Voorzien van een drukontlastingsysteem bij waterstofopslag containers

Beschrijving

Het belangrijkste veiligheidskenmerk van waterstofopslagsystemen (zowel voor voertuigen als voor stationaire tanken) zijn drukontlastingssytemen (ook wel Pressure Relief Devices – PRD’s genoemd). Een PRD is een veiligheidsmaatregel die beschermt tegen het falen van een opslagvat door een deel of de gehele inhoud van de tank vrij te geven in geval van hoge temperaturen, hoge drukken, of een combinatie van beide. Ze kunnen in de vorm van veiligheidskleppen, breekplaten of explosieluiken aanwezig zijn. Veiligheidskleppen worden zo dicht mogelijk tegen de opslagtank of in de opslagtank geplaatst. In geval van brand biedt een Thermally Activated Pressure Relief Device (TPRD) een geregelde afgifte van het gasvormige waterstof uit een hogedrukopslagcontainer om te voorkomen dat de wanden verzwakt worden door de hitte, wat kan leiden tot een catastrofale breuk. TPRD’s ventileren de gehele inhoud en sluiten de tank niet opnieuw af, noch wordt het waterstof opnieuw onder druk gezet. Waterstofopslagvaten en de TPRD’s die zijn blootgesteld aan een brand worden uit dienst genomen en vernietigd (Tretsiakova-McNally).

Indien explosieluiken worden geïnstalleerd en geactiveerd, dan wordt een vrijzetting niet vermeden, maar wordt de vrijzetting gecontroleerd (de risico’s hieraan verbonden worden uiteraard ook geëvalueerd) (Afdeling van het toezicht op de chemische risico's, 2015).

Figuur 41: PRD’s in de vorm van een (a) glazen bol en (b) bajonet (Tretsiakova-McNally)

Toepasbaarheid

Het installeren van een drukontlastingsysteem is toepasbaar op alle soorten waterstoftankstations waar gasvormig waterstof aanwezig is. Drukontlastingssystemen worden geïnstalleerd op drukgasopslagcontainers, gerelateerde distributieslangen in de buurt van belangrijke componenten, en bij elektrolyse- en stoomreformermodules^[1], als onderdeel van het veiligheidssyteem. In geval van processtoringen zoals overdruk veroorzaakt door bijvoorbeeld overvulling, blootstelling aan overmatige hitte, zal het systeem geactiveerd worden en het gas laten ontsnappen naar een veilige richting (in de meest voorkomende windrichting). Het gebruik van een TPRD om het catastrofaal falen van een cylinder bij brand of te hoge temperaturen te voorkomen is voor composietvaten niet eenduidig, omdat het faalgedrag van een composieten cylinder verschilt van dat van een stalen cylinder. Bij een composiet cyclinder smelt in principe het composiet materiaal tussen de composieten vezels. In de meeste gevallen zijn dit koolstofvezels die zelfs bij hoge temperaturen hun sterkte behouden. Het vat zal gaan lekken tussen de koolstofvezels, maar catastrofaal falen blijft uit (Marnix Van Berkum, persoonlijk communicatie, 2020).

Voordeel voor milieu/veiligheidsniveau

Een drukontlastingsysteem heeft als hoofddoel het vervullen van de eerste veiligheidsfunctie, namelijk processtoringen beheersen (VF1). Daarnaast verkleinen ze de te respecteren interne scheidingsafstanden en risicoafstanden op significante wijze. Voor meer gedetailleerde informatie hierrond verwijzen we graag naar de veiligheidsstudie van M tech.

Financiële aspecten

De kost van een drukontlastingssysteem is klein (enkele honderden euro’s) ten opzichte van de totale kost van een waterstoftankstation. Vaak zijn er wel bijkomende kosten, zoals bijvoorbeeld voor composietvaten die een beperkte snelheid van drukontlasting hebben. Daar kan delaminering ontstaan, en bij het ingrijpen van een TPRD zorgt dit ervoor dat de buffers niet meer veilig zijn en zullen vervangen worden (Marnix Van Berkum, persoonlijke communicatie, 2019).