26.07.2013 Views

Sikkerhedsforhold samt varetagelse af sikkerhedsmæssige aspekter ...

Sikkerhedsforhold samt varetagelse af sikkerhedsmæssige aspekter ...

Sikkerhedsforhold samt varetagelse af sikkerhedsmæssige aspekter ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<strong>Sikkerhedsforhold</strong> <strong>samt</strong> <strong>varetagelse</strong><br />

<strong>af</strong> <strong>sikkerhedsmæssige</strong> <strong>aspekter</strong><br />

i forbindelse med de øvrige projekter<br />

i Brintprogrammet<br />

Slutrapport<br />

Oktober 2003<br />

ENS j.nr. 1763/98-0019


<strong>Sikkerhedsforhold</strong> <strong>samt</strong> <strong>varetagelse</strong> <strong>af</strong><br />

<strong>sikkerhedsmæssige</strong> <strong>aspekter</strong> i forbindelse med<br />

de øvrige projekter i Brintprogrammet<br />

ENS j.nr. 1763/98-0019<br />

Slutrapport<br />

Oktober 2003<br />

Henrik Iskov<br />

Dansk Gasteknisk Center a/s<br />

Hørsholm 2003


Titel : <strong>Sikkerhedsforhold</strong> <strong>samt</strong> <strong>varetagelse</strong> <strong>af</strong> <strong>sikkerhedsmæssige</strong> <strong>aspekter</strong> i forbindelse med de<br />

øvrige projekter i Brintprogrammet<br />

Rapport<br />

kategori : Slutrapport<br />

Forfatter : Henrik Iskov<br />

Dato for<br />

udgivelse : Oktober 2003<br />

Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s<br />

Sagsnummer : 719.53/00; H:\719\53\Slutrapport okt2003_final.doc<br />

Sagsnavn : <strong>Sikkerhedsforhold</strong> <strong>samt</strong> <strong>varetagelse</strong> <strong>af</strong> <strong>sikkerhedsmæssige</strong> -<br />

For ydelser <strong>af</strong> enhver art udført <strong>af</strong> Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) gælder:<br />

• at DGC er ansvarlig i henhold til ”Almindelige bestemmelser for teknisk rådgivning & bistand (ABR 89)”, som<br />

er vedtaget for opgaven, med mindre andet <strong>af</strong>tales skriftligt.<br />

• at erstatningsansvaret for fejl, forsømmelser eller skader over for rekvirenten eller tredjemand gælder pr. ansvarspådragende<br />

fejl eller forsømmelse. Ansvaret er dog altid begrænset til maksimum 100% <strong>af</strong> det vederlag,<br />

som DGC har modtaget for den pågældende opgave. Rekvirenten holder DGC skadesløs for alle tab, udgifter<br />

og erstatningskrav, der måtte overstige DGC’s hæftelse.<br />

• at DGC skal - uden begrænsning - omlevere egne ydelser i forbindelse med fejl, mangler og forsømmelser i<br />

DGC’s materiale. Dette gælder dog ikke længere end 5 år fra opgavens udførelse.<br />

• at rekvirenten er ansvarlig for, at de iht. lov gældende sikkerheds- og arbejdsmiljøregler hos rekvirenten kan<br />

overholdes <strong>af</strong> DGC i forbindelse med opgavens udførelse. Såfremt DGC må standse, <strong>af</strong>bryde og/eller udsætte<br />

en opgave, fordi disse regler ikke kan overholdes, må rekvirenten bære DGC’s eventuelle ekstraomkostninger i<br />

forbindelse hermed.<br />

Marts 2000


DGC-rapport 1<br />

Indholdsfortegnelse Side<br />

1 Indledning .................................................................................................................................... 2<br />

2 Resume......................................................................................................................................... 3<br />

2.1 Generelt.................................................................................................................................. 3<br />

2.2 Projektspecifikt ...................................................................................................................... 3<br />

2.3 Slutrapport ............................................................................................................................. 4<br />

2.4 English summary ................................................................................................................... 4<br />

3 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> og myndighedsgodkendelse ved brintanvendelse til køretøjer...................... 6<br />

4 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Demonstration <strong>af</strong> brintbaseret brændselscellebus i København”,<br />

j.nr 1763/98-0002.......................................................................................................................... 42<br />

5 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Brintbil med forbrændingsmotor”, j.nr. 1763/98-0004 ........... 44<br />

6 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Brintbil med brændselscelle”, j.nr. 1763/98-0005................... 46<br />

7 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Letvægtslager til brintbil”, j.nr 1763/98-0011......................... 47<br />

8 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Metalhydridlager til brintbil”, j.nr 1763/98-0012.................... 48<br />

9 Formidling.................................................................................................................................. 49


DGC-rapport 2<br />

1 Indledning<br />

I forbindelse med gennemførelse <strong>af</strong> Brintprogrammet 1998-2000 blev der<br />

fra Brintudvalget lagt vægt på, at sikkerheden skulle prioriteres højt. For at<br />

styrke de <strong>sikkerhedsmæssige</strong> <strong>aspekter</strong> i projekterne blev det besluttet at<br />

gennemføre et særskilt sikkerhedsprojekt, der dels skulle opbygge en særlig<br />

videnbase omkring brinthåndtering og de <strong>sikkerhedsmæssige</strong> <strong>aspekter</strong> og<br />

dels skulle assistere de øvrige projekter mht. sikkerhedsforhold, herunder de<br />

særlige forhold, der bør iagttages ved brintanvendelse.<br />

Hørsholm, oktober 2003<br />

Henrik Iskov Bjarne Spiegelhauer<br />

Projektleder Afdelingschef<br />

Afdeling for Energiteknik og Sikkerhed Afdeling for Energiteknik og Sikkerhed


DGC-rapport 3<br />

2 Resume<br />

Projektet omfatter en generel udredningsdel og en projektspecifik del.<br />

2.1 Generelt<br />

• Generel udredning om sikkerhedstekniske <strong>aspekter</strong> ved brintanvendelse<br />

til køretøjer og tilhørende stationært udstyr.<br />

• Indsamle tilgængelig viden om sikkerheds<strong>aspekter</strong> ved brintanvendelse<br />

via litteratursøgning og Internet <strong>samt</strong> kontakt til udenlandske eksperter<br />

og myndigheder m.m.<br />

2.2 Projektspecifikt<br />

For hvert <strong>af</strong> de øvrige projekter i Brintprogrammet (Journal nr. 1763/98-<br />

0002, 0004, 0005, 0011 og 0012) ydes sikkerhedsteknisk rådgivning og bistand<br />

ved myndighedsbehandling<br />

• Medvirke ved behovsanalyse og opstilling <strong>af</strong> kravspecifikation. Opstilling<br />

<strong>af</strong> sikkerhedsrelaterede krav ud fra myndighedskrav og -<br />

standarder.<br />

• Medvirke til at <strong>af</strong>klare myndighedsforhold for de enkelte projekter.<br />

• Medvirke ved risikoanalyser. Indenlandsk ekspertise inden for risikoanalyse.<br />

Der er ydet bistand i risikogruppe-arbejdet med fagspecifik<br />

viden om gas/brint/sikkerheds<strong>aspekter</strong>.<br />

For projekt 1763/98-0002 er der følgende opgaver:<br />

• Myndighedsbehandling for etablering <strong>af</strong> brintbusdrift.<br />

• Sikkerhedsmæssig gennemgang <strong>af</strong> brintbusproduktion og udvikling.<br />

• I forbindelse med driftsfasen analyseret sikkerhedsrelaterede hændelser.<br />

Bortfaldet pga. forsinkelser i busprojektet, der har medført, at projektet<br />

ikke har kunnet <strong>af</strong>sluttes inden for Brintprogrammets tidsramme.<br />

• Generel undersøgelse <strong>af</strong> de <strong>sikkerhedsmæssige</strong> <strong>aspekter</strong> ved en bred<br />

implementering <strong>af</strong> brint i det københavnske bustransportsystem. Bortfaldet.


DGC-rapport 4<br />

2.3 Slutrapport<br />

Slutrapporten består hovedsageligt <strong>af</strong> to dele:<br />

• Generel viden om sikkerhed ved brintanvendelse. Herunder krav til<br />

komponent- og materialevalg. I forlængelse her<strong>af</strong> gennemgås relevante<br />

standarder og vejledninger <strong>samt</strong> myndighedskrav.<br />

• Sikkerhedsrådgivning <strong>af</strong> de enkelte brintprojekter. Der oplistes eksem-<br />

pler på den løbende kommunikation, der har været under projektforlø-<br />

bet.<br />

Den generelle sikkerhedsrapport er revideret ud fra tilbagemeldingerne på<br />

det tidligere udsendte udkast <strong>samt</strong> senere indhøstede erfaringer: ”Sikker-<br />

hedsforhold og myndighedsgodkendelse ved brintanvendelse til køretøjer”.<br />

Ud fra litteraturstudier og kontakt til danske aktører inden for tekniske gas-<br />

ser er der opsummeret en basisviden på området til gavn for alle øvrige aktører<br />

i Brintprogrammet.<br />

2.4 English summary<br />

The project is divided into two parts, i.e. a general review part and a project<br />

specific part.<br />

General<br />

• General review of s<strong>af</strong>ety aspects related to hydrogen driven vehicles<br />

and related stationary equipment.<br />

• Collecting available knowledge on s<strong>af</strong>ety aspects related to hydrogen<br />

utilization through literature studies, the Internet and international experts<br />

and authorities etc.<br />

Project specific<br />

For each of the other projects under the Danish hydrogen programme (ref.<br />

nos. 1763/98-0002, 0004, 0005, 0011 and 0012) consultancy concerning<br />

s<strong>af</strong>ety aspects as well as assistance during contact to authorities will be offered.<br />

• Participation in demand analysis and requirement specification. Specification<br />

of s<strong>af</strong>ety related requirements based on authority requirements<br />

and standards.


DGC-rapport 5<br />

• Clarification of authority conditions for each project.<br />

• Participation in risk analyses. National expertise on risk analysis has<br />

been involved. Also technical assistance regarding<br />

gas/hydrogen/s<strong>af</strong>ety aspects has been offered in the risk group work.<br />

The tasks in project 1763/98-0002 “Fuel cell bus in Copenhagen” are the<br />

following:<br />

• Contact to authorities regarding establishment of hydrogen bus operation.<br />

• Review of s<strong>af</strong>ety related aspects of hydrogen bus production.<br />

• During the operation phase, s<strong>af</strong>ety related incidents are to be analysed.<br />

This part of the project has been cancelled, as the bus was not ready<br />

within the time limit of the National Hydrogen Program, phase one.<br />

• General investigation of s<strong>af</strong>ety aspects related to a broad implementation<br />

of hydrogen utilisation in busses in Copenhagen. This part has<br />

also been cancelled.


DGC-rapport 6<br />

3 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> og myndighedsgodkendelse ved<br />

brintanvendelse til køretøjer<br />

Her bringes indholdsdelen <strong>af</strong> DGC’s rapport ”<strong>Sikkerhedsforhold</strong> og myndighedsgodkendelse<br />

ved brintanvendelse til køretøjer”, August 2000.<br />

1. Forord<br />

Nærværende rapport over sikkerheds- og myndighedsforhold er udarbejdet som et led i<br />

gennemførelsen <strong>af</strong> Energistyrelsens Brintprogram 1999.<br />

Sikkerhedsaspektet har ved fastlæggelsen <strong>af</strong> Brintprogrammet fået en høj prioritet. Rapporten<br />

skal ses som en grundlæggende introduktion til sikkerhedsaspektet ved gennemførelse<br />

<strong>af</strong> brintprojekter.<br />

Brintprogrammets deltagere takkes for kommentarer og bidrag ved udarbejdelsen <strong>af</strong> denne<br />

rapport. En særlig tak skal rettes til Allan Schrøder Pedersen, RISØ, og Jens Oluf Jensen,<br />

DTU, <strong>samt</strong> Carsten Sørig, Danmarks Gasmateriel Prøvning, og Niels-Anders Nielsen,<br />

Færdselsstyrelsen for konstruktive kommentarer til rapportudkastet.<br />

Hørsholm, august 2000<br />

Henrik Iskov Bjarne Spiegelhauer<br />

Projektleder Afdelingschef<br />

Afd. for Gasanvendelse Afd. for Gasanvendelse


DGC-rapport 7<br />

2. Erfaringer<br />

Alle har hørt om det brintfyldte luftskib ”Hindenburg”, der forulykkede ved brand som<br />

følge <strong>af</strong> antændelse via statisk elektricitet. Men hvor sikker eller farlig er brintanvendelse<br />

egentlig?<br />

En ide herom kan man få ved at gennemgå hidtidige erfaringer:<br />

2.1 Industriprojekter m.v.<br />

Ud over nogle få demoprojekter med brintdrevne køretøjer anvendes en del brint til rumfart,<br />

men langt den største del anvendes i industrien. Cirka 90% anvendes til ammoniakproduktion<br />

i forbindelse med kunstgødningsproduktion og til olier<strong>af</strong>finering. Yderligere 5%<br />

anvendes ved metanolproduktion, mens resten går til mange mindre anvendelser som fx<br />

brintkøling <strong>af</strong> kr<strong>af</strong>tværksgeneratorer og hydrogenering <strong>af</strong> fedt og olier i fødevareindustrien<br />

(fx i Danmark) /7/.<br />

Generelt anvendes brint i industrien med stor sikkerhed i de store procesindustrier, men<br />

alligevel er uheldsraten 5-20 gange højere end for naturgasanvendelse /4/.<br />

I /5/ og /6/ er der foretaget analyser <strong>af</strong> uheld ved brintanvendelse i projekter inden for industrien,<br />

rumfart og bil-demoprojekter. Man kan her<strong>af</strong> uddrage følgende tendenser og hovedårsager<br />

til uheld:<br />

• Mekaniske fejl i beholdere og rørsystemer mv., ofte grundet hydrogenskørhed eller<br />

fastfrysning<br />

• Reaktion med en forurening (fx luft i systemet)<br />

• Funktionsfejl i sikkerhedsudstyr<br />

• Fejlbetjening<br />

• Fejl i fordampersystem (ventilfejl eller utilsigtet antændelse/brand /eksplosion)<br />

• For lille renhed <strong>af</strong> brinten<br />

• Uheld ved udluftning eller udstødning grundet utilstrækkelig ventilation eller utilsigtet<br />

tilbagestrømning <strong>af</strong> luft ved udluftning<br />

• Uheld ved purging (skylning og fyldning med inaktiv gas)<br />

En større amerikansk undersøgelse <strong>af</strong> brintuheld i industrien viser, at 80% <strong>af</strong> uheledene<br />

medfører antændelse, hvor<strong>af</strong> 65% var eksplosioner /5/.<br />

Samtidig viser det sig, at ikke detekterede brintlækager har været involveret i 40% <strong>af</strong> alle<br />

brintuheld /5/, hvilket indikerer, at hydrogendetektorer koblet til alarmer og/eller aktiv<br />

ventilation bør overvejes.<br />

2.2 Større rørsystemer/brintnet<br />

Verden over er der opsamlet en lang række erfaringer med brint i rørsystemer. De ældste<br />

anlæg er fra trediverne og fungerer stadigvæk. Udstrækningen er fra få kilometer og op til<br />

omkring 300 kilometer.


DGC-rapport 8<br />

Nettene har i de fleste tilfælde været anvendt til at forsyne store proces-industriområder<br />

med brint til procesbrug.<br />

En oversigt er fundet i /1/, se Figur 1.<br />

Det fremgår <strong>af</strong> Figur 1, at de to betydeligste brintnet er nettene ved Chemische Werke Hülls<br />

og Air Liquide på henholdsvis 215 og 290 km.<br />

Disse anlæg vil blive beskrevet lidt nærmere i det følgende:<br />

Rørnettet ved Chemische Werke Hülls blev, som det fremgår <strong>af</strong> Figur 1, startet i 1939 til<br />

distribution <strong>af</strong> brint til 12 forbrugere og 2 producenter. Før hver <strong>af</strong>tager renses gassen til<br />

den krævende renhed. Anlægget er omkring 215 km langt med diametre på 150-300 mm<br />

udført i sømløse stålrør. Driftstryk op til 25 bar. Drift og vedligehold <strong>af</strong> hele nettet er centraliseret<br />

og foregår kontinuerligt. Nettet er i drift over 8500 timer om året /2/.<br />

Rørnettet ved Air Liquide består <strong>af</strong> flere delnet på i alt 290 km og med en diameter omkring<br />

100 mm. Driftstrykket er 65-100 bar. I en del <strong>af</strong> rørsystemet transporteres urenset brint og i<br />

den øvrige del brint <strong>af</strong> særlig renhed, 99,996%-vol. /2/. Drift og vedligehold <strong>af</strong> hele rørsystemet<br />

foregår som hos Hülls centraliseret og varetages <strong>af</strong> Air Liquide.<br />

I forbindelse med det på Figur 1 nævnte ICI rørsystem i England har man siden starten <strong>af</strong><br />

1970’erne h<strong>af</strong>t et stort undergrundsbrintlager (kaverne <strong>af</strong> udvasket salthorst) på ca. 2 mio.<br />

m 3 . Her lagres brint ved 50 bar. Temperaturniveauet skal holdes tæt på omgivelsestemperaturen<br />

for at undgå spændingsrevner i saltvæggene /2/.


DGC-rapport 9<br />

Sted Rørmateriale Antal driftsår Diameter [mm] Længde [km] Tryk (kPa)<br />

Air Products, Texas, USA Konverteret natur-<br />

gasrør (stål)<br />

& gassens renhed<br />

>10 114,3 8 5.500 – Ren H2<br />

Air Products, Texas, USA Stål, Schedule 40 >8 219,0 19 1.400 – Ren H2<br />

Air Products, Houstonområdet,<br />

USA<br />

- Siden 1969 114,3 – 324 100 345 - 5.516 (ren H2)<br />

L’Air Liquide, Frankrig Kulstofstål, sømløs Siden 1966 Forskellige størrelser 290 6.484 – 10.00 kPa,<br />

ren og uforarbejdet<br />

Chemische Werke Hüls* AG Sømløs, tilsvarende >45 (begyndt 1938) 168,3 – 273 215 Op til 2.500; rågas<br />

– Marl., Tyskland<br />

SAE 1016 stål<br />

(årlig produktion =<br />

300 x 10 6 m 3 )<br />

NASA-KSC, Florida, USA 316 SS (austenitisk) >16 50 1,6 – 2 42.000 kPa<br />

Syd<strong>af</strong>rika - - - 80 -<br />

Los Alamos, New Mexico, 5 Cr-Mo (ASME >8 30 6 13.790 ren<br />

USA<br />

A357 Gr. 5)<br />

Cominco, British Columbia, Kulstofstål (ASTM Siden 1964 5 x 8,8125 WT 06 >30.000; 62-100%<br />

Canada<br />

210 – sømløs)<br />

ren H2<br />

ICI Billingham, England Kulstofstål - - 15 30.000 kPa; ren<br />

Gulf Petroleum Canada, Kulstofstål – sømløs, - 168,3 16 93,5% H2; 7,5%<br />

Varennes/Petromont til<br />

Montreal East<br />

Schedule 40<br />

metan<br />

Air Products, Sarnia (fra Dow<br />

til Amoco)<br />

- - - ca. 3 -<br />

Rockwell Int’l. S Susana SS – 316 >10 250 - >100.000 kPa;<br />

Mountain, NW Los Angeles,<br />

USA<br />

ultraren<br />

AGEC, Alta. Canada API 5LX X42 Siden 1987 273 x 4,8 WT 3,7 5.790 kPa – 99,99%<br />

ren<br />

NB: Alle rørledninger er i drift, bortset fra Cominco-rørledningen, som står standby, og Los Alamos-rørledningen, der er blevet<br />

opgivet.<br />

* Nu 2 rørledninger – 1 med 98-99% renhed, 1 med ca. 95% renhed (McCann, Pers. Comm.)<br />

Figur 1 Oversigt over etablerede brintrørssystemer frem til år 1990<br />

Erfaringer gennem over 20 år viser, at dette lager har fungeret sikkert, økonomisk og miljømæssigt<br />

acceptabelt. Tallene har været inden for måleusikkerheden.<br />

Der er gennemgående tale om meget positive driftserfaringer med de i Figur 1 viste eksempler<br />

på etablerede net. Der er ikke rapporteret om uheld på disse rørsystemer /3/.<br />

2.3 Erfaringerne og det danske brintprogram<br />

Ved vurdering <strong>af</strong> de hidtidige erfaringer med brintanvendelse i industrien er det væsentligt<br />

at gøre sig klart, at man i industrien har stor ekspertise og indarbejdede rutiner ved brinthåndtering<br />

opnået efter mange års erfaring.<br />

Det vil formentlig ikke være tilfældet for <strong>samt</strong>lige <strong>af</strong> Brintprogrammets aktører, og der er<br />

derfor grund til at udvise ekstraordinær forsigtighed, når demoprojekter skal iværksættes.


DGC-rapport 10<br />

3. Brints karakteristika (gasformig)<br />

I det følgende vil hovedsagelig de forhold, der har sikkerhedsmæssig betydning, blive beskrevet.<br />

Der vil blive sammenlignet med tilsvarende egenskaber for mere almindelige<br />

brændstoffer som benzin og naturgas.<br />

Kort sagt:<br />

• Brint er lettere end alle andre stoffer.<br />

• Brint har ved rumtemperatur en meget lav densitet i forhold til luft og dermed stor opdrift.<br />

• Brint diffunderer hurtigere gennem luft end andre gasformige brændsler.<br />

• Brint er farveløs, lugtfri, smagsløs og umiddelbart ugiftig.<br />

• Brints antændelsesområde dækker over meget store koncentrationsforskelle.<br />

• Brintflammen er usynlig i dagslys.<br />

• Brints tændenergi er ved visse koncentrationer meget lav. Ved en koncentration på 15-<br />

45% ligger den på 10-20% <strong>af</strong> benzins tændenergi.<br />

• Brints flammehastighed er i visse koncentrationer højere end andre brændslers.<br />

• Brints antændelsestemperatur er væsentlig højere end fx benzins.<br />

• Brint er detonerbart over et stort koncentrationsområde, når det er indelukket - men<br />

ellers er det svært.<br />

I oversigtsform /4/:<br />

Brint Naturgas Propan Benzin<br />

Opdrift (rel. massefylde) 0,07 0,55 1,52 4<br />

Diffusion (cm 2 /s) 0,61 0,16 0,10 0,05<br />

Nedre tændgrænse (% i luft) 4 4 2 1<br />

Min. tændenergi (mJ) 0,02 0,29 0,3 0,24<br />

Do. Ved nedre tændgrænse 0,3 0,3 0,3 0,3<br />

Selvantændingstemperatur min. (°C) 520 630 450 230<br />

Detonationsgrænse, nedre (konc. % i<br />

luft)<br />

13-18 6,3 3,1 1,1<br />

Flammehastighed (m/s) 2,7 0,37 0,47 0,3<br />

Når man skal vurdere risikoen for antændelse ved lækager, er det først og fremmest opdrift,<br />

diffusion, nedre tændgrænse <strong>samt</strong> tændenergi, der betyder noget. For de tre førstnævnte<br />

parametres vedkommende kan dette illustreres således, se Figur 2.


DGC-rapport 11<br />

Figur 2 Illustration <strong>af</strong> antændelsesrisiko. Afbildning <strong>af</strong> opdrift, diffusion og nedre<br />

tændgrænse. De største værdier er mest sikre, dvs. mht. disse parametre er<br />

brint mest sikkert!! /4/<br />

Brints tændenergi varierer usædvanlig meget som funktion <strong>af</strong> koncentrationen. Ved lave og<br />

høje koncentrationer er den på niveau med de øvrige brændsler til køretøjer såsom benzin<br />

og naturgas, men i det mellemliggende område falder tændenergien op til en faktor 100. Se<br />

Figur 3.<br />

Som tidligere nævnt viser erfaringer, at der sker antændelse <strong>af</strong> brint i 80% <strong>af</strong> de registrerede<br />

driftsuheld, og størstedelen medfører eksplosion, dvs. en deflagration eller en detonation * .<br />

Dette indikerer, at brints lave tændgrænse i et stort koncentrationsområde i praksis medfører<br />

en øget risiko for antændelse - til trods for at de øvrige betydende parametre indikerer<br />

det modsatte.<br />

* Ved deflagration, der det mest almindelige, foregår flammeudbredelsen med under lydhastighed<br />

og maks tryk er 8-9 bar. Ved detonation sker udbredelsen over lydhastighed og<br />

maks. tryk kan være op til cirka 20 bar. Væsentlig mere ødelæggende end deflagration.


DGC-rapport 12<br />

Figur 3 Tændenergi som funktion <strong>af</strong> brint/metanandel i luft<br />

Når man skal vurdere risikoen for detonation, er det først og fremmest nedre detonations-<br />

grænse, opdrift, diffusion og flammehastighed, der betyder noget. Disse størrelser kan lige-<br />

ledes illustreres med en polygon i et koordinatsystem, hvor de sikreste værdier er de største.<br />

Derfor er der <strong>af</strong>bildet den inverse flammehastighed. Se Figur 4.


DGC-rapport 13<br />

Figur 4 Illustration <strong>af</strong> detoneringsrisiko for forskellige brændsler. Det ses, at brint<br />

har mindst sandsynlighed for at nå en detonerbar gassky. Såfremt en eksplosion<br />

opstår, er der dog størst sandsynlighed for, at en brintsky overgår<br />

fra deflagration til detonation. /4/.<br />

Konklusion: Ved en sammenligning <strong>af</strong> brændslerne naturgas, propan, brint og benzin i<br />

køretøjer når man overraskende frem til, at brint mht. detonation er mere sikker end benzin<br />

og propan og naturgas /4/. Omkring risiko for antændelse <strong>af</strong> udslip vurderes brint samlet<br />

set at være mindre sikkert, når der er tale om større udslip på grund <strong>af</strong> den lave tændenergi<br />

i et stort område. Når der er tale små, langsomt sivende utætheder, vurderes brint at være<br />

mere sikkert end de øvrige brændsler på grund <strong>af</strong> brints opdrifts- og diffusionsegenskaber.<br />

Forudsat at der altid er en passende ventilation! Positive faktorer for sikkerheden under<br />

realistiske drifts- og uheldsforhold er brints stærke opdrifts- og spredningsegenskaber,<br />

relativt høje tændgrænse og detonationsgrænse. De negative faktorer for sikkerheden: lav<br />

tændenergi, stort antændelsesområde, høj flammehastighed og detonationsvillighed vurderes<br />

i gennemtænkte uheldsscenarier for mere eller mindre betydende.


DGC-rapport 14<br />

4. Materialevalg<br />

4.1 Brintskørhed<br />

Brintskørhed er fundet i tre former /10/, der også kan være kombineret:<br />

• Miljørelateret skørhed er fundet i metalliske materialer, hvor der er plastiske deformationer<br />

og påvirkning <strong>af</strong> gasformig brint. Der opstår overfladerevner og øget sprødhed.<br />

• Intern hydrogenskørhed pga. absorberet brint i metalliske materialer. Materialenedbrud<br />

sker indefra og uden varsel.<br />

• Skørhed pga. at brint reagerer med elementer i metalliske materialer og danner hydrider.<br />

Fx kan brint reagere med kulstof i stål og danne metan. Omsætningshastigheden øges<br />

ved højere temperaturer, over 20 grader C.<br />

Jo højere renhed <strong>af</strong> brint, desto mere udsat er stål for brintskørhed. Højt legeret stål er mere<br />

udsat for brintskørhed end lavt legeret stål. Svejsninger er ofte udsat for brintskørhed. Efterfølgende<br />

udglødning kan bedre situationen. Svejsekrav kan findes i fx ASME B31.3.<br />

4.2 Anvendelige materialer til gasformig brint<br />

For flydende brint gælder særlige forhold, der ikke vil blive behandlet her.<br />

Generelt <strong>af</strong>hænger det optimale valg <strong>af</strong> driftsforholdene.<br />

Tilladelige spændinger kan findes i standarder som ASME B31.3, se <strong>af</strong>snittet om standarder<br />

m.m. Typisk vil den tilladelige spænding ligge under 50% <strong>af</strong> flydespændingen.<br />

4.2.1 Metalliske materialer<br />

Metalliske materialer med fladecentreret gitterstruktur fx austenitisk rustfast stål, alulegeringer,<br />

kobber og legeringer her<strong>af</strong> regnes for velegnet. Visse typer <strong>af</strong> austenitisk rustfast<br />

stål i 300 serien er ikke stabiliserede og kan under høj belastning ændre struktur til<br />

martensitisk og blive mere sprøde. De bør derfor ikke anvendes.<br />

Almindeligt kulstofstål kan anvendes til gasformig brint ved rumtemperatur.<br />

Til brug ved meget lave temperaturer kan anvendes nikkellegerede ståltyper, der dog skal<br />

udvælges efter det ønskede temperaturområde.<br />

Der foreligger en særdeles omfattende viden inden for området optimalt materialevalg til en<br />

given brintanvendelse. En tilgang hertil kan findes i /10/.<br />

4.2.2 Plast m.m.<br />

PTFE kan anvendes til fx ventilsæder og godt beskyttede pakninger i øvrigt. Bl.a. bør de for<br />

at undgå udflydning være helt omsluttet.<br />

4.2.3 Pakningsmaterialer i øvrigt<br />

Nasa har i /11/ anført en række velegnede materialer. I øvrigt bør pakningsleverandøren<br />

sk<strong>af</strong>fe dokumentation for anvendeligheden i forhold til brint.


DGC-rapport 15<br />

4.2.4 Smøremidler<br />

Brint påvirker visse smøremidler på utilsigtet vis. Forsøg udført i slutningen <strong>af</strong> 70’erne,<br />

hvor et rørsystem beregnet til naturgas i stedet blev fyldt med brint i seks måneder, viste<br />

tydelige forandringer i diverse smøremidlers egenskaber. Derfor bør der sk<strong>af</strong>fes leverandørdokumentation<br />

for eventuelle smøremidlers anvendelighed.<br />

4.3 Ikke anvendelige materialer<br />

Støbejern, lavt legeret stål, krom, molybdæn, niobium, zink og de fleste metalliske materialer<br />

med rumcentreret gitterstruktur bør især ikke anvendes ved kryogene temperaturer.<br />

Styrkeegenskaberne for de sidstnævnte materialer er stærkt temperatur<strong>af</strong>hængige.<br />

Metaller og plast med lavt smeltepunkt skal anvendes med omtanke, idet disse ved brand<br />

hurtigt nedbrydes og dermed kan medvirke til at forøge udslip og brand.


DGC-rapport 16<br />

5. Basale sikkerhedsforhold<br />

5.1 Forebyggelse <strong>af</strong> lækager<br />

Alle systemkomponenter bør udformes, så lækagemuligheder reduceres. Dette kan bl.a. ske<br />

ved:<br />

• Korrekt materialevalg. Metaller med lavt smeltepunkt eller plast og elastomerer bør så<br />

vidt muligt undgås i brændstofsystemet, da de ved brand hurtigt bliver defekte og forøger<br />

udslip. Se endvidere Afsnit 4.<br />

• Tætte samlinger, dvs. gevindsamlinger og almindelige flangesamlinger er uheldige.<br />

Største sikkerhed mod utætheder opnås via svejste eller ”hård”-loddede samlinger.<br />

• Ventiltyper bør vælges med høj tæthed i lukket tilstand og lille mulighed for pakningssvigt.<br />

Pakningsløse ventiler bør overvejes.<br />

5.2 Detektering <strong>af</strong> brintlækager<br />

Ved naturgasanvendelse til køretøjer kræves normalt ikke (fx ikke <strong>af</strong> den amerikanske<br />

færdselsstyrelse DOT) lækdetektorer, idet gassen jo er forsynet med et effektivt sporstof,<br />

der ved en helt ufarlig koncentration advarer om udslip. Brint er så vidt vides hidtil aldrig<br />

forsynet med et lignende sporstof, idet stoffets indhold <strong>af</strong> svovl ville deaktivere de katalytiske<br />

dele <strong>af</strong> brændselscellen. Derfor bør brintdetektorer overvejes anvendt i såvel køretøj<br />

som eventuel garage, såfremt den er <strong>af</strong>lukket. Detektorerne kan kobles til alarmer og evt.<br />

åbning <strong>af</strong> vinduer eller aktivering <strong>af</strong> ventilation. Se også <strong>af</strong>snittet om instrumentering.<br />

5.3 Gnistforebyggelse<br />

Så vidt muligt bør brintførende komponenter og forbindelser holdes fysisk adskilt fra alle<br />

elektriske komponenter, herunder batterier, elmotorer og ledninger. Det gælder både stationære<br />

anlæg og køretøjer. For stationære anlæg angiver Stærkstrømsreglementet krav om<br />

eksplosionssikkert udstyr.<br />

Jording bør konsekvent gennemføres - på korrekt vis. Gnistforebyggelse er uddybet i Afsnit<br />

7.2 Eludrustning.<br />

5.4 Servicering <strong>af</strong> brintanlæg (mobile og stationære)<br />

• Særligt indrettet værksted<br />

• Særligt instrueret personale<br />

• Gnistsikkert eludstyr og andet værktøj<br />

• Princip med jording før berøring<br />

• Purging med inaktiv gasart før og efter adskillelse


DGC-rapport 17<br />

6. Risikoanalyse<br />

6.1 Generelt<br />

Risikoanalyse er en disciplin, der normalt gennemføres i forbindelse med større potentielt<br />

risikable anlæg, som visse procesanlæg og atomkr<strong>af</strong>tværker. Efterhånden er de blevet mere<br />

almindelige. Fx er det et krav i Maskindirektivet, at der skal udføres risikoanalyser. En<br />

analyse kan dog udføres på mange niveauer og i forskellige faser <strong>af</strong> et projektforløb.<br />

En typisk fremgangsmåde kunne være: Man udfører en indledende analyse <strong>af</strong> designet og<br />

finder herved ofte nogle svagheder, hvor designet skal ændres. Herefter udføres en fornyet<br />

analyse osv. frem til det endelige design. Ligeledes udføres risikoanalyser <strong>af</strong> driftsforhold<br />

som opstart og nedlukningsprocedurer <strong>samt</strong> analyser <strong>af</strong> nødprocedurer.<br />

I ”rigtige” risikoanalyser sættes vurderede sandsynligheder på alle tænkelige hændelser, og<br />

der opstilles risikotræer for mulige hændelsesforløb, hvor der kan beregnes sandsynligheden<br />

for en vilkårlig hændelse. Ud fra krav til hvor stor en risiko, der kan accepteres (fx for<br />

en alvorlig ulykke på et A kr<strong>af</strong>tværk), ændres og genberegnes på systemet, indtil ingen<br />

hændelser har en sandsynlighed, der overstiger den ønskede værdi.<br />

For mindre og enklere anlæg anvendes ofte en mere enkel analyse, hvor man undlader at<br />

sætte (spekulative) sandsynligheder på hændelserne og derfor heller ikke regner på de<br />

kombinerede sandsynligheder.<br />

I det følgende opregnes en oversigt over risici i forbindelse med drift <strong>af</strong> brintdrevne køretøjer.<br />

Tiltag til modvirkning her<strong>af</strong> foreslås. Inspiration til gennemgangen er hentet i /4/ og /8/.<br />

Afsnittet er tænkt som inspiration til konceptudformning og indledende risikoanalyse. Som<br />

et yderligere eksempel er vedlagt en indledende analyse <strong>af</strong> en fyldestation for gasformig<br />

brint hentet i /4/, se Bilag 1.<br />

6.2 Risikotyper<br />

• Brand og eksplosion<br />

Omfanget vil <strong>af</strong>hænge <strong>af</strong> brændselsudslipshastighed, spredningshastighed og brandkarakteristik.<br />

• Fysiologiske risici<br />

Herunder regnes påvirkninger fra varme og fysisk overlast (overtryk ved eksplosion).<br />

6.3 Design og risici<br />

6.3.1 Brændstoftank<br />

Under normal drift kan lækager opstå ved:<br />

• Statisk fejl.<br />

• Træthed/udmattelse. Ses især, når der er anvendt kompositmateriale.<br />

• Korrosion eller ætsning, fx fra batterisyre.<br />

• Ældning. Specielt for kunststoffer. Fx fra UV-stråler.<br />

• Svigt <strong>af</strong> trykbegrænser/sikkerhedsventil.


DGC-rapport 18<br />

Især svigt <strong>af</strong> tryk<strong>af</strong>lastning må anses som en realistisk mulighed. Der kan anvendes<br />

sprængplader, smeltesikringer (en prop, der løsnes ved en bestemt temperatur) og/eller<br />

almindelig fjederbelastede sikkerhedsventiler. De gennemgående erfaringer fra LPG og<br />

naturgasanvendelse til køretøjer er, at smeltesikringer medfører færrest fejl. I et nyt udkast<br />

til standard for brintanlæg på køretøjer /12/ foreskrives smeltesikringer (aktiveret ved<br />

110°C) for højtrykstanke.<br />

Under uheld kan lækager opstå ved:<br />

• Ydre påvirkning: Kollision, passage <strong>af</strong> for lav bro, værkstedshåndtering.<br />

• Brand.<br />

• Sabotage: Fx beskydning.<br />

Brændstoftanken bør placeres og orienteres så tilslutningsarmaturet på tanken er beskyttet<br />

mod at blive slået <strong>af</strong> ved kollision. Af brandsikkerhedsgrunde bør tanken placeres adskilt<br />

fra resten <strong>af</strong> brændstofsystemet.<br />

6.3.2 Brændselscelle<br />

Lækagedetektering i brændselscellestakken kan advare om kritisk forøgelse <strong>af</strong> de småhuller,<br />

der ofte findes i de enkelte membraner. Det kan fx ske i form <strong>af</strong> temperaturovervågning<br />

hen over cellestakken. (Større huller vil føre til en temperaturstigning grundet lokal forbrænding<br />

<strong>af</strong> brint). Herved er der mulighed for at bypasse defekte dele <strong>af</strong> stakken uden<br />

nedlukning, <strong>samt</strong>idig med at en risikabel situation kan forhindres i at udvikles.<br />

6.3.3 Optankningssystem<br />

6.3.3.1 Fyldningsgrad <strong>af</strong> brændstoftank<br />

Det er meget vigtigt at have et pålideligt system til sikring <strong>af</strong>, at der hverken fyldes for lidt<br />

eller for meget i tanken. For stor fyldning kan medføre overbelastning <strong>af</strong> tanken eller udløsning<br />

<strong>af</strong> sikkerhedsventilen og dermed forøget brandrisiko. For lille opfyldning betyder<br />

primært mulighed for uheldige tr<strong>af</strong>ikale situationer, såsom at løbe tør for brændstof.<br />

Der bør endvidere overvejes indført en overvågning og sikring <strong>af</strong> et minimumstryk i tanken,<br />

når den er næsten tom, idet der ellers kan være risiko for luftindtrængning og dermed<br />

mulighed for eksplosiv gasblanding.<br />

6.3.3.2 Samspil mellem køretøj, tankforbindelse og fyldeanlæg<br />

For at opnå en høj sikkerhed under optankningen er det endvidere <strong>af</strong> <strong>af</strong>gørende betydning,<br />

at funktionssikkerheden og samspillet mellem køretøj og fyldeanlæg er <strong>af</strong> høj klasse. For at<br />

opnå en høj sikkerhed ved optankning foreslås følgende funktionskrav opfyldt:<br />

For køretøjet:<br />

• Start <strong>af</strong> køretøj må ikke være mulig, så længe tankningsforbindelsen opretholdes.<br />

• Tilbagestrømning fra køretøjets tanke under optankning må ikke være mulig. En kontraventil<br />

kan løse problemet.


DGC-rapport 19<br />

• Der bør ikke være fri adgang mellem tankningsstuds og motorrum, hvor der kan være<br />

antændelseskilder.<br />

• Køretøjet bør jordes, før tankning kan påbegyndes for at hindre gnistdannelse fra statisk<br />

elektricitet<br />

For tankningsforbindelsen:<br />

• Brint må kun kunne strømme gennem forbindelsen, når tilslutningen er helt i orden.<br />

• Der bør være dobbeltsikring mellem brint og omgivelserne, dvs. både en automatisk og<br />

en manuelt virkende stopventil.<br />

• Stopventilen skal være fail-s<strong>af</strong>e, således at hvis tilslutningen er defekt, <strong>af</strong>brydes brintstrømmen.<br />

• Brud på forbindelsen må kun medføre et beskedent gasudslip.<br />

• Afbrydelse <strong>af</strong> forbindelsen bør kun være mulig, når denne er gjort trykløs.<br />

For fyldeanlægget:<br />

• Der bør være indbygget en volumenstrømsbegrænser.<br />

• Anlægget bør forsynes med en måler, der løbende angiver den påfyldte mængde.<br />

• Anlægget bør sikres mod ledningsbrud<br />

• Anlægget skal være sikret mod påkørsel. Det er en betingelse for godkendelse <strong>af</strong><br />

brandmyndighederne.<br />

6.3.4 Installation og placering <strong>af</strong> brændstofkomponenter på køretøj<br />

Generelt: Alle komponenter skal placeres og fastgøres således, at komponenterne så vidt<br />

muligt efter en kollision fastholder deres placering og i øvrigt er intakte. Fx gælder ifølge<br />

/12/ for brintkøretøjer, at fx brændstoftanke skal fastgøres, så de kan modstå 20/10/6,6 g i<br />

køretøjets længderetning og 8/5/5 g horisontalt på tværs <strong>af</strong> kørselsretning, <strong>af</strong>hængigt <strong>af</strong> om<br />

køretøjet er <strong>af</strong> kategori M1/M2/M3 eller N1/N2/N3. Hele brændstofsystemet bør placeres,<br />

hvor der er effektiv ventilation.<br />

Brændstofforbindelser: Alle forbindelser skal have en vis fleksibilitet. Det har vist sig, at<br />

stive rørforbindelser bliver utætte væsentligt hyppigere end slangeforbindelser. Det skyldes,<br />

at et køretøjs chassis under drift flexer en del, mens der <strong>samt</strong>idig er vibrationer. Brændstofledninger<br />

bør som kollisionsbeskyttelse placeres ”i dækning <strong>af</strong>” bærende dele om muligt.<br />

Brændstoftanke: Bør placeres hensigtsmæssigt som tidligere nævnt.<br />

Udluftning fra sikkerhedsventil: Denne skal vende i en retning, så personer ikke rammes,<br />

eller brint samles under køretøj, dvs. opad.<br />

6.3.5 Sikkerhedsudrustning<br />

Det vurderes, at ved at følge kravene i /12/ opnås fundamentet for en acceptabel sikkerhed.<br />

Dette indebærer bl.a., at systemet forsynes med:<br />

• Sikkerhedsventiler på brændstoftanken<br />

• Overstrømsventil


DGC-rapport 20<br />

• Automatiske lukkeventiler<br />

Herudover bør køretøjet forsynes med gasalarmer.<br />

Et simplificeret eksempel på et ”sikkert” brændstofsystem er vist på Figur 5. Eksemplet<br />

stammer fra Ford Motor Company i USA /4/ og opfylder ikke fuldt ud kravene i /12/.<br />

Figur 5 Eksempel på ”sikkert” brændstofsystem. Der er kun åbnet for brinttilførslen,<br />

når tænding er slået til, påfyldningsstuds er lukket og inertikontakten<br />

ikke er aktiveret. Denne aktiveres ved kollision og forudindstilles til aktivering<br />

ved cirka 10 g.<br />

Helt <strong>af</strong>gørende for at al sikkerhedsudrustning fungerer efter hensigten, er et korrekt fungerende<br />

styresystem, se nedenfor.<br />

6.3.6 Styresystem for køretøj<br />

Det er <strong>af</strong> <strong>af</strong>gørende betydning for sikkerheden, at styresystemet (eller mere korrekt styrings-,<br />

regulerings-, overvågningssystemet, forkortet SRO-anlægget) opfylder en række<br />

krav:<br />

• Skal være fail-s<strong>af</strong>e, således at mulige enkeltfejl i automatikken, evt. i kombination med<br />

passive fejl (ikke detekterede fejl), ikke fører til en kritisk situation, men derimod bringer<br />

bussen i en sikker tilstand.<br />

• Fejlalarmer skal være yderst sjældent forekommende. Redundansopbygning kan reducere<br />

problemet.


DGC-rapport 21<br />

• SRO-anlægget skal overvåge alle parametre <strong>af</strong> sikkerhedsmæssig betydning og skal<br />

udløse stop- eller neddroslingsprocedure, inden en kritisk situation opstår.<br />

• Udlæsning fra fejldiagnosesystemet skal følge internationale standarder inden for det<br />

automotive område.<br />

• Der skal foreligge en fyldestgørende og løbende ajourført dokumentation <strong>af</strong> styresystemet,<br />

herunder funktionsspecifikation og sikkerhedsteknisk idegrundlag.<br />

• Der skal være klare procedurer for modifikationer <strong>af</strong> styresystemet, og dokumentationen<br />

skal ajourføres uden forsinkelser.<br />

6.3.6.1 Dokumentation <strong>af</strong> køretøjets styresystem<br />

For at kunne gennemføre en rimelig sikkerhedsteknisk gennemgang her<strong>af</strong> kræves:<br />

En beskrivelse <strong>af</strong> systemets sikkerhedstekniske idegrundlag og en funktionsspecifikation,<br />

der gør rede for systemets evne til at håndtere kritiske fejl og driftssituationer. Beskrivelsen<br />

skal bl.a. omfatte:<br />

• Et logikdiagram for styringsfunktionerne omkring start-, neddroslings- og stopprocedurer.<br />

• Et årsags-/virkningsskema for sikkerhedsautomatikken.<br />

En sikkerhedsanalyse <strong>af</strong> styresystemet vil herefter kunne gennemføres som vist på Figur 6.


DGC-rapport 22<br />

Figur 6 Detaljeret sikkerhedsanalyse


DGC-rapport 23<br />

7. Sikring <strong>af</strong> anlæg til brintanvendelse<br />

7.1 Bygningsforhold<br />

Fra /11/ er hentet følgende anbefalinger:<br />

• Udluftning fra brintsystem og tanke bør ikke placeres under eludrustning.<br />

• Så lidt indelukning som muligt, fx kun tre vægge eller med fire vægge bør taget skråne<br />

ensidigt opad til fri udluftning (som set på Strandmøllens brintanlæg i Ejby).<br />

• Bygninger kan fx opbygges i henhold til NFPA 50A (gasformig brint) og 29 CFR<br />

1910.103. Se <strong>af</strong>snittet om standarder m.m.<br />

• Bygninger kan fx opbygges <strong>af</strong> lette materialer monteret på en kr<strong>af</strong>tig ramme. Eventuelle<br />

vinduer bør være <strong>af</strong> splintfrit/skudsikkert glas.<br />

• Alle bygningsdele skal udformes så mindst mulig statisk elektricitet genereres.<br />

• Bygningsdele bør have en brandresistens svarende til BR120.<br />

• Eventuelle eksplosionsklapper bør dimensioneres efter NFPA 68 (En <strong>af</strong> de bedste vejledninger<br />

på sit felt)<br />

• Alle døre bør frit kunne svinge UD ved eksplosion.<br />

• Der skal være mindst en ydervæg og der må ikke være åbent til resten <strong>af</strong> bygningen.<br />

• Rumopvarmning skal være indirekte, altså fx ikke standard elvarme.<br />

7.2 Eludrustning<br />

En forøget sikkerhed kan opnås ved i videst mulig udstrækning at holde tændkilder i et<br />

andet rum i forhold til brintanlægget.<br />

Stærkstrømsreglementet skal følges. Det betyder formentlig krav om eksplosionssikret<br />

udstyr i nogen udstrækning. Supplerende vejledning kan søges i de amerikanske retningslinjer<br />

NPFA 70 og ANSI UL913. Som alternativ til at eksplosionssikre udstyr kan man<br />

indeslutte eludstyret i kasser, der konstant er holdes gennemstrømmet (purged) med inaktive<br />

gasser. Vejledning i udformning her<strong>af</strong> findes i 29 CFR 1910.123 og NPFA 496.<br />

Følgende tiltag anbefales /4/ for at undgå tændkilder/gnistdannelse:<br />

• Lynbeskyttelse.<br />

• Selv såkaldt gnistsikret værktøj kan ved visse koncentrationer give gnister tilstrækkeligt<br />

store til antændelse <strong>af</strong> brint. Derfor anbefales forsigtig brug.<br />

• Svejsning, lodning eller skæring etc. bør ikke foregå med brint til stede.<br />

• Anvendes forbrændingsmotorer i brintområde, bør motoren forsynes med hydrogengodkendte<br />

gnistfang i ind- og udstødning.<br />

• Forskriftsmæssig jording <strong>af</strong> alt.<br />

• Statisk elektricitet skal forebygges, som nævnt blandt andet ved korrekt materialevalg,<br />

såsom ledende gnistsikre gulve.<br />

• Personale bør bære ikke-statisk elektrisk tøj.


DGC-rapport 24<br />

7.3 Instrumentering<br />

7.3.1 Generelt<br />

Instrumenteringen skal ligeledes følge kravene til isoleringsklasse i henhold til Stærkstrømsreglementet,<br />

dvs. skal formentlig være eksplosionssikkert udført.<br />

Instrumenteringen, herunder sensorer og disses tætninger skal være anvendelig til brint.<br />

Den del <strong>af</strong> instrumenteringen, der indgår i sikkerhedssystemet, bør være redundant opbygget.<br />

Se også <strong>af</strong>snittet om styresystem for køretøj.<br />

7.3.2 Detektering <strong>af</strong> brintudslip<br />

Som tidligere nævnt kan man hverken se eller lugte brint. Tilsætning <strong>af</strong> odorant som til<br />

naturgas er udelukket, såfremt brint anvendes i brændselsceller. Man kan heller ikke se<br />

brint brænde i dagslys. Derfor bør der fortages løbende brintdetektering i risikoområder.<br />

Brintdetekteringssystemet bør være hurtigt virkende. Det betyder bl.a., at der bør placeres<br />

flere detektorer på anlægget, ud fra hvor lækager mest sandsynligt vil opstå.<br />

Detekteringssystemet kan ud over at være koblet til alarmer også være koblet til processtyringen,<br />

således at der lukkes ned for brinttilførslen ved lækager.<br />

Der kan indlægges flere alarmniveauer, således at indsatsen ved lækager kan tilpasses den<br />

aktuelle risiko. Den amerikanske standard 29 CFR 1910.146 foreskriver, at der skal være<br />

alarm ved 20% <strong>af</strong> nedre tændgrænse svarende til 0,8 %-vol. brint i luften.<br />

Detektorerne bør jævnligt kalibreres.<br />

Detektorerne bør som den øvrige instrumentering ikke være en mulig antændelseskilde<br />

under normale driftsforhold.<br />

Fast monterede detektorer bør suppleres med bærbare, der i øvrigt har vist sig særdeles<br />

nyttige ved læksøgning.<br />

Der findes mange forskellige detektortyper ud over sæbevand, der jo ikke er egnet til kontinuerlig<br />

overvågning. Der kan nævnes:<br />

• Katalytisk forbrænding<br />

• Termisk ledningsevne<br />

• Elektrokemisk<br />

• Halvleder-oxid<br />

• Massespektrometer<br />

• Gaskromatogr<strong>af</strong><br />

• Ultralyd<br />

• CMOS


DGC-rapport 25<br />

7.3.2 Brandovervågning<br />

Idet brintflammer på grund <strong>af</strong> den rene forbrænding er næsten usynlige, er branddetekteringssystem<br />

relevant. Overvågningen bør dække hele det relevante område. Ved valg <strong>af</strong><br />

sensortype og placering bør mulige fejlkilder (falsk alarm) overvejes, såsom sollys, spotlights,<br />

svejsning osv.<br />

Akkurat som gældende for brintlækdetektorer bør fastmonterede flammedetektorer suppleres<br />

med bærbare detektorer. Disse bør bl.a. være til rådighed for brandvæsenet ved brand.


DGC-rapport 26<br />

8. Nødplaner og procedurer<br />

8.1 Generelt<br />

Nødplaner og procedurer bør udarbejdes i samarbejde med det lokale brandvæsen.<br />

Organisering <strong>af</strong> internt nødberedskab bør foretages, lige som øvelser jævnligt bør foretages.<br />

8.2 Brintudslip<br />

Man skelner mellem små lækager og store lækager. Små lækager defineres som lækager,<br />

der umiddelbart vurderes som uskadelige. Der bør dog ligge på forhånd fastlagte procedurer<br />

for <strong>af</strong>hjælpning. Større lækager kræver tiltag som:<br />

• <strong>af</strong>brydelse <strong>af</strong> brinttilførslen<br />

• evakuering <strong>af</strong> området<br />

• tilkaldelse <strong>af</strong> brandvæsen<br />

Hvis fx en gasbeholder lækker, bør man ikke forsøge tætning; men i stedet om muligt flytte<br />

beholderen ud i det fri, hvor den tømmes før <strong>af</strong>hjælpning <strong>af</strong> utætheder forsøges.<br />

8.3 Brandslukning<br />

En brintbrand bør normalt ikke forsøges slukket, før brinttilførslen er stoppet. Der er nemlig<br />

stor fare for genantændelse eller eksplosion.<br />

Vand, CO2 eller pulverslukkere kan bruges. Pulverslukkere har den fordel, at de gør flammerne<br />

mere synlige.<br />

Brand i en brintbeholder bør kun forsøges slukket, såfremt den er placeret i et åbent eller<br />

stærkt ventileret område uden potentielle antændelseskilder. Normalt bør man ikke forsøge<br />

at flytte en brændende cylinder, men alene nedkøle omgivelserne med vand.


DGC-rapport 27<br />

9. Myndighedskrav ved brintprojekter<br />

Følgende myndigheder vurderes at skulle inddrages i forbindelse med en myndighedsgodkendelse<br />

og den senere drift <strong>af</strong> anlægget. Det skal bemærkes, at antallet <strong>af</strong> myndigheder,<br />

der skal involveres, <strong>af</strong>hænger <strong>af</strong>, om det er et køretøj eller et stationært anlæg (fyldestation,<br />

servicebygninger etc.):<br />

1. Arbejdstilsynet: Godkendelse <strong>af</strong> stationære og mobile tanke <strong>samt</strong> anlæg<br />

2. Beredskabsstyrelsen (evt.). Se punkt 3.<br />

3. Brandvæsen: Brugstilladelse <strong>af</strong> tankningsanlæg og forhåndsudveksling <strong>af</strong> information i<br />

forbindelse med uheld.<br />

4. Kommune: Byggetilladelse til eventuelle stationære fyldeanlæg.<br />

5. Færdselsstyrelsen, såfremt der er tale om køretøjer, som skal anvendes på offentlig vej.<br />

6. Miljømyndighed (kommunen eller amtet): Miljøgodkendelse.<br />

7. DGP (Danmarks Gasmateriel Prøvning) skal godkende alle stationære gasdrevne anlæg.<br />

DGP’s ansvarsområde mht. gasanvendelse er begrænset til stationært udstyr, der<br />

anvender en gasart fra en <strong>af</strong> de tre såkaldte ”gasfamilier”: Bygas, naturgas og F-gas,<br />

<strong>samt</strong> lignende gasser, herunder brint.<br />

9.1 Ad 1: Arbejdstilsynet<br />

Der findes nogle relevante bekendtgørelser:<br />

Nedennævnte publikationer kan downloades fra www.retsinfo.dk eller rekvireres gratis fra<br />

Arbejdstilsynets lokal<strong>af</strong>deling.<br />

• Bekendtgørelse nr. 743 fra 1999 om indretning <strong>af</strong> trykbærende udstyr. Denne bekendtgørelse<br />

er den danske implementering <strong>af</strong> EU-direktivet 97/23/EF <strong>af</strong> 29. maj 1999 om<br />

indbyrdes tilnærmning <strong>af</strong> medlemsstaternes lovgivning om trykbærende udstyr. Kan<br />

anvendes fra 29. november 1999 og skal anvendes fra 29. maj 2002. Anvendes for beholdere,<br />

der udsættes for tryk over 0,5 bar!<br />

• Bekendtgørelse nr. 746 fra 1987 om trykbeholdere og rørsystemer under tryk. Ændret<br />

ved Bekendtgørelse nr. 628 fra 1990. Alene en national godkendelse, der kan anvendes<br />

indtil 29. maj 2002.<br />

• Bekendtgørelse nr. 43 fra 1999 vedr. transportable trykbeholdere. Den kan ikke anvendes<br />

til brændstoftanke, da disse opfattes som stationære beholdere.<br />

• Bekendtgørelse nr. 520 fra 1983 vedr. F-gas beholdere.<br />

• Bekendtgørelse nr. 561 fra 1994 vedr. indretning <strong>af</strong> tekniske hjælpemidler. Den danske<br />

udgave <strong>af</strong> Maskindirektivet. Heri stilles bl.a. krav om en risikoanalyse.<br />

• AT-anvisning nr. 2.1.2.0-2 fra 1993: Konstruktion og fremstilling <strong>af</strong> trykbeholdere.<br />

• AT-anvisning nr. 2.1.2.0-3 fra 1993: Konstruktion, fremstilling, godkendelse og kontrol<br />

<strong>af</strong> rørsystemer. Her er nævnt ASME B31.3.<br />

I øvrigt gælder det, ifølge Arbejdsmiljølovens paragr<strong>af</strong> 45, at der stilles krav om, at anerkendte<br />

normer og standarder skal anvendes i den udstrækning, de overhovedet findes. Det<br />

betyder, at eventuelle udenlandske standarder kan anvendes i mangel <strong>af</strong> relevante danske.


DGC-rapport 28<br />

Generelt gælder, at projektbedømmelsesgrundlaget til Arbejdstilsynet skal have et omfang,<br />

der på overbevisende måde dokumenterer, at projektet vil fungere sikkert under alle tænkelige<br />

forhold og overholde gældende krav.<br />

I forbindelse hermed er risikoanalyser relevante, og de er som nævnt også et krav i forbindelse<br />

med Maskindirektivet. Risikoanalyser kan dog udføres på mange niveauer og i flere<br />

<strong>af</strong> et projekts faser. En meget enkel form for risikoanalyse, i form <strong>af</strong> et skema, er vist i<br />

Bilag 1. Risikoanalyse er i øvrigt behandlet i Kapitel 6.<br />

For trykbeholdere, hvor produktet <strong>af</strong> sikkerhedsventilens indstillingstryk gange volumen<br />

overstiger 200 bar x liter, kræves der en såkaldt konstruktionsgodkendelse /9/.<br />

Det anbefales, at man på et relativt tidligt tidspunkt i projektforløbet tager kontakt til Arbejdstilsynet<br />

dels for at få dialogen i gang og dels for at lette tidsplanlægningen. Erfaringsmæssigt<br />

kan myndighedsbehandlingen ofte blive en flaskehals i projektforløbet.<br />

9.2 Ad 2 og 3: Beredskabsstyrelsen/Det lokale brandvæsen<br />

1. Ibrugtagningstilladelse: Der findes nogle relevante bekendtgørelser:<br />

• Bekendtgørelse om opbevaring <strong>af</strong> transportable beholdere med sammentrykkede, fordråbede<br />

eller under tryk opløste luftarter fra 1944.<br />

• Afløsning <strong>af</strong> ovenstående foreligger i udkast fra 1996 udarbejdet <strong>af</strong> Beredskabsstyrelsen.<br />

• Bekendtgørelse nr. 969 fra 1996. Bekendtgørelse om brandsyn.<br />

• Stærkstrømsbekendtgørelsen<br />

Der gælder en række <strong>af</strong>stands- og indretningskrav (fx beskyttelse mod påkørsel) ved indretning<br />

<strong>af</strong> gaslagre. Beredskabsstyrelsen foreslår beredvilligt, at man ved indsendelse <strong>af</strong> en<br />

projektbeskrivelse kan få oplyst, hvilke elementer Beredskabsstyrelsen vil interessere sig<br />

for.<br />

Alle elektriske installationer i eller ved gasinstallationer skal være udført i overensstemmelse<br />

med Stærkstrømsbekendtgørelsen. Zoneklassificering i henhold til tekniske forskrifter.<br />

2. Beredskabsplaner: Til at imødegå omfanget <strong>af</strong> uheld bør der inden idriftsættelse være<br />

tilgået det lokale brandvæsen oplysninger om eventuelle særlige forhold, der skal iagttages<br />

ved fx en brand eller eksplosion.<br />

3. Internt beredskab: Forinden idriftsættelse bør der være udpeget nogle personer, der<br />

efter nogen instruktion eller kurser kan fungere som internt beredskab og bl.a. skal<br />

kunne vurdere, om ekstern hjælp skal tilkaldes.<br />

9.3 Ad 4: Kommunen<br />

Der findes et relevant reglement: Bygningsreglement BR97 fra 1997.


DGC-rapport 29<br />

9.4 Ad 5: Færdselsstyrelsen<br />

For køretøjer, der skal anvendes på offentlig vej, kræves en godkendelse fra Færdselsstyrelsen.<br />

Tr<strong>af</strong>ikministeren fastsætter regler om køretøjers indretning og udstyr i medfør <strong>af</strong> færdselsloven.<br />

Færdselsstyrelsen fastsætter bestemmelser herfor.<br />

Bestemmelser for køretøjers indretning bygger normalt på internationale bestemmelser og i<br />

modsætning til naturgas og flaskegas (LPG) findes der endnu ingen standardiserede bestemmelser<br />

for brintanvendelse på køretøjer.<br />

Ved godkendelse <strong>af</strong> køretøjer stilles en række konstruktionskrav, der skal sikre et passende<br />

sikkerhedsniveau. Godkendelser gives typisk som internationale EF- eller ECEgodkendelser.<br />

Inden for de sidste to år har en række større europæiske aktører inden for brintanvendelse<br />

(blandt andet flere bilfabrikker) gennemført et EU-projekt med det formål at samle brinterfaringerne<br />

i et nyt udkast til brintstandard for køretøjer. Der er tale om det såkaldte EIHPprojekt<br />

(European Integrated Hydrogen Project) /12/. En række europæiske landes myndigheder<br />

har i forløbet bidraget med kommentarer, og det forventes, at udkastet vil danne<br />

grundlag for en kommende international standard på området.<br />

Køretøjer skal godkendes i henhold til kravene i “Detailforskrifter for køretøjer 1997” /1/.<br />

Heri er ikke indeholdt noget, der er specielt rettet mod brintanvendelse. Det nærmeste man<br />

kommer, er tre sider med særlige betingelser for brændstofanlæg med F-gas (LPG). Alternativt<br />

kan køretøjet godkendes i henhold til et eventuelt EU-direktiv med modsvarende<br />

bestemmelser. P.t. findes der endnu ikke et EU-direktiv, der omfatter brintanvendelse i køre<br />

tøjer.<br />

”Detailforskrifter for køretøjer” behandler gennemgående krav til udstyr med hensyn til<br />

funktion, dimension, <strong>af</strong>stand osv. til øvrige komponenter. Derimod behandles krav til styresystem<br />

og sikkerhedslogik ikke. Det betyder, at der - i modsætning til stationær anvendelse<br />

<strong>af</strong> naturgas - ikke er myndighedskrav i Danmark inden for disse sikkerhedsmæssigt meget<br />

betydende områder.<br />

9.5 Ad 7: Danmarks Gasmateriel Prøvning (DGP)<br />

I henhold til en ny lov <strong>af</strong> 27. marts 2000, Lov om gasinstallationer og installationer i forbindelse<br />

med vand- og <strong>af</strong>løbsledninger, der træder i kr<strong>af</strong>t 1. januar 2001, skal alle stationære<br />

anlæg, der anvender naturgas, flaskegas eller bygas <strong>samt</strong> lignende gasser, herunder<br />

BRINT, godkendes <strong>af</strong> DGP.<br />

I den forbindelse udtaler DGP:<br />

”Det er DGP’s principielle opfattelse, at sikkerhedsforholdene ved diverse former for brintanvendelse<br />

i brændere, fuel cells eller andre energikonverteringsformer må håndteres efter


DGC-rapport 30<br />

samme systematik og filosifi, som der for bygas-, naturgas- og F-gasanvendelse er anført<br />

som grundlag for bestemmelserne i Gasreglementet.<br />

Dette indebærer, at der må fastsættes myndighedskrav til:<br />

1. Kravspecifikationer til alle relevante installationsformer, der fastsætter det ønskede<br />

sikkerhedsniveau.<br />

2. Krav om forhåndsgodkendelse <strong>af</strong> alle indgående komponenter, udstyr, inkl. regulerings-,<br />

styre- og sikkerhedsautomatik.<br />

3. Krav til de virksomheder, der udfører og servicerer anlæggene.<br />

4. Krav om tilsyn med de udførte installationer.<br />

5. Krav om periodisk tilsyn med anlæggenes sikkerhed.<br />

Den <strong>sikkerhedsmæssige</strong> risiko ved brintanvendelse, med risiko for eksplosion og brand ved<br />

varierende anlæg, begrunder efter DGP’s opfattelse en sådan holdning, idet det er vor opfattelse,<br />

at brintanvendelse indebærer mindst samme risiko som bygas, naturgas og F-gas.<br />

På EU-plan drøftes således allerede nu muligheden for, at gasfyrede fuel cells mofattes <strong>af</strong><br />

gasapparatdirektivet, dels da gasapparatdirektivet omfatter brintanvendelse, og dels da de<br />

væsentlige krav i direktivet i stor udstrækning skønnes egnede til at danne grundlag for de<br />

generelle myndighedskrav til komponenter og udstyr.<br />

Stationære forsøgs- og demonstrationsanlæg skal godkendes via enhedsverifikation i henhold<br />

til:<br />

• Gasreglementets <strong>af</strong>snit C-8 fra januar 1996. Dette refererer til<br />

• Gasreglementets <strong>af</strong>snit C-2 (gasapparatdirektivet)<br />

9.6 Øvrige danske vejledninger og reglementer<br />

• DS-Information DS/INF 111: Centralanlæg for gasser (1996). Denne vejledning vurderes<br />

at være en god støtte ved udformningen <strong>af</strong> stationære anlæg, som fx en fyldestation<br />

baseret på et flaskelager. Den indeholder en detaljeret vejledning, herunder principdiagrammer<br />

for rørføring og armaturbehov <strong>samt</strong> lovkrav.<br />

• Strandmøllen: Sikkerhedsdata gasser (1996). Der er tale om en såkaldt leverandørbrugsanvisning,<br />

som indeholder de såkaldte sikkerhedsdatablade for håndtering <strong>af</strong> de<br />

enkelte gasarter. Bør kendes.<br />

• PCG (Producenter <strong>af</strong> Komprimerede Gasser, En teknisk brancheforening): Vejledning<br />

for håndtering <strong>af</strong> acetylen- og trykflasker i brandsituationer (1992).<br />

• PCG: Gode råd ved håndtering og brug <strong>af</strong> trykflasker. Bør kendes.


DGC-rapport 31<br />

10. Udenlandske reglementer, standarder og vejledninger for brintanvendelse<br />

Brint er ikke særskilt behandlet i danske standarder, men som anført ovenfor indeholdt i<br />

enkelte vejledninger. I forbindelse med en myndighedsgodkendelse, hvor det skal dokumenteres,<br />

at anlægget er forsvarligt opbygget, kan det derfor være hensigtsmæssigt at henvise<br />

til udenlandske reglementer, standarder og vejledninger, der specifikt omhandler brintanvendelse.<br />

Til trods for at der således har været bygget rørnet til brintanvendelse i over 50 år, er der<br />

kun i begrænset omfang udviklet særlige standarder til brintanvendelse. Man har i stedet for<br />

med held baseret sig på generelt anvendelige standarder, udvidet med de særlige krav til<br />

materialevalg og samlinger, som brint medfører. Der foreligger dog flere vejledninger (code<br />

of practice) for brintanvendelse, og endnu flere er på vej. ISO startede i 1990 arbejdsgrupper<br />

(TC 197) til udvikling <strong>af</strong> standarder for brintanvendelser specielt inden for transportområdet.<br />

Flere foreligger i udkast, andre som forslag, og en enkelt standard er færdig.<br />

Det nyeste tiltag til udarbejdelse <strong>af</strong> en ny international standard for brintanvendelse i køretøjer<br />

er gennemført de sidste to år i form <strong>af</strong> EU-projektet EIHP. EIHP er en forkortelse <strong>af</strong><br />

”European Integrated Hydrogen Project”. Målet har været at udforme et nyt fælleseuropæisk<br />

udkast til regulativ for indretning <strong>af</strong> brintsystemer på køretøjer med en høj indbygget<br />

sikkerhed. Projektet, der har kostet omkring 18 mio. DKK, er netop <strong>af</strong>sluttet. EU har bidraget<br />

med 50%. Under projektet er gennemført en række risikoanalyser og erfaringsopsamlinger<br />

blandt deltagerne. Disse omfatter firmaer med mange års erfaring i brintdemonstrationsprojekter<br />

med køretøjer, såsom Air Liquide, BMW, LBST, Messer Griesheim, Renault<br />

og Volvo.<br />

Dette store arbejde er opkoncentreret i nye udkast til regulativer for brintkøretøjer, som<br />

forventes at være tæt på en kommende europæisk standard. En tidligere version <strong>af</strong> udkastet<br />

har været præsenteret for og kommenteret <strong>af</strong> fem landes relevante myndigheder.<br />

Der er udformet udkast for såvel brintanlæg med flydende brint som anlæg med komprimeret<br />

gasformig brint i tankene.<br />

10.1.1 For trykbeholdere<br />

ASME Boiler and Pressure Vessel Code: Section VIII, Division 1 (1996) anvendes ofte i<br />

forbindelse med design, fabrikation og test <strong>af</strong> tanke for gasformig eller væskeformig brint.<br />

10.1.2 For rørsystemer i forbindelse med lagre for gasformig brint<br />

ISO 14687: 1. udgave <strong>af</strong> 3. januar 1999. Hydrogen fuel product specification.<br />

EIHP: Udkast til ny fælleseuropæisk standard for brintanvendelse på køretøjer /12/: Specifications<br />

for hydrogen components. Requirements for the installation of specific components<br />

for the use of hydrogen within motor vehicles. Der er separate <strong>af</strong>snit for henholdsvis<br />

flydende brint (10. udkast <strong>af</strong> 25/2 2000) og komprimeret brint (7.udkast <strong>af</strong> 20/4 2000). Bør<br />

kendes, da det er det hidtil bedste, der foreligger. Det vurderes, at man ved at følge kravene<br />

heri opnår et godt fundament for en passende høj sikkerhed.


DGC-rapport 32<br />

NFPA 50A: Gaseous Hydrogen Systems at consumer sites (1994). Ifølge Beredskabsstyrelsen<br />

har netop denne vejledning været anvendt ved godkendelse <strong>af</strong> et industrielt brintanlæg i<br />

Jylland.<br />

IGC Document 15/96/EFD: Gaseous Hydrogen Stations. Der er tale om en ”code of practice”<br />

for fylde- og kompressorstationer til brint. Udgivet <strong>af</strong> Industrial Gases Council (IGC).<br />

ASME B31.3: Chemical Plant and Petrolium Refinery Piping. Giver vejledning og begrænsninger<br />

ved materialevalg som fx sammenhæng mellem driftstemperatur og højeste<br />

tilladelige materialespænding.<br />

ANSI B31.1-1967 med tilføjelsen B31.1-1969, Industrial Gas and Air Piping, Pressure<br />

piping Section 2 (for gasformig brint ved en driftstemperatur over -29°C).<br />

CGA G-5.4: Standard for Hydrogen piping at Consumer Locations. Compressed Gas Association.<br />

1994. Beskriver specifikationer og generelle principper for rørsystemer til brint.<br />

Henviser i øvrigt til ASME B31.3.<br />

CGA G-5.5-1996: Hydrogen vent systems. ”Design guidelines” til systemer til udluftning<br />

<strong>af</strong> brint.<br />

10.1.3 Rørsystemer i forbindelse med lagre for væskeformig brint<br />

NFPA 50B: Standard for liquefied Hydrogen at Consumer Sites. 1994.<br />

Ansi B31.3 – 1966: Petrolium Refinery Piping med tilføjelsen B31.5a-1968: Refrigeration<br />

Piping. For rørsystemer med flydende brint eller gasformig brint under -29°C.<br />

EIHP: Se ovenfor. Omfatter som nævnt også krav for anlæg med flydende brint.<br />

10.1.4 Arbejdsmiljø<br />

CFR Title 29, part 1910.103: Occupational Health and S<strong>af</strong>ety Standards. Code of Federal<br />

Regulations. Omhandler sikkerhedsforhold ved brintanvendelse på arbejdspladsen.<br />

Elektriske standarder<br />

NFPA 70: National Electric code (1993)<br />

ANSI/UL 913. UL Standard for Intrincically S<strong>af</strong>e APPARATUS for use in Class 1, UL II,<br />

and III, Division 1 Hazardous Locations. 1988, 1993 and 1996.


DGC-rapport 33<br />

11. Referencer<br />

1. Mobitpouer, M.; Pierce, C.L. and Graham, Peter: 1990. Design Basis developed<br />

for H2 Pipeline. Oil & Gas Journal. May 28, 1990. Pp. 83-94.<br />

2. Kaske, G.; Plenard, F.J. 1985. High-purity hydrogen distribution network for<br />

industrial use in Western Europe. Chemische Werke Hüls, Marl, F.R.G.; L’Air<br />

Liquide, Paris, France. Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 10, No. 7, pp. 479-482.<br />

3. Koto, K.: Wasserstoff statt Erdgas in der Energieversorgung, ”gwf –<br />

Gas/Erdgas” 133, 1992, Heft 7, pp. 332-335.<br />

4. Direct Hydrogen Fueled Proton Exhange Membrane Fuel Cell System For<br />

Transportation Applications, Hydrogen Vehicle S<strong>af</strong>ety Report. 1997. Ford Motor<br />

Company.<br />

5. Zalosh, R. G.& T.P.Short: Compilation and Analysis of Hydrogen Accident<br />

Reports, COO-4442-4. Factory Mutual Research Study, MA 1978.<br />

6. Ringland, J.T.: S<strong>af</strong>ety Issues for Hydrogen Powered Vehicles, SAND94-<br />

8226/UC-407, Sandia National Laboratories, Alberquerque, NM, March 1994.<br />

7. Heydorn, Barbera: Hydrogen Industry and Markets. Proceedings: Transition<br />

Strategies to Hydrogen as an Energy Carrier, First Annual Meeting of the National<br />

Hydrogen Association, March 1991.<br />

8. Ekelund, Mats o.a.: Nordiska Gasbuss Projektet, Projekt II, Slut-rapport. 1993.<br />

Ecotr<strong>af</strong>ic R&D AB. ISBN 91-88370-49-6.<br />

9. Arbejdstilsynet: Bekendtgørelse nr. 746 fra 1987 om trykbeholdere og rørsystemer<br />

under tryk. Ændret ved Bekendtgørelse nr. 628 fra 1990.<br />

10. Hydrogen Research Institute and National Renewable Energy Laboratory: Sourcebook<br />

for Hydrogene Applications. 1998. Tektrend International Inc. Canada.<br />

11. Nasa: Nasa TM 104438, Lewis S<strong>af</strong>ety Manual. Nasa Lewis Research center.<br />

1992. USA.<br />

12. European Integrated Hydrogen Product (EIHP): Proposal for new dr<strong>af</strong>t regulation<br />

for compressed and liquid hydrogen. Rev. 7 and 10 respectively. 2000.<br />

LBST (Ludvig Bölkow System Technic, tysk rådgiver, er koordinator på projektet.)<br />

13. http://www.iangv.org/sources/sources/standard.html


DGC-rapport 34<br />

Eksempel på risikoanalyse <strong>af</strong> fyldestation for gasformig brint<br />

BILAG 1.1 - 1.7


DGC-rapport 35


DGC-rapport 36


DGC-rapport 37


DGC-rapport 38


DGC-rapport 39


DGC-rapport 40


DGC-rapport 41


DGC-rapport 42<br />

4 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Demonstration <strong>af</strong><br />

brintbaseret brændselscellebus i København”, j.nr<br />

1763/98-0002<br />

HT har deltaget i et EU-projekt, hvor en bus fra MAN med brændselscellepowermoduler<br />

fra Air Liquide skulle demonstreres i Berlin, København og<br />

Lissabon. Under det danske Brintprogram har DGC efter ønske fra HT gennemgået<br />

sikkerhedsforholdene omkring brintanvendelsen. Ud fra DGC’s<br />

erfaringer med sikkerhedsvurderingen <strong>af</strong> LPG-busserne i København blev<br />

udarbejdet en detaljeret forespørgsel til projektets samarbejdspartnere. Ud<br />

over at projektet blev stærkt forsinket, viste det sig vanskeligt at få en dialog<br />

i gang med leverandørerne. Hovedårsagen hertil var formentlig, at DGC<br />

ikke direkte deltog i selve EU-projektet.<br />

Air Liquide fremsendte dybtgående præliminære risikoanalyser, designdata,<br />

komponentspecifikationer, funktions- og driftsvejledninger etc., og DGC<br />

påbegyndte granskningen her<strong>af</strong>.<br />

For at komme videre krævede Air Liquide en underskrevet fortrolighedserklæring<br />

og i august 2000 forelå udkast hertil. Sagen stoppede tilsyneladende<br />

her, idet firmaet trods gentagne rykkere ikke reagerede mht. dette projekt.<br />

DGC har dog parallelt hermed været i løbende kontakt med firmaet i forbindelse<br />

med sikkerhedsvurdering <strong>af</strong> et lignende EU-projekt. Her blev der under<br />

store anstrengelser fremsk<strong>af</strong>fet væsentlig mere dokumentation, men dog<br />

stadig ikke tilstrækkeligt.<br />

DGC vurderede, at vanskelighederne med Air Liquide i høj grad skyldtes<br />

begrænsede ressourcer <strong>af</strong>sat til projektet, og at man var bagud med dokumentationen.<br />

MAN fremsendte et uhyre beskedent materiale, der kort redegjorde for princippet<br />

i bussens brændstofsystem. Der var tale om et materiale <strong>af</strong> en art og<br />

omfang, der lå milevidt fra det krævede og dermed uanvendeligt til en sikkerhedsanalyse.<br />

Straks efter modtagelsen <strong>af</strong> materialet i efteråret 2000 meddeltes<br />

vores vurdering til MAN, der imidlertid ikke reagerede. Via HT’s


DGC-rapport 43<br />

kontakter i Berlins busselskab forsøgte man at lægge pres på MAN, dog<br />

uden resultat.<br />

På grund <strong>af</strong> busprojektets voldsomme forsinkelse har Brintudvalget besluttet<br />

at lade projektet udgå <strong>af</strong> Brintprogrammet.


DGC-rapport 44<br />

5 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Brintbil med forbrændingsmotor”,<br />

j.nr. 1763/98-0004<br />

Projektets formål er en ombygning <strong>af</strong> et standard benzindrevet køretøj (konkret<br />

Ford Focus) til bi-fuel (brint eller benzin) drift og demonstration her<strong>af</strong>.<br />

DGC har løbende udført søgning og rådgivning omkring komponentvalg. Et<br />

vanskeligt område idet udbuddet <strong>af</strong> komponenter, der er velegnede og godkendte<br />

til brintanvendelse, endnu er beskedent.<br />

DGC har sammen med projektgruppen gennemført en risikoanalyse <strong>af</strong> brintsystemet<br />

på køretøjet. Resultatet har også her været en <strong>af</strong>dækning <strong>af</strong> en række<br />

forhold, der skal <strong>af</strong>klares for at højne sikkerheden.<br />

En fælles generel gennemgang (maj 2000) har vist, at brintsystemet for både<br />

Folkecentrets og IRD’s brintbil ikke opfylder kravene i EIHP-udkastet (European<br />

Integrated Hydrogen Project, hvor partnerne består <strong>af</strong> en række bilfabrikanter<br />

og andre firmaer med stor erfaring i brinthåndtering,<br />

www.eihp.org ) til brintstandard (dette udkast ventes at blive basis for en<br />

fælles europæisk standard), dvs. at sikkerheden vurderes at være betydeligt<br />

ringere.<br />

DGC har endvidere udarbejdet et forslag til procedure/funktionsbeskrivelse<br />

og et brintforsyningssystem i overensstemmelse med kravene i EIHPudkastet.<br />

EIHP-kravene indeholder endvidere en række indbygningskrav,<br />

der bør overholdes.<br />

Dette system er gennemgået med projektgruppen og sammenholdt med Folkecentrets<br />

udkast til systemkoncept. Herved blev <strong>af</strong>dækket flere specifikke<br />

mangler i forhold til EIHP-udkastet.<br />

Projektet omfatter endvidere et brintlager i to trykniveauer med tankningsfaciliteter.<br />

DGC har gennemgået udkast til dette system i forhold til en international<br />

”Code of practice” på området og påpeget en række forhold <strong>af</strong><br />

sikkerhedsmæssig betydning, der bør rettes op.<br />

Det skal bemærkes, at risikoanalysen og de efterfølgende sikkerhedsvurderinger<br />

er foretaget på et meget tidligt stadie <strong>af</strong> udviklingen og bestemt bør


DGC-rapport 45<br />

gentages, når designet er mere færdigt, og ændringer grundet tidligere sik-<br />

kerhedsmæssige overvejelser og krav <strong>samt</strong> erfaringer fra motorudviklingen<br />

er implementeret.


DGC-rapport 46<br />

6 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Brintbil med brændselscelle”,<br />

j.nr. 1763/98-0005<br />

Svendborg-firmaet IRD A/S (aktivt inden for brændselscelleudvikling gennem<br />

en årrække) samarbejder med FIAT og brændselscelleproducenten de-<br />

Nora (nu Nuvera) om udviklingen. IRD’s opgave er at udvikle systemintegreringen,<br />

hjælpesystemer og den elektroniske styring for indbygning <strong>af</strong><br />

brændselscellen i en FIAT elbil. DGC har her ydet løbende konsulentbistand<br />

omkring sikkerhedsforhold og komponentvalg. I samråd med DGP har DGC<br />

taget initiativ til gennemførsel <strong>af</strong> en risikoanalyse <strong>af</strong> brintsystemet. Analysen<br />

blev foretaget i samarbejde med COWI’s risikoanalyseeksperter. Analysen<br />

har <strong>af</strong>dækket en række <strong>sikkerhedsmæssige</strong> svagheder og u<strong>af</strong>klarede forhold,<br />

der efterfølgende skal <strong>af</strong>klares.<br />

Endelig har DGC gennemgået brintsystemet ud fra det seneste udkast til ny<br />

europæisk standard for brintsystemer til køretøjer (udarbejdet <strong>af</strong> EIHP). Det<br />

står herefter klart, at sikkerheden i brintsystemet ikke lever op til kravene i<br />

det nye udkast til standard. Dette ville kræve meget betydelige merinvesteringer,<br />

der ikke har kunnet indeholdes i projektbudgettet.<br />

DGC har endvidere udarbejdet et forslag til procedure/funktionsbeskrivelse<br />

for et brintforsyningssystem i overensstemmelse med kravene i EIHPudkastet.<br />

EIHP-kravene indeholder endvidere en række indbygningskrav,<br />

der bør overholdes.<br />

Det skal nævnes, at analysen og de efterfølgende vurderinger blev gennemført<br />

i februar og marts 2000, og det er ikke oplyst, i hvilket omfang der<br />

eventuelt er gennemført ændringer <strong>af</strong> sikkerhedsmæssig art. Under alle omstændigheder<br />

bør analysen suppleres/gentages, når designet er mere færdigt,<br />

og ændringer grundet tidligere <strong>sikkerhedsmæssige</strong> overvejelser og<br />

krav <strong>samt</strong> erfaringer fra fuelcellesystemudviklingen er implementeret. Fx<br />

bør styringslogik (fails<strong>af</strong>e?) og procedurebeskrivelser for tankning etc. gennemgås<br />

sikkerhedsmæssigt.<br />

Ovennævnte forhold bør tages i betragtning i forbindelse med en eventuel<br />

godkendelse til kørsel på offentlig vej.


DGC-rapport 47<br />

7 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Letvægtslager til<br />

brintbil”, j.nr 1763/98-0011<br />

Projektets formål er konstruktion og udvikling <strong>af</strong> et letvægtslager til de to<br />

brintbilprojekter i Brintprogrammet.<br />

DGC har ydet løbende konsulentassistance og har løbende udført søgning<br />

og rådgivning omkring komponentvalg. Et vanskeligt område idet udbuddet<br />

<strong>af</strong> komponenter, der er velegnede og godkendte til brintanvendelse, endnu er<br />

beskedent.


DGC-rapport 48<br />

8 <strong>Sikkerhedsforhold</strong> for projekt ”Metalhydridlager til<br />

brintbil”, j.nr 1763/98-0012<br />

Projektets formål er konstruktion og <strong>af</strong>prøvning <strong>af</strong> en brændstoftank i et <strong>af</strong><br />

brintbilprojekterne. DGC har gennemført en konstruktionsgranskning <strong>af</strong> det<br />

første og andet udkast til lagerkonstruktion og deltaget i projektmøder, hvor<br />

designet blev diskuteret. Dette har medført meget væsentlige ændringer <strong>af</strong><br />

konstruktionen, hvilket vurderes at have øget sikkerheden.<br />

Mht. den ændredes konstruktions termiske formåen stiller DGC sig dog<br />

tvivlende. En markant forøgelse <strong>af</strong> lagerdiameteren (i forhold til DTU modelforsøgene)<br />

uden <strong>samt</strong>idig at ændre køleforhold virker problematisk. Efterfølgende<br />

testresultater synes at bekræfte denne tvivl, idet <strong>af</strong>ladningstiden<br />

nu er stærkt forlænget. Det bør bemærkes, at diameterforøgelsen ikke er en<br />

følge <strong>af</strong> <strong>sikkerhedsmæssige</strong> overvejelser.


DGC-rapport 49<br />

9 Formidling<br />

Projektets resultater er formidlet i form <strong>af</strong> en generel sikkerhedsrapport,<br />

svarende til Kapitel 3 i nærværende <strong>af</strong>slutningsrapport. Denne rapport har<br />

der været en pæn efterspørgsel efter fra instanser der efterfølgende har skullet<br />

gennemføre brintprojekter.<br />

Projektet er også formidlet i form <strong>af</strong> artikler i bladet Gasteknik og via<br />

DGC’s hjemmeside <strong>samt</strong> på en temadag i Ingeniørhuset.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!