Luis Castaño

A cura di Luis Castaño, leader protezione catodica e reti presso Kromschröeder.
Dall’intervento a SMART GRID DAYS 2025, 8 – 9 ottobre 2025.
In questo articolo ripercorriamo l’evoluzione dei sistemi di regolazione della pressione nelle reti gas, con un focus sul GOLEM-ZERO e sul suo sviluppo verso applicazioni di regolazione dinamica per l’iniezione di biometano.

Modulazione e regolazione dinamica

Prima di entrare nell’evoluzione dei sistemi di regolazione, è utile chiarire due concetti centrali: modulazione e regolazione dinamica.

Nelle reti di distribuzione del gas, la stabilità della pressione e della portata è fondamentale per garantire la sicurezza e la continuità della fornitura. Per raggiungere questo obiettivo, gli operatori utilizzano sistemi in grado di monitorare le condizioni della rete e di intervenire quando queste si discostano dai valori desiderati.

In questo contesto, è importante distinguere tra due concetti: la modulazione e la regolazione dinamica.
La modulazione consente di intervenire su pressione o portata per raggiungere e mantenere valori obiettivo definiti. È il contesto in cui si inserisce GOLEM-ZERO, come sistema di supporto alla regolazione della pressione e alla limitazione della portata.

La regolazione dinamica rappresenta un’evoluzione di questa logica. Oltre ad agire sull’impianto, il sistema analizza continuamente le condizioni di esercizio e adatta il proprio comportamento in tempo reale per mantenere la stabilità del processo.

Questa evoluzione è particolarmente rilevante nell’immissione di biometano, dove le variazioni di pressione e di portata possono compromettere la continuità della produzione e persino provocare l’interruzione dell’immissione.

Evoluzione dei sistemi di regolazione della pressione

L’evoluzione dei sistemi di upgrading della regolazione della pressione può essere suddivisa in quattro epoche.

• Negli anni ’60 e ’70: i sistemi elettromeccanici consentivano la modulazione tramite collegamenti cablati, affidabili ma limitati a installazioni geograficamente circoscritte.
• Negli anni ’80: con l’utilizzo delle linee telefoniche, si svilupparono sistemi pneumatici e sistemi per la variazione oraria della pressione, con una maggiore portata operativa, ma sensibili alle condizioni ambientali.
• Negli anni ’90 e nei primi anni 2000: evoluzione dei sistemi pneumatici grazie alla telefonia mobile,eliminando le restrizioni geografiche. Tuttavia, il consumo energetico risultava elevato.

Oggi: i sistemi elettromeccanici, come GOLEM, continuano a sfruttare la telefonia mobile e la telefonia satellitare. Tali sistemi riducono il consumo energetico e consentono l’integrazione con apparecchiature di diversi produttori.

Funzionalità della modulazione della pressione e della portata

Le funzionalità della modulazione della pressione sono tre:

• raggiungimento e mantenimento di un obiettivo di pressione
• limitazione della portata
• impostazione della pressione durante le fasce orarie giornaliere.

Modulazione della pressione

Il grafico sotto mostra la modulazione della pressione nel caso in cui si ottenga e si mantenga un certo valore, e rappresenta la pressione della rete rispetto al tempo.

Quando la pressione reale si discosta dal valore obiettivo, il sistema interviene con regolazioni progressive. Dopo ogni movimento, analizza l’effetto prodotto e decide se proseguire, correggere la direzione o fermarsi. L’obiettivo è riportare la pressione entro una fascia di tolleranza definita.

Se la funzione di mantenimento del valore di pressione è attiva, il sistema non effettuerà alcuna azione fino a quando il valore non uscirà dalla fascia denominata “banda morta”, evitando manovre non necessarie e riducendo l’usura delle apparecchiature.

Limitazione della portata

Nel grafico qui sotto, vediamo i valori della portata limitata e della banda morta.  La limitazione della portata consente di evitare il superamento di un valore massimo prestabilito. Quando la portata si avvicina alla soglia limite, il sistema interviene sulla sezione di passaggio e avvia una fase di analisi. Se la tendenza all’aumento continua, il sistema prosegue con ulteriori correzioni fino a riportare la portata fuori dalla zona critica.

Profilo settimanale della pressione

L’ultima funzionalità della modulazione della pressione è il profilo settimanale della pressione che prevede la definizione di un massimo di tre periodi giornalieri con una pressione impostata, oltre a una pressione predefinita per le ore non programmate.
In questo modo, la rete può adattare automaticamente il valore di pressione alle diverse condizioni operative previste nell’arco della settimana.

Proposta di regolazione dinamica

Le logiche di modulazione sviluppate per le reti di distribuzione gas trovano una nuova applicazione nell’iniezione di biometano. In questo scenario, le variazioni di pressione e portata possono incidere direttamente sulla continuità del processo, rendendo necessario un controllo più dinamico delle condizioni operative.

Durante gli Smart Grid Days del 2019, abbiamo avanzato una proposta di applicazione del sistema GOLEM per l’iniezione di biometano in rete. Quell’anno abbiamo assistito all’avvio del primo sistema di iniezione di biometano in rete in Spagna e constatato la problematica dell’iniezione di piccole portate in grandi reti. Al tempo, abbiamo presentato il grafico qui sotto, in cui si osservano le variabili di portata e di pressione, e i punti o fasce di condizioni estreme che il sistema di regolazione dinamica deve evitare.

Da qui nasce l’esigenza di una regolazione dinamica capace di monitorare pressione e portata e di prevenire le condizioni estreme che potrebbero compromettere la continuità dell’iniezione.

Funzionalità della regolazione dinamica per l’iniezione di biometano

Da allora, il sistema GOLEM-ZERO per l’iniezione di biometano si è evoluto fino a integrare tre funzionalità di regolazione dinamica:

• la limitazione della portata massima insieme all’aumento del flusso quando la portata scende sotto i valori minimi
• la riduzione del flusso per diminuzione della pressione di ingresso del biometano
• l’aumento del set point per aumento della pressione della rete.

Nel presente grafico della portata, si osserva il valore della portata massima registrata meno la tolleranza.

GOLEM-ZERO monitora continuamente la portata di immissione e interviene quando si avvicina ai limiti definiti. Quando la portata si avvicina alla soglia massima consentita il sistema riduce progressivamente la sezione di passaggio per evitare il superamento di tale limite. Allo stesso modo, quando la portata si avvicina al livello minimo operativo, il sistema tenta di aumentare la portata per ripristinare le normali condizioni di funzionamento.

Se invece il valore entra in una condizione di portata insufficiente, il sistema interrompe gli interventi e resta in analisi fino a quando le condizioni non consentono un ripristino stabile del funzionamento.

La stessa logica viene applicata alla pressione di ingresso del biometano, con l’obiettivo di evitare condizioni che possano ridurre o interrompere l’iniezione in rete.

Se la pressione di ingresso si avvicina al limite minimo, il sistema riduce l’iniezione per favorire il recupero della pressione. Se la tendenza al ribasso continua e la pressione entra in una zona insufficiente, il sistema sospende gli interventi e resta in analisi.

Se la pressione recupera, il sistema continua a modulare l’iniezione per riportare il processo in condizioni stabili. Se invece la pressione continua a diminuire fino ad avvicinarsi alla pressione di rete, l’iniezione può interrompersi e la portata può arrivare a zero.

L’ultima funzionalità integrata con GOLEM-ZERO riguarda l’incremento del set point in caso di aumento della pressione di rete. Quando la pressione della rete cresce, il sistema può aumentare progressivamente il set point per mantenere attiva l’iniezione ed evitare interruzioni del processo.

L’incremento prosegue finché le condizioni fisiche dell’impianto lo consentono.

Per approfondire nel dettaglio, è possibile scaricare il white paper completo.

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