Generieke faalwijzen, faalfrequenties, en potentiële vervolgscenario’s van componenten voor de bepaling van de scheidingsafstanden

In het kader van de kwantitatieve risicoanalyse voor de berekening van de interne scheidingsafstanden (paragraaf 4.1.5) en risicoafstanden (paragraaf 4.1.6) voor de uitbating van waterstoftankstations  werden representatieve ongevalscenario’s ontwikkeld uitgaande van generieke faalwijzen (=een mogelijke manier waarop een systeem kan falen) en faalfrequenties (= het verwachte aantal keren dat een component of systeem zal falen over een bepaalde periode), en potentiële vervolgscenario’s voor verschillende componenten.

Faalwijzen en faalfrequenties:

Onderstaande Tabel 24 tot Tabel 29geven de generieke faalwijzen en -frequenties uit het Handboek Risicoberekeningen (Departement Omgeving, 2019) voor de componenten van het standaard waterstoftankstation zoals gehanteerd voor de berekening van de risicoafstanden (M-Tech, 2020). Voor de volledige uitwerking van de kwantitatieve risicoanalyse verwijzen we naar Hoofdstuk III.2 van de veiligheidsstudie van M-tech. Waar nodig, wordt onder de tabel een korte uitleg gegeven van de gebruikte terminologie.

Tabel 24: Generieke faalfrequenties voor ondergrondse en bovengrondse secties van een waterstoftansportleiding (M-Tech, 2020)

Tabel 25: Generieke faalfrequenties voor opslagdruktanks, gasflessen en cilinders (M-Tech, 2020)

Momenteel zijn er nog geen faalfrequenties beschikbaar specifiek voor waterstofslangen. Voor de verlading van gevaarlijke stoffen met behulp van flexibele slangen zijn in het Handboek Risicoberekeningen (Departement Omgeving, 2019) twee sets van faalfrequenties opgenomen, nl. faalfrequenties voor standaard slangen en faalfrequenties voor LPG-achtige slangen.

Tabel 26: Generieke faalfrequenties voor flexibele los- en verdeelslangen (M-Tech, 2020)

Flexibele losslang: Een slang die gebruikt wordt om waterstof te lossen op het station.

Flexibele verdeelslang: Een slang die verbonden is aan de dispenser en gebruikt wordt om een wagen te bevoorraden met waterstof.

Tabel 27: Generieke faalfrequenties voor koppelslangen (M-Tech, 2020)

Koppelslang: Een slang die gebruikt wordt om een tube-trailer of batterijvoertuig in verbinding te brengen met het vaste (stationaire) deel van het waterstoftankstation.

Wisseloperatie: Een aan- of afkoppeling van een los- of koppelslang.

Tabel 28: Generieke faalfrequenties voor compressoren (M-Tech, 2020)

Tabel 29: Generieke faalfrequenties voor lokale productie-eenheden (M-Tech, 2020)

Overzicht vervolgscenario’s:

Hieronder worden de vervolggebeurtenissen voor zowel instantane als continue vrijzettingen van gasvormig waterstof onder druk besproken. Een instantane vrijzetting omvat een catastrofaal scenario van een vaste druktank, cilinder of gasfles. Continue vrijzettingen houden verband met het optreden van lekken aan druktanks en cilinders of het falen van flexibele slangen, compressoren, leidingen of warmtewisselaars.

“Een catastrofale breuk van een drukhouder (druktank, gasfles of cilinder) waarin gasvormig waterstof onder druk wordt opgeslagen geeft aanleiding tot het optreden van een fysische explosie (zgn. druktankexplosie). Indien het catastrofaal begeven van de drukhouder gepaard gaat met een directe ontsteking van het vrijgezette gas ontstaat tevens een vuurbal. Wanneer het vrijgezette gas niet direct ontstoken wordt, kan dit zich in de omgeving verspreiden. Een uitgestelde ontsteking van de brandbare wolk die zich vormt in de omgeving kan aanleiding geven tot het optreden van een wolkbrand of een gaswolkexplosie.” (M tech, 2020)

Bij een continue vrijzetting van gasvormig waterstof onder hoge druk wordt een onderscheid gemaakt tussen open- en besloten ruimte:

• In een open ruimte geeft een continue vrijzetting met een directe ontsteking aanleiding tot het optreden van een fakkelbrand. Wanneer een directe ontsteking uitblijft, vormt zich een zeer turbulente jet in de omgeving. Een uitgestelde ontsteking van de jet of gaswolk leidt tot het optreden van een wolkbrand (flash fire) of een gaswolkexplosie.
• Bij een continue vrijzetting van waterstof in een besloten ruimte is enkel het scenario van een ingesloten gaswolkexplosie relevant voor het mensrisico. Bij een fakkelbrand in de ruimte zijn er buiten de ruimte immers geen relevante letale effecten te verwachten (M tech, 2020).

Onderstaande Tabel 30 geeft de scenario’s weer die kunnen optreden wanneer een vrijzetting van waterstofgas niet kan worden vermeden.

Tabel 30: Gevolgscenario's bij een instantane of continue vrijzetting van waterstof 

Hieronder worden de gevolgscenario’s kort toegelicht (Departement Omgeving, 2019):

• Vuurbal: Voldoende snel brandend vuur, zodat de brandende waterstofmassa opstijgt in de lucht als een wolk of bal.

• Wolkbrand: Brand ten gevolge van de ontsteking van een brandbare waterstof wolk waarin de vlamsnelheid onvoldoende is om een significante overdruk te produceren.

• Fakkelbrand: Verbranding van een waterstof mengsel dat met een significante stuwkracht uit een opening tevoorschijn komt.

• Fysische explosie: Explosie ten gevolge van het instantaan falen van een houder met een gas onder druk.

• Gaswolkexplosie: Explosie ten gevolge van de ontsteking van een brandbare wolk waarin de vlammen versnellen tot voldoende hoge snelheden om een significante overdruk te produceren.