Resistenza alle basse temperature e alle alte pressioni, design compatto e leggero: il PCHE di Shenshi Technology applicato alle navi portacontainer ultra-grandi a doppio combustibile GNL.

Le tendenze verso navi di dimensioni maggiori e una maggiore densità di potenza hanno imposto vincoli più stringenti in termini di spazio e peso in sala macchine. Il sistema di alimentazione del gas combustibile GNL (FGSS) deve svolgere l'intero processo in spazi ristretti e con un margine di carico limitato: pressurizzazione del GNL allo stato liquido a circa -162 °C, seguita da vaporizzazione, surriscaldamento alla temperatura richiesta dal motore principale e erogazione a pressione stabilizzata. Ciò impone requisiti rigorosi in termini di compattezza, leggerezza e affidabilità delle apparecchiature di scambio termico, mentre gli scambiatori di calore convenzionali richiedono solitamente dimensioni di installazione e peso strutturale maggiori per garantire prestazioni di trasferimento termico equivalenti. Di conseguenza, sono state introdotte nei sistemi FGSS navali apparecchiature di gestione termica compatte ed efficienti come gli scambiatori di calore a circuito stampato (PCHE).

Applicazione a bordo nave: nave portacontainer di grandi dimensioni a doppio combustibile LNG

Su una portacontainer a doppio combustibile GNL di dimensioni extra-large, il sistema PCHE, sviluppato e prodotto in modo indipendente da Shenshi Technology, è applicato all'impianto di alimentazione della nave. Costruita da un'importante azienda cantieristica cinese per un gruppo armatoriale internazionale di fama mondiale, la nave è stata classificata da un autorevole ente di classificazione internazionale ed è dotata di un serbatoio di GNL a membrana sovradimensionato. Un singolo rifornimento è sufficiente a soddisfare i requisiti di autonomia delle tipiche rotte oceaniche, rendendola uno dei modelli più rappresentativi di portacontainer a doppio combustibile GNL di grandi dimensioni attualmente disponibili.

Adottando una struttura a microcanali a tre flussi, il corpo centrale di questo scambiatore di calore a piastre (PCHE) è formato integralmente tramite un processo di saldatura a diffusione sottovuoto. Ciò elimina i componenti di tenuta tradizionali, come le guarnizioni, eliminando di fatto il rischio di perdite. La combinazione di prestazioni di trasferimento termico migliorate grazie ai microcanali e alla struttura integrata saldata a diffusione consente al PCHE di presentare un ingombro ridotto, un peso inferiore e una maggiore densità di potenza a parità di capacità di scambio termico. Per le applicazioni marine, la riduzione del peso dell'apparecchiatura diminuisce direttamente il carico dinamico sulle tubazioni e il carico strutturale statico sui relativi supporti, consentendo una maggiore flessibilità nella configurazione del sistema. Le sue dimensioni compatte liberano spazio di installazione e garantiscono un accesso più agevole per la disposizione delle tubazioni circostanti e per la manutenzione ordinaria.

Affrontare il problema del blocco da congelamento criogenico: PCHE si adatta a diversi combustibili marini a basse emissioni di carbonio.

Per far fronte ai rischi di formazione di ghiaccio nel vaporizzatore o di solidificazione del fluido causati dalle temperature estremamente basse del GNL, Shenshi Technology ha adottato una tecnologia brevettata a "strato intermedio" con microcanali per ottimizzare la distribuzione del campo termico e prevenire il superraffreddamento locale. Ciò evita efficacemente il blocco da congelamento, mantenendo al contempo elevate prestazioni di vaporizzazione e garantendo un funzionamento stabile a lungo termine del serbatoio.

L'adozione su larga scala di combustibili a basse e zero emissioni di carbonio sta ridefinendo le specifiche tecniche per la gestione termica navale. Grazie ai suoi punti di forza in termini di compattezza, leggerezza e affidabilità, il PCHE (Positive Thermal Energy Conversion) viene sempre più considerato come un'opzione per i sistemi di alimentazione del combustibile delle grandi navi alimentate a GNL.

Con l'impiego a bordo di combustibili a basse e zero emissioni di carbonio, tra cui metanolo e ammoniaca, i diversi sistemi di alimentazione impongono requisiti sempre più differenziati alle apparecchiature di scambio termico in termini di compattezza, compatibilità dei materiali e capacità antigelo. Le tecnologie avanzate di scambio termico rappresentate da PCHE estendono l'esperienza maturata nel settore del trasporto marittimo di GNL agli scenari di gestione termica navale per questi combustibili emergenti.