Zahteve protieksplozijske zaščite na področju vodikovih tehnologij

Skoraj ne mine dan, da ne bi zasledili kakšne novice o vodikovih tehnologijah, ki bi v bližnji prihodnosti vsaj delno nadomestile obstoječe energente. Razlog za to je preprosta kemična enačba.

Vodik se spaja s kisikom. Pri tem nastaja energija, ki bi jo uporabili za različne namene, najbolj pogosto za pogon vozil, in seveda voda. Ideja se sliši kot skoraj idealna. Kako to, da se tega človeštvo ni spomnilo že bistveno prej?

Prva velika ovira pri vodiku je, da ga ne moremo kar načrpati in uporabiti kot energent, saj ga v naravi ne najdemo. Moramo ga pridobiti. Med bolj privlačnim pridobivanjem vodika je elektroliza vode z zeleno elektriko. Dejstvo pa je, da je to samo idealna slika. Realna slika hitro pokaže, da kar 95 % vsega vodika dejansko pridobivamo iz zemeljskega plina oziroma metana. Pri tem postopku metan cepimo na vodik in ogljikov dioksid s pomočjo vodne pare. Izračuni pokažejo, da za proizvodnjo 1 kg vodika potrebujemo več kot 2 kg metana. H količini metana, ki ga uporabimo kot surovino za vodik, pa moramo dodati še metan, ki ga uporabimo kot energent za proizvodnjo pare. Pri vsem tem nastaja tudi ogljikov dioksid. Če pogledamo številke, vidimo, da pri proizvodnji 1 kg vodika proizvedemo skoraj 10 kg ogljikovega dioksida. Te številke pa kažejo, da to ni več tako zeleno, kot običajno slišimo.

Kaj pa varnost? Vodik je bistveno bolj eksploziven plin kot metan. Njegova minimalna energija vžiga je 0.019 mJ, zato je v primerjavi z metanom, ki ima minimalno energijo vžiga 0.29 mJ, kar 15-krat bolj nevaren. Druga bistvena razlika je, da je vodik možno skladiščiti samo na tri načine. Eden od načinov je pod zelo visokim tlakom, kar pri komercialnih vodikovih avtomobilih pomeni 700 barov. To zelo poveča možnost puščanja. Pri visokem tlaku pa nastaja še težava vodikove korozije, kar vodi v razpoke v stenah jeklenk vodika. Samo določeni materiali so odporni na vodikovo korozijo. Drugi način skladiščenja vodika je v tekočem stanju pri temperaturi 20 K (cca. -253 ºC), kar predstavlja še najbolj varen način, ampak tehnološko precej težko izvedljiv. Tretji način pa je skladiščenje vodika v trdnem stanju kot kovinski hidrid, kar predstavlja nevarnost za samovžig. Skratka, noben od teh načinov ni brez tveganja.

Poglejmo pa še, kakšno Ex-opremo potrebujemo za vodik. Glede skupin plinov Ex-opremo delimo na IIA, IIB in IIC.

Pri najbolj pogostih gorivih zadostuje Ex-oprema iz najmanj zahtevne skupine IIA, pri vodiku pa je treba uporabiti kar najbolj zahtevano skupino IIC. Zahteve so strožje tudi pri elektrostatiki. Debelina nanosa barve na kovino, ki je neprevoden sloj in zato predstavlja tveganje za elektrostatiko, je lahko pri metanu 2 mm, pri vodiku pa je dovoljena debelina nanosa barve zgolj 0.2 mm. Seveda je varnostnih vidikov, ki jih je treba upoštevati, še bistveno več. Posledično pa je število nesreč v povezavi z vodikom začelo izjemno naraščati in to tako zelo, da je bila ustanovljena baza podatkov za beleženje vseh vodikovih nesreč.

In kaj je rešitev? V južni Koreji so se odločili, da bodo vse te varnostne zahteve za uporabo vodika preprosto omilili, samo zato, da bodo uporabnike vzpodbudili v nakup vodikovih tehnologij. Mislim, da dodaten komentar ni potreben.

Sam bi predlagal malo drugačno rešitev. Če želimo varno vodikovo prihodnost, moramo najprej pridobiti poglobljeno znanje glede vodikovih tehnologij. Tu vam lahko pomagamo tudi na SIQ. Potem pa moramo slediti tehničnim zakonitostim vodika, ne pa uzakonjenim ciljem.

Vir: Poročilo SIQ, številka 88

***

Več o protieksplozijski zaščiti na SIQ.