Home

Wonen met waterstof

Welke ontwerprichtlijnen dienen voorgeschreven te worden voor het veilig opslaan van waterstof in een woning?

Anno 2021 zijn er voor woningbezitters weinig toereikende manieren om de overcapaciteit van zonne-energie op te slaan. Deze opslag dient als energiebuffer voor de wintermaanden. Op dit moment wordt de overtollige energieopwekking teruggeleverd aan het elektriciteitsnetwerk. Dit gaat met het afbouwen van de salderingsregeling en nieuwe technologische ontwikkelingen naar verwachting veranderen. Waterstof heeft potentie om als energiedrager invulling te geven aan dit probleem.

In Nederland  wordt waterstofopslag op woningniveau nog niet veelvuldig toegepast. Voor het opslaan van waterstof op woningniveau zijn er nog belangrijke kennishiaten op het gebied van toepasbaarheid, veiligheid en normering. Dit onderzoek geeft inzicht in de mogelijke veiligheidsmaatregelen die nodig zijn voor het opslaan van waterstof in een woning.

my friend h2

Alle mogelijke veiligheidsmaatregelen voor het opslaan van waterstof in een woning

Intrinsiek veilige installaties
Zichtbaar leidingwerk
Excess Flow Valve
Natuurlijke ventilatie
Mechanische ventilatie
Kierdichting
Odorant
H2 sensor
Druk sensor
TPRD
Exlposieluik
Brandcompartiment
Locatie
Nationale campagne
preventieve inspecties
Om een intrinsiek veilige installatie te ontwerpen neemt het onderzoek de volgende standpunten in:

1)Het waterstofsysteem dient net zo veilig te zijn als het huidige aardgas systeem dat in de bestaande woning gerealiseerd is,

2)Een compacte installatie is wenselijk voor de toepasbaarheid in bestaande woningen en geeft minder kans op lekkages door het beperken van het aantal koppelingen in het systeem,

3)De natuurlijke ventilatie dient ten alle tijden te worden gewaarborgd door ventilatie roosters,

4)De installatie dient toegankelijk te zijn voor kwaliteitscontroles en inspecties,

5)Leidingwerk dient zo goed als mogelijk gebeugeld te worden,

6)De opslag heeft een maximale druk van 200 bar

7)Tijdens het afronden van de realisatie werkzaamheden dienen druktesten voor de beproeving van de dichtheid van het leidingwerk uitgevoerd te worden, ook is een ‘snuffelaar check’ benodigd voor het waarborgen tijdens oplevering of inspecties,

8)Tijdens de pilotfase een preventieve inspectie, een maal per drie maanden gedurende het eerste jaar. Na deze periode wordt de definitieve cyclus van de preventieve inspecties bepaald. Naar verwachting kan dit een cyclus hebben van eens in de 2,5 jaar.

Het zichtbaar houden van het leidingwerk voorkomt mogelijke schade die ‘onwetend’ is toegebracht door personen. Daarbij is de kans op een lekkage door een leiding nihil en is het wegwerken van het leidingwerk een niet redelijke kostenpost.
Het toepassen van een Excess Flow Valve (terugslagklep) bij een waterstofopslag lijkt van absolute meerwaarde. Een terugslagklep voorkomt, in het geval van grote uitstroom, dat gevaarlijke situaties ontstaan. Daarbij kan een terugslagklep mogelijk elektronisch gekoppeld worden aan h2 druk en detectieapparatuur. Waardoor bij gemeten waterstofconcentraties in de lucht en  bij drukval, de toevoer vanuit een waterstofopslagtank gestopt kan worden. bij uitval van stroom treed de Excess Flow Valve automatisch in werking
Voor een ruimten waar waterstof opgeslagen en -of geproduceerd wordt, dient de ventilatiebehoefte gewaarborgd te worden. Een natuurlijke ventilatie behoefte dient in deze ruimtes als basisventilatie. Enkel natuurlijke ventilatie kan geen continuïteit waarborgen en wordt daarom niet als voldoende geacht.  Uit praktijktesten moet blijken of enkel natuurlijke ventilatie voldoende is voor het voorkomen van gevaarlijke waterstofluchtmengsels.
Een natuurlijke ventilatie kan geen continuïteit waarborgen en wordt daarom niet als voldoende geacht. Een natuurlijke toe en mechanische afvoer biedt hoogstwaarschijnlijk wel een uitkomst om de ventilatiebehoeften te waarborgen. In combinatie met weterstofdetectieapparatuur vervalt het risico op niet detecteerbare percentages waterstofluchtmengsels. Deze vorm van ventilatie is kosten efficiënter dan volledige mechanische ventilatie. Voor het bepalen van welke ventilatiecapaciteit bij welke lekfrequentie benodigd is, is praktijk onderzoek benodigd.
Het afschermen van een ruimte waar een opslag aanwezig is behoord tot de mogelijkheden. Het kan mogelijke uitstroom naar aangrenzende ruimtes verminderen. Bij het afsluiten en kier-dicht maken van een ruimte dient er wel rekening gehouden te worden met de natuurlijke ventilatie. Deze mag door afsluiting en kierdichting niet komen te vervallen en zal altijd als basis dienen.
Netwerkbeheerders zijn er op dit moment nog niet uit of waterstof hetzelfde odorant moet krijgen als aardgas. Vanuit veiligheidsperspectief lijkt het ontwikkelen van een nieuwe odorant, voor de transitieperiode, verstandig. Door een nieuwe odorant te ontwikkelen weten personen welk gas lekt. Daardoor weet ook de brandweer bij alarmering, met welk gas zij te maken hebben.
Een Waterstofluchtmengsel van 6% wordt niet direct waargenomen door een bewoner. Hierdoor kan er in een korte periode een onveilige situatie ontstaan. Het is wenselijk om deze percentages te alarmeren, zodat  doormiddel van digitale intelligentie andere Lines of defense in werking worden gesteld. Daarnaast kan de detectiesensor een melding geven aan de desbetreffende netwerkbeheerder zodat de lekkage verholpen wordt. Het is wenselijk dat flowsensoren drukverschillen in het systeem waarnemen. Als een detectie sensor het bij lekkage vrijkomede waterstofluchtmengsel niet meet, is het van belang dat drukverschillen door lekkages ook gedetecteerd worden.
Het toepassen van een TPRD lijkt in het geval van brand noodzakelijk voor een waterstofopslag in een woning. De TPRD zorgt bij warmteontwikkeling dat de druk in de tank verlaagd wordt. Om de uitstroom veiliger te maken dient de geloosde waterstof ontstoken te worden. Dit voorkomt ophopingen en kans op detonatie en deflagatie. Het affakkelsysteem gaat gepaard met een digitale alarmering middels een rookmelder. Naar verwachting is dit in de praktijk geen haalbare kaart. Gezien een rookmelder regelmatig aangaat door huishoudelijke taken of lege baterijen. Door deze eigenschap heeft een koppeling met van een ontstekingsmechanisme naar verwachting een negatief effect op het rendement van een waterstofopslag.
Het is wenselijk om een explosie ten alle tijden te voorkomen. Hierdoor ziet het onderzoek het explosieluik als een veiligheidsmaatregel die extra veiligheidsrisico’s met zich meebrengt. Daarnaast heeft de locatie van de opslag ook invloed op de functionaliteit van een dergelijk explosieluik.
Het gebruik van een brandcompartiment is wenselijk. Of de opslag gerealiseerd wordt in een gecompartimenteerde ruimt of opslagkast is afhankelijk van de volumes van een opslagtank. Bij een klein volume heeft een brandveiligheidsopslagkast het voordeel. Het is een koste efficiënte en doeltreffende maatregel. De tank wordt in het geval van brand beschermd en bewoners behouden een veilige vluchtroute.
Om een veiligere situatie te creëren is de afstand tussen bewoners en een waterstofopslag van belang. Vanuit brand technisch oogpunt dient een locatie voorgeschreven te worden waar de risico’s van de veiligheidsvoorzieningen beperkt worden.

De locatie op zolder biedt de mogelijkheid om een waterstofopslag veilig te positioneren. De veiligheidsmaatregelen van het 3LoD principe zijn op deze locatie eenvoudig te realiseren. Daarbij zijn de gevolgen van de veiligheidsmaatregelen op deze locatie beheersbaar. De locatie op zolder leent zich voor het ontwikkelen van een modulair demontabel systeem.

Het opstarten van een campagne over de do’s en dont’s van waterstof kan een oplossing bieden wanneer waterstof als verwarmingsgas toegepast gaat worden. In deze campagne kan toon-verschillen, van de sensoren en de werking van de verschillende Lines of defense worden uitgelegd. Hierdoor kan de negatieve publieke perceptie van waterstof worden verholpen. Daarnaast zorgt deze campagne voor bewustwording bij calamiteiten. Hierdoor worden de risico’s verkleind.
Het controleren na oplevering van het nieuwe waterstofleidingwerk door druktesten met heliumgas lijkt voor de hand liggend. Uit praktijktesten moet blijken of de toepassing van heliumgas significant meer lekkages opspoort dan een luchtdruktest. Aanvullend kan de zogenoemde ‘snuffelaar’ ook uitkomst bieden. Een snuffelaar is een detectieapparaat dat bij het leidingwerk gehouden kan worden om concentraties waar te nemen. Door deze check op te nemen in de regelgeving kan het startpunt van de Line of Defense (een intrinsiek veilige installatie) gewaarborgd worden.
undraw_data_report_bi6l

Bent u geënthousiasmeerd door deze Website en wilt u zich verdiepen in deze materie? onderstaande link brengt u naar het gehele onderzoek.

Line of defense

3 LoD's in een notendop

In het domein veiligheidskunde wordt gesproken over ‘Lines of Defense’ (LoD). Dit zijn maatregelen die de veiligheid van bewoners bij calamiteiten waarborgen. Dit onderzoek neemt het uitgangspunt in dat er 3LoD benodigd zijn voor het waarborgen van de veiligheid. Als er door welke reden dan ook een van de Linies niet functioneert, garanderen de andere de veiligheid. Het is van belang dat gebreken bij de bron aangepakt worden. Gebreken aan de opslag, mogen niet vertaald worden naar effectmaatregelen (veiligheidsvoorzieningen) in een woning. Een Intrinsieke veilige opslag is het uitgangspunt van het 3LoD principe.

undraw_data_reports_706v

Scenario 1

Lekkage waterstofopslag

(Water)stof tot nadenken

In 2019 hebben 37.002 duizend ongevallen plaatsgevonden waar meer dan twee auto’s bij betrokken waren. Dit resulteerde in 32.707 duizend materiele schades, 4206 letselschades en 89 doden (SWOV, 2021). Uit cijfers van IFV (2020) blijkt dat in 2019, 38 woningbranden hebben plaatsgevonden. Het risico op ongevallen bij een gecomprimeerde waterstofopslag in een woning is lager dan het rijden in een auto op waterstof.

Scenario 2

Brand in woning

Team

De afstudeerders

Dankwoord

Allen bedankt voor de leerzame samenwerking!

Website gemaakt door WAT.WORKS