Nell'ambito del ciclo di produzione e trasporto del gas naturale (GN), un rigassificatore è un impianto industriale che permette di riportare il prodotto dallo stato liquido (GNL) utilizzato nel trasporto marittimo a quello gassoso utile per il trasporto terrestre e il consumo finale. Gli impianti di rigassificazione possono essere realizzati a terra oppure in alto mare (su strutture offshore) o su particolari navi dette "unità galleggianti di stoccaggio e rigassificazione" (o FSRU, dall'inglese Floating Storage and Regasification Unit).
Quando viene trasportato per mare il gas naturale subisce nel porto di partenza un processo di liquefazione per ridurre il volume del prodotto, che può essere così trasportato con maggiore efficienza e in condizioni di sicurezza (non essendo infatti infiammabile allo stato liquido). Il processo avviene mediante un forte abbassamento della temperatura, che viene portata al disotto della temperatura di ebollizione del metano, principale componente della miscela, che a pressione atmosferica è pari a −161,4 °C. Il gas liquefatto viene quindi imbarcato su speciali navi dette metaniere, dotate di cisterne criogeniche, che si occupano di mantenere il carico allo stato liquido sino al porto di destinazione, dove subisce il processo inverso per poter essere riportato in forma aeriforme e quindi immesso nelle condotte della rete di distribuzione.
Il processo di rigassificazione Il processo di rigassificazione viene avviato dopo l'attracco di una nave metaniera presso l'impianto di rigassificazione. Il gas normalmente viene trasportato in condizioni di pressione atmosferica e ad una temperatura di circa -163 °C; tuttavia, soprattutto quando si tratta di piccole navi, è possibile che il trasporto avvenga all'interno di serbatoi pressurizzati e dunque a temperature meno basse.
Il metano, ancora allo stato liquido, viene trasferito dalla nave ad un serbatoio di stoccaggio all'interno del rigassificatore, dove mantiene le medesime condizioni fisiche di trasporto. Successivamente viene inviato ad un vaporizzatore che, agendo sulla temperatura, effettua la gassificazione con l'espansione del gas, che torna allo stato naturale. La variazione di temperatura avviene in genere tramite lo scambio termico in fasci tubieri tra gas liquido e acqua di mare, che cede il proprio calore al gas; la pressione invece viene ridotta tramite l'espansione del gas in appositi serbatoi. A questo punto il gas può essere immesso nella rete di distribuzione nazionale.
Anziché disperdere inutilmente il "freddo" in mare, i rigassificatori possono essere abbinati ad impianti che prevedono l'uso di basse temperature (ad esempio stabilimenti di surgelazione di cibi), "riciclando" così l'energia frigorifera con notevoli risparmi energetici.
Tipologie di rigassificatori
Esistono varie tipologie di rigassificatori che sfruttando diverse soluzioni tecniche che permettono di adattarli secondo le varie esigenze dei siti in cui vengono costruiti.
Le tecnologie sono diverse ed hanno sicuramente per questo pregi e difetti che le distinguono. La soluzione onshore è la più economica ma richiede l'impegno di una certa superficie di un'area portuale o comunque di terraferma. Di solito questo tipo di impianti sono stati realizzati in grosse aree portuali (il caso del Giappone o della Spagna) oppure in complessi petroliferi o chimici costieri (il caso della Francia) non mancano tuttavia il caso di impianti costruiti su zone della coste in cui si è dovuto costruire il pontile di attracco partendo dal nulla (di nuovo la Spagna). Le due tecnologie offshore offrono più versatilità perché vengono realizzate in mare aperto e quindi risultano adeguate a situazioni in cui le coste sono densamente abitate e non esistono grossi porti. Per contro sono assai più costose e richiedono tempi di progettazione e di realizzazione maggiori.
La tecnologia più innovativa (Offshore Regasification Gateway), quella della nave rigassificatrice, sembrerebbe riuscire ad abbattere il costo dell'impianto: in prima approssimazione il costo di 2 navi rigassificatrici, necessarie a garantire un approvvigionamento analogo a quello di un impianto tradizionale di medie dimensioni, sarebbe uguale a quello dell'impianto stesso, con il vantaggio di includere in sé il costo delle navi altrimenti da calcolare a parte.
Onshore
È la tecnologia più diffusa e collaudata perché la prima ad essere sviluppata. Consiste nel realizzare in prossimità del mare (in genere all'interno o in prossimità di una grossa area portuale) dei serbatoi destinati ad accogliere il GNL (gas liquefatto). Tali serbatoi, costruiti con una struttura in cemento esterna più una metallica interna a forma cilindrica, sono collegati attraverso opportune condotte ad un pontile di attracco a cui ormeggia la nave metaniera che trasporta il gas in forma liquida. Il GNL viene pompato dalle navi metaniere ai serbatoio di stoccaggio, che operano normalmente a pressione atmosferica e a una temperatura di circa -160 °C. Dallo stoccaggio, il GNL viene pompato e in seguito riscaldato fino a tornare allo stato gassoso, prima di essere introdotto nelle tubazioni per la distribuzione. I gas sviluppati nei serbatoi di stoccaggio vengono compressi e ri-condensati.
Offshore GBS (Gravity Based Structure) Questa tecnologia è la più innovativa, il primo terminale al mondo di questo tipo è quello progettato da Aker Kværner per conto della società Adriatic LNG al largo di Rovigo, presso Porto Viro ed entrato in servizio nel 2009. Il rigassificatore terminale GNL Adriatico consiste in una struttura di cemento armato in cui sono alloggiati due serbatoi in acciaio. La struttura viene trasportata dal cantiere dove è costruita (semplicemente trainata sfruttando la spinta di Archimede dato che è in grado di galleggiare) sul luogo dove deve essere posizionata e viene affondata, cioè fatta adagiare sul fondo utilizzando un'opportuna zavorra. La struttura costituisce così una vera e propria isoletta artificiale a cui le navi metaniere possono attraccare e scaricare il gas. L'impianto che riporta il gas allo stato aeriforme è alloggiato sulla stessa struttura, assieme agli impianti ausiliari e agli alloggiamenti del personale di bordo. Un gasdotto sottomarino permette di collegare il rigassificatore alla costa e di far arrivare il gas alla rete sulla terraferma.
Offshore FSRU (Floating Storage Regassification Unit) A differenza della precedente questa tecnologia prevede la realizzazione di una struttura galleggiante in cui alloggiano i serbatoi per contenere il gas. La struttura galleggiante, che può anche essere una nave metaniera opportunamente adattata, viene ancorata permanentemente al fondo marino, lontano dalla costa e funziona da serbatoio galleggiante a cui attraccano le metaniere per scaricare il gas liquefatto che viene riportato allo stato gassoso a bordo dell'unità galleggiante. Un gasdotto collega la nave alla terraferma consentendo di immettere il gas nella rete gas. Questo sistema è stato applicato nel sito di Livorno dalla società Olt Offshorepartecipata dal gruppo E.ON con il 46,79%, E.ON è tra i più grandi gruppi energetici al mondo a capitale interamente privato.,e dal GRUPPO IREN con il 46,79%, multiutility quotata alla Borsa Italiana, che ha fatto ancorare a 22 km (12 miglia nautiche) dalla costa una nave cisterna. Il terminale galleggiante di rigassificazione di Livorno, FSRU Toscana (precedentemente denominata Golar Frost), è attualmente operativo e di proprietà della società Olt Offshore LNG Toscana.
Offshore Regasification Gateway La Excelerate Energy è una società texana produttrice di navi metaniere in grado di rigassificare a bordo, secondo una tecnologia sviluppata in proprio e commercializzata a partire dal 2006. La stessa nave funge quindi sia da vettore che, una volta giunta a destinazione, da impianto di rigassificazione. L'infrastruttura necessaria per la ricezione del gas aeriforme si limita ad una boa di ormeggio e scarico del metano, collocata al largo, dal quale si diparte un gasdotto sottomarino per veicolare il prodotto verso terra. La scelta di navi rigassificatrici riguarda anche il progetto di Gaz de France, proposto al largo delle coste delle Marche.
Valutazioni sulla loro realizzazione La costruzione dei rigassificatori è oggetto di valutazioni opposte di giudizio frapponendosi due diversi giudizi di merito: da un lato la necessità di ottenere maggiore capacità di approvvigionamento di gas, dall'altro i timori delle comunità locali. La prima è un'esigenza di natura economica, mentre la seconda riguarda tematiche di sicurezza e ambiente. L'impianto di rigassificazione, trattando gas altamente infiammabile in determinate condizioni desta parecchie preoccupazioni nelle comunità locali, che temono i rischi di esplosione nel caso di un incidente rilevante. Pertanto nella popolazione locale un rigassificatore è avvertito solamente come una minaccia all'integrità ambientale e fisica della zona.
Aspetti negativi Gli aspetti negativi sono legati soprattutto ai rischi potenziali dell'impianto stesso, in quanto atto a lavorare grosse quantità di metano altamente infiammabile: per questa ragione sono sottoposti alle direttive Seveso, ossia di impianti a rischio di incidente rilevante come per le raffinerie di petrolio. Sono stati condotti vari studi riguardo al rischio potenziale dei rigassificatori, la maggior parte di essi è legato a modelli teorici in quanto un reale incidente di grosse proporzioni (come quello più volte paventato dagli oppositori) non si è mai verificato.
L'energia sviluppata in un'eventuale esplosione è calcolabile se è nota la portata dell'impianto, ed è legata al lavoro di espansione del gas, che è il prodotto del volume medio trattato (dalla taglia dell'impianto) e del salto di pressione delle metaniere e la pressione atmosferica della rete di distribuzione del gas.
Due le criticità sollevate in merito alla reimmissione delle acque raffreddate e utilizzo del cloro. La prima (il GNL si trova alla temperatura di -160 °C) è legata alla tipologia di funzionamento cosiddetta "a ciclo aperto", dove il calore utile alla gassificazione del GNL proviene dall'acqua di mare. Tuttavia, questa differenza di temperatura si disperde rapidamente e si tratta di un fenomeno puramente locale, con l'acqua che ritorna alle condizioni originarie nell'arco di poche decine di metri dall'emissione. La seconda criticità è legata alla necessità di immettere cloro, che confluirà in natura, per impedire la naturale colonizzazione delle tubature da parte di alghe ed altre forme viventi. La quantità di cloro attivo immesso è inferiore alla soglia prescritta dalla legge italiana (0,1 mg/l - soglia 0,2 mg/l) ed è paragonabile alla quantità impiegata dagli stabilimenti balneari o dagli hotel sulla costa per lo svuotamento delle piscine.
Aspetti positivi Per quanto l'impianto presenti rischi potenziali di esplosione, la tecnologia in questo campo rende gli impianti piuttosto sicuri: non a caso gli incidenti che riguardano gasiere e impianti di rigassificazione sono esigui e poco significativi rispetto ad altri impianti come le raffinerie di petrolio.
Poiché il passaggio del gas da liquido a gassoso assorbe calore, si hanno a disposizione molte frigorie da utilizzare nell'industria del freddo come surgelati, frutta ecc., dal quale si possono abbattere i costi energetici fino al 40%. Oppure negli ambiti della ricerca e nella produzione di materiali ad alto valore tecnologico: superconduttori e nanotecnologie. Un aspetto quest'ultimo che offre la possibilità di interagire con le strutture scientifiche ed universitarie, con le positive ricadute occupazionali.