Hydrogen tryggere enn sitt rykte

Framtidas brenselcellebiler med hydrogen i trykktank blir minst like trygge som dagens bensinbiler, hevder norsk forsker.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

- Når folk tenker på hydrogen, tenker de på Hindenburg-katastrofen i 1937, der et luftskip fylt med hydrogen gikk opp i flammer, sier Prankul Middha.

Han har nylig tatt doktorgraden på beregning av risiko ved bruk av hydrogen, for eksempel i brenselcellebiler.

Luftskipet Hindenburg noen få sekunder etter at det tok fyr ved fortøyningsmasten under landing på Lakehurst Naval Air Station i Manchester Township, New Jersey, 6. mai 1937. (Foto: US Navy)
Luftskipet Hindenburg noen få sekunder etter at det tok fyr ved fortøyningsmasten under landing på Lakehurst Naval Air Station i Manchester Township, New Jersey, 6. mai 1937. (Foto: US Navy)

Fortsatt er mye uklart rundt Hindenburg-katastrofen. Mye tyder på at det ikke var hydrogenet i ballongkamrene som tok fyr i første omgang, men selve huden av brennbart materiale som dekket luftskipet.

Eksploderer ikke så lett

Prankul Middha (Foto: Universitetet i Bergen)
Prankul Middha (Foto: Universitetet i Bergen)

At hydrogen er sterkt brennbart, er det likevel ingen tvil om. De fleste husker vel det lille ”bjeffet” fra åpningen av reagensrørene i kjemitimen, der hydrogen og oksygen reagerte med eksplosiv kraft i det som illevarslende nok heter knallgass.

Men hydrogen eksploderer ikke så lett i friluft, kan Middha fortelle.

- Hydrogen har to egenskaper som reduserer risikoen. Hydrogen er lett, og har stor oppdrift. Dermed stiger det opp og vekk fra et eventuelt ulykkessted, forteller han.

- Hydrogen har også stor diffusjonsevne. Det betyr at gassen raskt tynnes ut i lufta omkring, fortsetter han.

Datasimuleringer mot virkeligheten

Middha har brukt dataprogrammet Flame ACCeleration Simulator (FLACS) for å simulere virkningen av ulykker som kan ramme forsyningskjeden for hydrogen til blant annet brenselcellebiler.

- Med FLACS har vi simulert eksplosjoner som vi samtidig har prøvet ut i laboratoriet. Så sammenligner vi datasimuleringen med virkeligheten, for å se hvor gode simuleringene er, forteller han.

I mange tilfelle har Middha brukt erfaringer fra større forsøk i for eksempel England, USA og Tyskland. En del forskjellige situasjoner ble studert, blant annet en fullskala modell av en fyllingsstasjon for hydrogenbiler som ble fylt med hydrogengass og antent i midten.

Til venstre: Fullskala modell av fyllingsstasjon med kjøretøy for eksplosjonstesting. Til høyre: Tilsvarende FLACS-simulering. (Foto: Health and Safety Laboratory (Storbritannia) Figur: Prankul Middha)
Til venstre: Fullskala modell av fyllingsstasjon med kjøretøy for eksplosjonstesting. Til høyre: Tilsvarende FLACS-simulering. (Foto: Health and Safety Laboratory (Storbritannia) Figur: Prankul Middha)

Kan ikke risikere ulykke

- Forsøkene viser at farlige situasjoner oppstår når gasstrømmen fra en lekkasje treffer en hindring. Strømningen i et område med mange hindringer kan danne mye turbulens, og en antenning i et slikt område kan føre til kraftige eksplosjoner, forteller Middha.

I en bil kan jo karosseriet rundt trykktanken med hydrogen være en slik farlig hindring. Likevel mener Middha at brenselcellebiler med hydrogentanker vil være minst like trygge som bensinbiler.

Eksplosjon av hydrogen og tilvarende FLACS simulering (Figur: Prankul Middha)
Eksplosjon av hydrogen og tilvarende FLACS simulering (Figur: Prankul Middha)

- Det forskes veldig mye på sikkerheten rundt biler. Trykktanken konstrueres for å tåle en front mot front-kollisjon, og utstyres med sikkerhetsventil. Også på fyllestasjonene er sikkerheten godt ivaretatt i de fleste tilfeller, forteller han.

- Fordi hydrogen har et dårlig sikkerhetsrykte, ville en eneste ulykke kunne ødelegge for hydrogenbilene. Derfor er bilfabrikantene ekstra omhyggelige med å tette alle sikkerhetshull, understreker Middha.

Farlig i lukkede rom

Likevel finnes det situasjoner som kan bli virkelig farlige. Blant simuleringene Middha har kjørt, er en stor hydrogenlekkasje fra en hydrogenbuss inne i en tunnel.

- Inne i tunnelen vil hydrogenet stige opp mot taket av tunnelen og ikke kunne unnslippe. Da får vi stor risiko for en eksplosjon. Støttestrukturer som bjelker og lysarmatur kan fange gassen ytterligere og øke trykket ved en eventuell eksplosjon, sier han.

Simulering av hydrogenutslipp fra buss i tunnel. (Illustrasjon: Prankul Middha)
Simulering av hydrogenutslipp fra buss i tunnel. (Illustrasjon: Prankul Middha)

Lignende situasjoner med store mengder hydrogen i lukkede rom har også utløst eksplosjoner i kjemisk industri. En av de største ulykkene skjedde på Herøya utenfor Porsgrunn i 1985.

På ammoniakkfabrikken til Norsk Hydro eksploderte rundt fem kilo hydrogen i en hall på 100 x 10 x 7 meter. Kraften fra eksplosjonen tilsvarte 100 – 200 kilo TNT, og løftet taket av hallen. ”Fabrikken smadret”, slo Telemark arbeiderblad opp over forsida. To ansatte omkom.

Startet med naturgass

Likevel mener Middha at hydrogen ikke er farligere enn andre energikilder som industrien håndterer, for eksempel naturgass. Eksplosjonen i Mexicogulfen kan være en nyttig påminner om dette.

Dataprogrammet FLACS har også sitt utspring fra behovene til oljeindustrien.

- Historien til FLACS går tilbake til 1970-tallet, da oljefirmaer som fikk lisenser på norsk sokkel måtte pløye noe av pengene tilbake i forskning rundt sikkerhet, forteller Middha.

FLACS ble i første omgang brukt til sikkerhetsanalyser rundt utvinning av olje og naturgass. I dag er det firmaet GexCon som utvikler FLACS, med støtte fra blant annet Norges Forskningsråd og HySafe-prosjektet i EUs sjette rammeprogram.

- Etter hvert ble FLACS utviklet for mange andre anvendelser, blant annet hydrogensikkerhet. Mitt doktorgradsarbeid er en del av en satsing der også Det internasjonale energibyrået IEA, Det norske veritas og Høyskolen i Telemark er med, forteller Middha.

Referanser

Prankul Middha: Development, use, and validation of the CFD tool FLACS for hydrogen safety studies, Institute of Physics and Technology, University of Bergen, 2010

Om Herøya-ulykken fra Næringslivets sikkerhetsorganisasjon (NSO) (PDF)

Powered by Labrador CMS