Disputas: Agnieszka W. Lach

Agnieszka W. Lach har til forsvar for graden philosophiae doctor (ph.d.) i programmet prosess, energi og automatiseringsteknikk ved Fakultet for teknologi, naturvitenskap og maritime fag, innlevert avhandling med tittel «Hydrogen Safety in confined spaces».

Disputas holdes for alle interesserte ved campus Porsgrunn 2. september i auditorium B-113. Seansen kan også følges digitalt på Zoom.

Prøveforelesningen starter klokken 0930 og disputasen starter klokken 1200.

Sammendrag

Overgangen til et nullutslippssamfun resulterer i en vekst av hydrogendrevne kjøretøyer. Selv om hydrogenapplikasjoner og deres risiko er svært godt kjent i industrisektoren, er det andre regler og farer når det gjelder offentlig sektor. Farer, som må undersøkes veldig grundig for å etablere et sett med beste praksis og avbøtende tiltak. Sikkerhetsapplikasjonene kan legges til eksisterende infrastruktur som nye passive ventilasjonsløsninger eller mekaniske ventilasjonssystemer. Reduksjon i massestrømningshastighetene er en muligheten når endringen i eksisterende ventilasjonsanlegg ikke er mulig eller økonomisk uakseptabel. De mekaniske ventilasjonssystemene som brukes i dag fungerer i henhold til tilgjengelige standarder, men det er fortsatt utfordringer for regelverk og standarder (RCS), bilprodusenter og relevante aktører.

Undersøkelsene som presenteres i denne doktorgradsavhandlingen fokuserer på utilsiktede utslipp av hydrogen fra hydrogenlagringstanken. Utilsiktede utløsninger kan oppstå på grunn av for eksempel aktivering av termisk og trykkavlastningsanordning (TPRD) eller feil. Det eksperimentelle arbeidet som presenteres i denne studien er en del av EU-prosjektet: HyTunnel CS som er et pre-normativt forskningsprosjekt for å utvikle en anbefaling for RCS og tekniske verktøy for hydrogensikkerhetsingeniører. Ph.D-arbeidet var også en del av Norsk forskningssenter: Mobility Zero Emission Energy Systemst- MoZEES FME.

I løpet av denne oppgaven ble det gjennomført fire eksperimentelle kampanjer for å undersøke resultatene fra hydrogenutslipp i de verre tilfellene. Eksperimenter ble utført i store og fullskala oppsett:

1. Storskala-to eksperimentelle kampanjer: eksplosivkammeret på 15 m3 imiterte en privat garasje. De antente og uantente slippene ble utført for å undersøke overtrykk i garasjen kallt Pressure Peaking Phenomena (PPP). PPP oppstår når en lettere gass (som H2 eller He) introduseres med en relativt høy masse strøm inn i et rom med tettere gass (luft) og et relativt lavt ventilasjonsareal. En analytiske modell presentert i denne oppgaven gjør det mulig å designe ventilasjonsareal eller/ og massestrømningshastighet (størrelsen på åpningen og lagringstrykket) for å unngå ødeleggende overtrykk, som kan føre til innhegning kollaps. Modellen var validert og passer godt med eksperimentell data. Overtrykkene fra antente utslipp er betydelig høyere og oppstår i løpet av de første sekundene.
2. Fullskalaen – to eksperimentelle kampanjer: 40 fots containeren ble brukt til å gjenskape utilsiktede utslipp i rom som ligner på en parkeringsgarasje. De antente og uantente utslippene var underekspanderte jetter som traff gulvet, slik det vil skje i tilfelle ved aktiveringen av TPRD som er plassert på hydrogentanken ombord på hydrogenkjøretøyet.
   • a. Den første kampanjen fokuserte på uantente hydrogenutslipp og undersøkelse av hydrogenspredning og påvirkning av den mekaniske ventilasjonen. Luftstrømhastigheten (Air Change per Hour) på 10 ACH og 6 ACH brukt i parkeringsgarasjer ble undersøkt. Resultatene viste påvirkningen på den brennbare tiden (når konsentrasjon er ≥4%) av den akkumulerte skyen, men i den gitte geometrien ble det ikke målt en reduksjon av konsentrasjon.
   • b. Den andre kampanjen fokuserte på antente utslipp og undersøkelse av termiske effekter fra hydrogenjet-branner ved 90° og 45°. Resultatene viste trygg tilgang til bilen i tilfelle en ulykke og de farligste områdene. Temperaturen i ventilasjonsrøret oversteg ikke 300 °C som er gitt i standarder.

Eksperimentene viser at hydrogenteknologi trygt kan implementeres i eksisterende systemer og infrastruktur dersom HPV følger designanbefalingene.

Funnene som presenteres i oppgaven er bransjerelevante og vil bli brukt til å forme anbefalinger, koder og standarder i EU i samarbeid med 13 andre land. Arbeidet er utført ved Universitetet i Sørøst-Norge innenfor HyTunnel-CS-prosjektet