Door: Weiss Technik Nederland B.V. Interview met specialist Jörg Ruppert.
Waterstof staat weer op de agenda voor de auto-industrie, vooral als het om bedrijfswagens gaat. Maar juist datgene wat deze stof tot een krachtbron maakt, maakt het ook zo gevoelig. Trefwoord: veiligheid. In het interview legt Jörg Ruppert, ingenieur bij Weiss Technik, uit welke tests moeten worden uitgevoerd om dit explosieve element te gebruiken.
Sommige autofabrikanten melden dat ze werken aan aandrijvingen met waterstoftechnologie als alternatief voor batterijen. Wat vindt u van waterstoftoepassingen op het gebied van mobiliteit?
Door de verschuiving van fossiele brandstoffen en de financiering voor waterstoftoepassingen door de federale overheid en de staten, zijn er onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten die we later op de wegen zullen zien. Voertuigen op waterstof en hun onderdelen moeten dezelfde omgevingssimulatietests doorstaan als conventionele voertuigen met verbrandings- of elektromotoren. Hiervoor zijn overeenkomstige testsystemen nodig.
Zijn er al tekenen van een toenemende vraag?
Zeker. Veel autofabrikanten kijken naar waterstof, net als de aangesloten toeleveranciers, d.w.z. bedrijven die componenten bouwen zoals leidingsystemen, kleppen, tanks of veiligheidsapparatuur. We zien ook een sterke toename van verzoeken om bestaande testsystemen om te bouwen voor waterstoftoepassingen.
Met welke omgevingsinvloeden moet rekening worden gehouden bij het gebruik van waterstofvoertuigen?
In omgevingssimulaties worden de klassieke parameters getest: hoge en lage temperaturen bijvoorbeeld, en snelle schommelingen, maar ook vochtigheid en corrosie, die zich kunnen ophopen als gevolg van zoute mist in bijvoorbeeld offshore toepassingen. Verschillende weersomstandigheden, stralingsblootstelling aan IR- en UV-licht (warmteopbouw en veroudering) worden ook getest. Allemaal binnen een paar dagen – in een stroomversnelling, zou je kunnen zeggen.
Wat wordt er naast de omgevingsinvloeden nog meer getest?
Het is belangrijk om de impact van trillingen te onderzoeken, omdat deze lekkage kunnen veroorzaken. Ook testen we de effecten van onder- en overdruk, wat met name relevant is bij mobiliteit op grote hoogte of in vliegtuigen.
Laten we even terugkeren naar het onderwerp "achteraf inbouwen". Kan een simulatiesysteem dat tot nu toe is gebruikt om verbrandings- of elektromotoren te testen, eenvoudig achteraf worden ingebouwd om voertuigen op waterstof te testen?
Ja het is mogelijk. Bij de start van een conversie wordt een uitgebreide risicoanalyse uitgevoerd. Het is noodzakelijk om goed in te schatten welke gevaren het gebruik van waterstof met zich meebrengt, hoe incidenten voorkomen kunnen worden en welke tegenmaatregelen genomen moeten worden in kritieke situaties. Met andere woorden: een grondige inspectie van het systeem op locatie met inspectie, advies en individuele conceptontwikkeling.
Waterstof is echt behoorlijk agressief. Wat betekent dit voor de voertuigtechnologie? En voor het testen?
Dat is juist. Waterstof reageert gemakkelijk met zuurstof en is daarom brandbaar en zeer explosief. Dit zijn eigenschappen waar je rekening mee moet houden. Het is belangrijk om geen lekkende gebieden te hebben, d.w.z. voorkomen dat de waterstof lekt. Bijvoorbeeld met kleine onderdelen. Of dubbelsterke buizen – een buis in een buis – met extra coating om corrosie uit te sluiten. Dit zijn het soort toevoerleidingen die worden gebruikt in systemen waarin bijvoorbeeld brandstofcellen worden getest. Ze hebben ook snel sluitende kleppen die direct afsluiten als er waterstof vrijkomt.
Als ondanks alle veiligheidsmaatregelen toch waterstof lekt, waar moet je dan rekening mee houden?
Als dat gebeurt, moeten we voorkomen dat er een explosief mengsel ontstaat. De hoeveelheid waterstof die vrijkomt, in relatie tot het volume van de ruimte en de duur van het lek, bepaalt het risico. Als vuistregel geldt dat als de hoeveelheid minimaal is en de tijdseenheid lang is, deze beheersbaar is. Als de vrijgekomen hoeveelheid groot is en de tijdseenheid kort, wordt het gevaarlijk.
Welke maatregelen zijn nodig in een kritieke situatie?
Het gevaar moet snel worden gedetecteerd en gesignaleerd. Een andere noodmaatregel is het verdunnen van de waterstof door spoelen. Ook hier is het belangrijk waar het lek is ontstaan – de grootte van de ruimte bepaalt bijvoorbeeld in welke mate de waterstof moet worden verdund. Bij concreet explosiegevaar is het uitschakelen van het systeem de enige mogelijkheid.
Wat betekent dat voor de productie in termen van verwerking en reinheid?
Waterstofleidingen en tanksystemen zijn natuurlijk een heikel punt. Onzuiverheden worden voornamelijk veroorzaakt door de bedrijfsomstandigheden, zoals extreme temperaturen of hoge druk. Ook de waterstof moet de juiste zuiverheid hebben, anders kan snel corrosie optreden. Zorgvuldigheid is geboden, zowel bij de implementatie in het systeem als bij de verwerking, om lekkages en beschadigingen aan de oppervlakken te voorkomen.
Bij waterstof gaat het vooral om veiligheid, oftewel de kwaliteit van alle componenten. Wat wordt er nog meer getest?
Prestaties zijn een onderdeel van de kwaliteitsborging. De prestaties van de componenten zijn net zo belangrijk voor het testen als veiligheid. Gebruikers willen weten hoe hun componenten presteren onder welke omstandigheden. Wanneer neemt de prestatie af, wanneer neemt deze toe?
Uit welke industrieën zouden autofabrikanten succesvolle benaderingen kunnen oppikken voor het omgaan met waterstoftechnologie?
De chemische en energie-industrie. En ook de maritieme, luchtvaart- en ruimtevaartsector, met alle leveranciers van systemen en componenten. Misschien zien we straks kleine vliegtuigjes vliegen op waterstof. Er zijn al waterstofvliegtuigen geweest, of waterstofverbrandingsmotoren. Waterstof wordt al gebruikt in de bedrijfswagenindustrie.
Aangezien het ontwikkelen en testen van waterstoftechnologie een grote investering in veiligheid vergt, is de vraag: zou er niet gewerkt kunnen worden met vervangers die minder gevaarlijk zijn?
De specifieke eigenschappen van waterstof, en daarmee ook de risico's, kunnen in de test niet worden vervangen door andere elementen. Daarom is een gerichte risicobeoordeling en gevarenanalyse met de bijbehorende veiligheidsmaatregelen essentieel. Bovendien zou een vervangend materiaal weinig zin hebben, aangezien de producten die later op waterstof moeten worden aangedreven daarvoor de bijbehorende goedkeuringen nodig hebben.
Laten we tot slot nog even stilstaan bij de mogelijke alternatieve materialen op het gebied van mobiliteit. Synthetische brandstoffen, ook wel e-fuels genoemd, kunnen een alternatief zijn voor waterstof. Houdt u hiermee rekening bij de ontwikkeling van uw simulatiesystemen?
We plannen onze testfaciliteiten in nauw overleg met de klanten. Daarbij houden we rekening met speciale eisen, ook op het gebied van brandstoffen. De basis hiervoor is het kennen van de eigenschappen van de materialen, het daarop afstemmen van de sensoren en het borgen van brandpreventie. Weiss Technik past de systemen aan de betreffende risicoanalyse aan en wij adviseren en sensibiliseren onze klanten dienovereenkomstig.
Originele artikel: https://www.weiss-technik.com/environmental-simulation/en/news/detail/test-hydrogen-applications-safely~n28959
