5 tips om de veiligheid van de waterstofinstallatie te waarborgen
1. Kies de juiste opslagtanks voor gecomprimeerde waterstof
Waterstof kan worden opgeslagen als gas of als vloeistof. De eerste optie vereist hogedruktanks (100-1000 bar of 1400-14.500 psi), terwijl voor opslag als vloeistof cryogene temperaturen vereist zijn. In dit artikel richten we ons op gecomprimeerd waterstofgas.
Om een optimale veiligheid van de waterstofinstallatie te garanderen, is het gebruik van tanks die zijn gebouwd met de juiste materialen van cruciaal belang.
Afhankelijk van het volume en de druk, moet één van vier typen drukvaten worden gebruikt voor de opslag van gecomprimeerde waterstof.
- Type I
Deze metalen tanks zijn meestal gemaakt van staal of aluminium. Ze zijn bestand tegen een geschatte maximumdruk van 175 bar (aluminium) tot 200 bar (staal). Tanks van het type 1 zijn goedkoop om te produceren, maar wegen veel omdat ze volledig uit metaal bestaan. Ze worden gebruikt voor het opslaan van vloeibaar en gasvormig waterstof.
- Type II
Deze metalen tanks zijn gemaakt van aluminium, maar zijn voorzien van draadwikkelingen rond de metalen cilinder. Deze wikkelingen kunnen bestaan uit glasvezel/aramide of koolstofvezel. Afhankelijk van het materiaal kunnen ze een maximale druk van 299 bar weerstaan.
Tanks van het type II wegen minder en zijn sterker, maar ook duurder.
- Type III
Deze tanks bestaan uit composietmaterialen met een metalen voering en kunnen een nog hogere druk weerstaan. Zo kan een aluminium/aramide tank een druk tot 438 bar weerstaan. Een aluminium/koolstofcomposiet daarentegen is zelfs bestand tegen een druk tot 700 bar. Daardoor zijn ze ook duurder.
- Type IV
Deze tanks bevatten geen metaal. Ze zijn volledig gemaakt van koolstofvezel met een polymeervoering. Ze kunnen een maximale druk van 700 bar weerstaan, ook al wegen ze minder dan andere typen. Het nadeel is dat het gebruik van veel koolstofvezel ze ook duurder maakt.
2. Kies de juiste materialen
Waterstof heeft een negatief effect op de mechanische eigenschappen van alle materialen. Het kan er bijvoorbeeld toe leiden dat metaal bros wordt. Dit kan op zijn beurt leiden tot een verlies van treksterkte, vervormbaarheid en breuktaaiheid en tot versnelde groei van vermoeidheidsscheuren.
De mate van deze aantasting is afhankelijk van het materiaal, de druk en temperatuur van de waterstof en de mechanische belasting. Dit betekent dat sommige materialen beter geschikt zijn dan andere.
Idealiter moeten de materialen worden getest om er zeker van te zijn dat ze onder de verwachte bedrijfsomstandigheden werken.
Als dat niet mogelijk is, zijn hier enkele materialen die vaak worden gebruikt:
- Austenitisch roestvast staal
- Aluminiumlegeringen
- Laaggelegeerd ferritisch staal
- C-Mn ferritisch staal
- Koperlegeringen
Anderzijds moeten de volgende materialen worden vermeden:
- Ferritisch en martensitisch staal van hoge sterkte
- Grijs, smeedbaar en kneedbaar gietijzer
- Nikkellegeringen
- Titaniumlegeringen
3. Kies de optimale locatie voor de installatie van waterstofopslagtanks
Voor de veiligheid van de waterstofinstallatie is het niet alleen van belang om het juiste opslagvat te kiezen, maar ook de optimale locatie om het vat op te stellen.
Hoewel de opslag van kleine waterstofcilinders binnenshuis mogelijk is, wordt dit niet aanbevolen voor grotere volumes.
Buitenopslag is veiliger in het algemeen en zelfs vereist voor het opslaan van grote waterstofvolumes, omdat het gas dan gemakkelijk kan wegvloeien in geval van een ongewild lek.
Hier volgen enkele kenmerken van een optimale locatie voor het opslaan van gecomprimeerde waterstof.
-Goede ventilatie om ophoping van waterstof te voorkomen
-Opstelling op veilige afstand van constructies en ventilatieopeningen
-Beschermd tegen verkeer of vallende voorwerpen
-Geen direct zonlicht en de omgevingstemperatuur mag niet hoger zijn dan 52 °C (~126 °F)
-Beveiligd tegen onbevoegde toegang
5 kenmerken van een optimale locatie voor de opslag van gecomprimeerde waterstof.
- Goede ventilatie om ophoping van waterstof te voorkomen
- Opstelling van het systeem op een veilige afstand van constructies en ventilatieopeningen
- Beschermd tegen verkeer of vallende voorwerpen
- Geen direct zonlicht en de omgevingstemperatuur mag niet hoger zijn dan 52 °C (~126 °F)
- Beveiligd tegen onbevoegde toegang
4. Voorkom dat waterstofgas zich ophoopt in een tank of behuizing
Zoals hierboven vermeld, is ventilatie zeer belangrijk bij het werken met waterstof.
Het zorgt ervoor dat het gas snel wordt afgevoerd en geen potentieel ontvlambaar mengsel kan vormen met de zuurstof in de lucht.
Omdat waterstof zo licht is, zal deze ophoping zich zeker voordoen in de buurt van het plafond van een ruimte of behuizing.
Hiermee moet rekening worden gehouden bij het ontwerpen van deze faciliteiten.
Dit betekent dat er goede ventilatie, detectie en controlemaatregelen voor hoge ruimtes nodig zijn.
Bovendien is het, omdat een waterstoflek nooit kan worden uitgesloten, ook belangrijk om vlam- en/of gasdetectoren en, idealiter, een brandbestrijdingssysteem te installeren.
Wanneer H2 vrijkomt in een luchtomgeving, zal het gas onmiddellijk stijgen en wel met een snelheid van 10 m/s. Het is dus een must om de H2-concentratie op het hoogste punt in de ruimte te detecteren. Ook moet daar voldoende ventilatie aanwezig zijn. De lucht moet op het hoogste punt uit de ruimte worden afgevoerd. Als u de detector op een lager punt in de ruimte plaatst, wordt het gedeelte van de ruimte boven de detector eerst gevuld met een te hoge concentratie waterstof, voordat het gas wordt gedetecteerd. Hetzelfde geldt voor de ventilatie. Als u lucht van bovenaf aanvoert en op een lager niveau afvoert, zult u H2 eenvoudigweg niet afvoeren. De ventilatiestroom moet van beneden naar boven lopen.
Tijdens normaal bedrijf is de ventilatie niet erg hoog. Alleen wanneer u gas boven in de ruimte detecteert, moet u onmiddellijk een enorme hoeveelheid lucht (gasmengsel) onttrekken. In nieuwe gebouwen voor de bouw van H2-trucks (die ook in dat gebouw worden gevuld) kan een gasdetector in de buurt van het dak worden geïnstalleerd (op meer dan 10 m hoogte), en wanneer gas wordt gedetecteerd, gaat het dak gewoon open.
5. Voorkom waterstoflekken
Lekken zijn een groot probleem voor werken met waterstof, aangezien dit een zeer klein element is, maar wel verantwoordelijk zijn voor een groot deel van de incidenten.
Een manier om ze te voorkomen, is het installeren van lekdetectoren, die regelmatig moeten worden onderhouden en getest. In ieder geval moeten regelmatig lektests worden uitgevoerd, met inbegrip van operationele controles van kleppen.
Twee populaire testmethoden zijn het gebruik van zeepbellenoplossing of een draagbare waterstofdetector. Naast regelmatige tests moeten operators van de installatie ook elke keer dat de verbindingen opnieuw worden gemonteerd, controleren op lekkage. Bovendien moeten de aansluitingen van het systeem worden gecontroleerd op tekenen van corrosie, erosie, scheuren, uitpuilen, blaasvorming, of een andere vorm van aantasting.
Gratis veiligheidshandleiding beschikbaar voor download
Afbeelding Download uw gratis PDF-checklist voor de veiligheid van waterstofinstallaties