zbornik radova (.pdf 11,5 MB) - Hrvatsko društvo inženjera sigurnosti

METODERaziskava je izdelana na podlagi primerjav znanih rezultatov o uporabi vodika kot energetskegasredstva. Primerjane so bile različne raziskave in rezultati raziskav. Na podlagi več raziskav seposkuša najti skupne rezultate in s tem pričakovana tveganja, ki nastajajo ob razvoju uporabe vodikakot energenta in novih oblik vozil. Ob pregledu novih dognanj se poskuša ugotoviti ali zakonodaja inrazvoj standardov v Evropski skupnosti sledi razvoju tehnologije in uporabe novih energentov.REZULTATIEksplozivnost zmesi vodik-zrakZmes vodika z zrakom lahko izgoreva na več načinov. Skrajna načina sta na eni strani detonacija kotnajhitrejši način zgorevanja eksplozivne mešanice za razliko od druge skrajnosti laminarnega plamena,ki je najpočasnejši val izgorevanja. Detonacija je supersonični (nadzvočni) kompresijski (tlačni) val, kiga spremlja hitro sproščanje kemične energije. Tlak se v eksploziji bistveno poveča za razliko odgorenja v laminarnem plamenu, kjer plamen le z majhnim tlakom pritiska snov (plin, tekočino) predrobom plamena. Po Zel'dovich-Von Neumann-Döring (ZND) teoriji se detonacija širi s samovžigommešanice na čelu širjenja. Eksperimenti kažejo [8], da so detonacijske fronte v skupni eksplozivnizmesi nestabilne in imajo tridimenzionalne prehodne strukture z intenzivnimi hitrostnimi in tlačniminihanji.Kritična energija vžiga za detonacijski vžig v splošnem pomeni minimalno potrebno energijo zaustvarjanje sferične detonacije preko neposredne inicializacije z močnim virom energije. Zel'dovich insodelavci [9] so ugotovili, da obstaja direktna zveza med vžigno (inicializacijsko) energijo invelikostjo celic. V splošnem velja, da je za zmes vodika in kisika potrebna vžigna energija reda 10-1000 kJ [10].Če povzamemo, je zmes vodik-kisik zelo občutljiva zmes glede na druga plinska goriva, vendar kaže,da lahko vprašanja varnosti rešimo tudi na zadovoljiv način. Analiza preteklih nezgod kaže, da jenajvečje tveganje pri uvajanju vodika v visokotlačne rezervoarje za shranjevanje. Zaradi nizkemolekularne mase se vodik pri majhnem izpustu razširi po prostoru hitreje kot drugi plini zaradivzgona. Zato morajo biti prostori z vodikovimi napravami dobro zračeni, najboljše odprti (naprave naprostem), da se prepreči kopičenje vodika pri majhnih izpustih. Zaradi občutljivosti zmesi vodik-kisikna pospeševanje turbulentnega gorenja (plamena) in DDT 1 zelo hitro pride do vžiga in eksplozije.Prilagojena analiza učinkov okvar (FMEA - Failure Modes and Effect Analysis) je bila razvita skupajs kritično analizo (CRA) za opredelitev potencialne nevarnosti za situacijo, ko ne pride do trka (notcrashsituation). Matematični model delovanja gorivnih celic je bil razvit in se uporablja v povezavi zFMEA. Metodološki pristopi, kot so analiza učinkov okvar (FMEA) in Kritična analiza (CRA), sepogosto uporabljata za oceno možnega tveganja varnosti novega sistema. FMEA je inženirska tehnikain se uporablja za določanje, prepoznavanje in odpravo znanih ali potencialnih napak, težav in napak vsistema, procesu načrtovanja ali storitev [3].Iz pregleda nezgod (incidentov) z vodikom je mogoče sklepati, da so resne eksplozije povezane ssproščanjem večjih količin vodika v prostor, ki je obremenjen z opremo in ovirami. Pri hitremsproščanju vodika v ozračje brez ovir se vodik razprši v razmeroma malo škodljivo mešanico. Povžigu velikega eksplozivnega oblaka nastanejo zelo velike hitrosti turbulentnega širjenja(deflagracije), ki razvije visok tlak. Mešanica vodika z zrakom lahko zelo hitro preide v detonacijo inpovzroči veliko škodo. Tudi naključni dovodi zraka v visokotlačne posode za shranjevanje vodika sepogosto pojavljajo kot nezgodni dogodki. Večina posod za shranjevanje ni načrtovana tako, da bivzdrževala konstantni eksplozijski tlak v shranjenem vodiku [11]. Za izgradnjo posod za shranjevanjevodika je že izdelan poseben standard SAE J2579 - Standard for Fuel Systems in Fuel Cell and OtherHydrogen Vehicles (2009 in 2013). Informacije o tlakih so zbrane v standardu SAE J2760 TechnicalInformation Report for Pressure Terminology Used in Fuel Cells and Other Hydrogen VehicleApplications (2011). Za oceno verjetnosti nastanka naključne eksplozije vodika ali samo nastanka1 DDT = transition from deflagration to detonation (prehod iz deflagracije v detonacijo)M&S 8(2013) 343