25/8/2022

De nombreux pays à travers le monde déploient des véhicules à pile à combustible à hydrogène (HFCV), notamment des voitures, des bus, des camions, des trains, des navires et des avions. Un incendie tel qu’un déversement de liquide inflammable, un jet d’hydrogène et un feu couvant pourrait provoquer une rupture du réservoir d’hydrogène.

Les réservoirs composites haute pression embarqués actuellement ont un degré de résistance au feu bas (FRR) de 4-8 min en feux d’essence/de diesel/d’hydrogène avec une intensité HRR/A=1-4 MW/m2. Un incident dans un espace confiné comme un tunnel avec des HFCV pourrait dégénérer en incendie, et entraîner une rupture catastrophique du réservoir à bord avec des conséquences pour la vie, les biens et l’environnement construit. La gravité d’un incident et la valeur du risque dépendront du volume et de la pression du réservoir de stockage, du tunnel et des paramètres de trafic.

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Figure 1. La séquence d’événements conduit à la rupture du réservoir lors d’un incendie et se traduit par l’onde de choc [1].

Compte tenu des connaissances jusqu’alors indisponibles sur le risque et les dangers d’une rupture catastrophique du réservoir d’hydrogène lors d’un incendie à l’intérieur d’un tunnel, Efectis, en collaboration avec HySAFER de l’Université d’Ulster, a développé une méthodologie d’évaluation quantitative des risques (QRA) pour les véhicules à hydrogène dans le tunnel routier. Cette étude est réalisée pour répondre au risque lié aux ondes de souffle après la rupture de la cuve dans les tunnels. L’objectif est d’étudier l’impact du FRR des réservoirs haute pression en composite hydrogène embarqués en terme de risque et son acceptation pour les véhicules à hydrogène dans un environnement de tunnel. Le risque est défini de deux manières : les décès par véhicule et par an, et le coût par accident.

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Figure 2. L’organigramme de la méthodologie QRA pour les HFCV dans un tunnel : (a) risque en termes de décès par véhicule et par an ; (b) risque en termes de pertes monétaires par accident [1].

La méthodologie a été appliquée à un tunnel de Dublin pour le cas d’une rupture de réservoir d’hydrogène de 62,4 L, pression nominale de service (NWP) = 70 MPa dans un incendie avec état de charge (SoC) = 59 %. L’étude a démontré que pour le réservoir de stockage embarqué composite non protégé thermiquement mentionné ci-dessus, où le FRR est de 6-12 minutes, le risque est de 1,07 10-2 décès/véhicule/an, soit trois ordres de grandeur supérieur au niveau acceptable. Augmenter le FRR du réservoir à 84 minutes ramène le risque à un niveau acceptable, soit 1,00 10-5 décès/véhicule/an.

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Figure 3. Risques en fonction du FRR du réservoir de stockage d’hydrogène en cas d’incendie pour une rupture de réservoir de 62,4 L à SoC = 59 % : (a) Risque (Décès/véhicule/an), (b) Risque (£/accident) [1].

Efectis est en mesure de vous aider pour vos projets H2, en analysant l’analyse du risque incendie H2, mais aussi en quantifiant par modélisation le feu H2 et ses impacts sur la structure et les équipements.

Contribution aux projets:

Pour plus d’informations, veuillez nous contacter en envoyant un email : uk@efectis.com.

References

[1] H. Ingason, Y.Z. Li, Spilled liquid fires in tunnels. Fire Saf. J. 91 (2017) 399–406.
[2] H. Ingason, Y.Z. Li, A. Lönnermark, Tunnel Fire Dynamics. New York: Springer; 2015.
[3] H. Ingason, R. Hammarström, Fire test with a front wheel loader rubber tyre. 2010.
[4] V. Molkov, M. Dadashzadeh, S. Kashkarov, D. Makarov, Performance of hydrogen storage tank with TPRD in an engulfing fire, Int. J. Hydrog. Energy 46 (2021) 36581-36597.
[5] S. Kashkarov, M. Dadashzadeh, S. Sivaraman, V. Molkov 2022, QRA methodology of hydrogen tank rupture in a fire in a tunnel. 10th International Seminar on Fire and Explosion Hazards (ISFEH10), 22-27 May 2022, Oslo, Norway