio in quantità, ma rispetto al carburante diesel ha una densità termica significativamente inferiore. Inoltre, la benzina non può essere facilmente utilizzata in combinazione con un carburante gassoso. Pertanto, i sistemi energetici di backup commerciali e industriali sono raramente, se non mai, alimentati a benzina.

Carburante diesel

Come accennato in precedenza, il carburante diesel è stato tradizionalmente il carburante preferito per le applicazioni di alimentazione di riserva commerciale e industriale (vedere Tabella 1). Tra i vantaggi del motore diesel c’è la sua elevata efficienza termica, che può produrre un basso costo di capitale per kW in applicazioni di grandi kW, in genere 150 kW o più. Poiché il carburante diesel deve essere immagazzinato in loco, i generatori alimentati a diesel possono anche fornire energia di riserva in aree remote che non beneficiano di un’infrastruttura per il gas naturale. Per lo stesso motivo, i segmenti di mercato con applicazioni mission-critical, come ospedali e call center dei servizi di emergenza, spesso scelgono generatori diesel perché il carburante in loco aiuta a garantire l'affidabilità. Infine, poiché il carburante diesel è stato utilizzato per così tanto tempo nelle applicazioni di alimentazione di riserva, c’è la percezione all’interno del mercato che i motori diesel siano i motori principali più affidabili per i sistemi di alimentazione di riserva.

Nonostante la sua diffusa accettazione, il carburante diesel presenta i suoi inconvenienti. Ad esempio, la Environmental Protection Agency degli Stati Uniti richiede l’uso di diesel a bassissimo contenuto di zolfo (ULSD) in tutte le applicazioni dei generatori di riserva. L'ULSD passa attraverso ulteriori processi di raffinazione, che lo rendono meno stabile del gasolio tradizionale. Se non sottoposto a manutenzione, il carburante diesel si degraderà nel tempo. Entro il primo anno di stoccaggio, subirà un'ossidazione, che si verifica quando gli idrocarburi reagiscono con l'ossigeno per formare un sedimento fine e una gomma. Se penetrati nel motore, questi contaminanti potrebbero intasare il filtro del carburante e gli iniettori del carburante. Allo stesso modo i microrganismi possono contaminare il carburante. L'acqua, che può entrare nel sistema di alimentazione sotto forma di condensa, favorisce la crescita di batteri e funghi. Questi microrganismi si nutrono effettivamente del carburante stesso. Se lasciati crescere, possono formare colonie gelatinose che possono anche intasare i sistemi di alimentazione. Inoltre, i loro rifiuti sono di natura acida, il che può portare alla corrosione del serbatoio del carburante.

Queste sono preoccupazioni significative nelle applicazioni di alimentazione di backup. Un generatore alimentato a diesel con un serbatoio dimensionato per 72 ore di funzionamento a pieno carico potrebbe facilmente impiegare circa 20 anni per bruciare un singolo serbatoio di carburante, presupponendo un livello di carico tipico del 60%, esercizio settimanale a vuoto e interruzioni di corrente medie di solo 4 ore all'anno. Tuttavia, questi problemi possono essere mitigati istituendo un piano continuo di test e manutenzione del carburante che rimuova regolarmente sia l'acqua che i sedimenti dal serbatoio del carburante. Per le applicazioni di emergenza, la manutenzione del carburante è richiesta dal codice NFPA 110: Standard per sistemi di alimentazione di emergenza e di standby. Questo tipo di programma di manutenzione si aggiunge al costo totale di proprietà del gruppo elettrogeno, che deve essere considerato. I lucidatori automatici di carburante, costituiti da una pompa e un sistema di filtraggio, aumentano il costo iniziale di un sistema di alimentazione di riserva, ma riducono i costi di manutenzione continua del carburante. I piani di manutenzione manuale sono più costosi nel lungo termine.