Politechnika Śląska w Gliwicach Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Bezpieczeństwo użytkowania samochodów zasilanych wodorem prof. dr hab. inż. Andrzej Rusin dr inż. Katarzyna Stolecka
bezbarwny, bezwonny gaz 14 razy lżejszy od powietrza gaz łatwopalny Wodór wykorzystywany jest do produkcji nawozów azotowych, metanolu itp. przyszłościowy nośnik energii produktem jego spalania jest woda 2
Bezpieczeństwo wykorzystywania wodoru przyczyn katastrof z udziałem wodoru uszkodzenia mechaniczne wady materiałowe korozja błędy ludzkie zwiększona kruchość niebezpieczeństwo związane z wodorem chemiczne fizyczne fizjologiczne 3
Stosowanie wodoru w pojazdach Porównując wodór z benzyną oraz metanem, benzyna wydaje się być najłatwiejszym i być może najbezpieczniejszym paliwem do magazynowania ze względu na jej niższą lotność i mniejszy zakres palności. Jednakże wodór oraz metan przy zastosowaniu najnowszych technologii również mogą być magazynowane w sposób bezpieczny. Wskazuje na to fakt, iż wodór w postaci sprężonej lub skroplonej od dłuższego czasu jest bezpiecznie stosowany i magazynowany w przemyśle. Dodatkowych badań mogą jednak wymagać zagadnienia związane z jego stosowaniem w gospodarstwie domowym lub w samochodach. paliwo min. energia zapłonu, mj temperatura płomienia, o C temperatura samozapłonu, o C zakres palności, % LHV, MJ/kg HHV, MJ/kg wodór 0.017 2207 585 4-75 119.9 141.9 metan 0.28 1914 54-630 4.3-15 50 55.5 benzyna 0.24 2307 260-460 1.4-7.6 44.5 47.3 rys. - http://greenliving4live.com/ 4
Stosowanie wodoru w pojazdach Wodór wydaje się być obiecującym paliwem w środkach transportu i w związku z tym, ryzyko związane z takim jego stosowaniem powinno być dokładnie zbadane Zagrożenia wynikające z użytkowania wodoru jako paliwa należy rozpatrywać w sytuacji, gdy pojazd nie działa, w czasie jego normalnej pracy oraz w przypadku kolizji Powszechnie znane, potencjalne zagrożenia związane są z pożarem, wybuchem lub toksycznością. W przypadku wodoru ostatnie z nich mogą być pominięte ponieważ wodór oraz produkty jego spalania nie są toksyczne. Zagrożenia w postaci pożaru i eksplozji wodoru używanego w transporcie mogą powstać na skutek jego uwolnienia ze zbiornika magazynowego w samochodzie, przewodów zasilających instalację w paliwo lub z ogniwa paliwowego 5
Stosowanie wodoru w pojazdach Wodór w pojazdach może być wykorzystywany na dwa sposoby. Można go stosować jako paliwo w silniku, które ulega spalaniu w komorze. Lub też może być wykorzystywany w ogniwach paliwowych do wytworzenia energii napędzającej silnik elektryczny Najczęściej w samochodach wykorzystywane są zbiorniki na wodór sprężony lub ciekły http://www.nonameblogger.com/ Nowym podejściem wydaje się być połączenie zbiorników kriogenicznych i sprężonych (ciśnieniowych) Z punktu widzenia bezpieczeństwa ich stosowania, porównując nowy zbiornik z konwencjonalnym zbiornikiem wodoru ciekłego, zagrożenie stanowi tutaj wysokie ciśnienie wodoru. Może ono bowiem spowodować większe rozmiary katastrofy powstałej na skutek pożaru, wybuchu i oddziaływania zimnego wodoru 6
Stosowanie wodoru w pojazdach wymogi dla zbiorników możliwość zmagazynowania takiej ilości wodoru, aby pozwoliła ona na przejechanie 500 700 km mała objętość zbiornika jak najlżejsze wytrzymałość mechaniczna bezpieczeństwo krótki czas ładowania http://news.bbc.co.uk/ 7
Skutki niekontrolowanego uwolnienia wodoru pożar uwolnionego wodoru wybuch uwolnionego wodoru zjawisko BLEVE zagrożenie związane z bezpośrednim kontaktem ze strumieniem wodoru o niskiej temperaturze Swain M., Fuel Leak Simulation., Proceedings of the 2001 DOE Hydrogen Program Review 8
Strefy niebezpieczne - zbiornik ciśnieniowy 9
Strefy niebezpieczne zbiornik krio-sprężonego wodoru 10
Chmura o określonym stężeniu wodoru 11
Podsumowanie ze względu na swoje właściwości fizyko-chemiczne wodór wydaje się być przyszłościowym nośnikiem energii wykorzystując wodór zarówno w przemyśle, jak i do napędu samochodów należy pamiętać o zagrożeniach związanych z jego użytkowaniem przedstawione wyniki pokazują, ze uwolniony ze zbiornika na skutek wypadku drogowego wodór może stwarzać śmiertelne zagrożenie dla ludzi w odległości do ok. 15 metrów. Z kolei strefa niebezpieczna związana z uszkodzeniem ciała ludzkiego może objąć zasięg 45 metrów wielkości stref niebezpiecznych zależne będą zarówno od parametrów wodoru w zbiorniku, jak i od skutku wypadku w postaci całkowitego lub częściowego uszkodzenia zbiornika producenci samochodów zasilanych wodorem powinni więc na etapie projektowania silników uwzględniać ryzyko dla ludzi związane z ich zastosowaniem 12
Dziękuję za uwagę http://www.startrescue.co.uk/ 13