Riskitöntä vetyteollisuutta ei ole – Vihreä siirtymä vaatii ennakoivaa turvallisuussuunnittelua

Vetyteollisuus kehittyy vauhdilla, ja siksi vetyyn liittyvät turvallisuuskysymykset koskettavat uusia toimijoita ja sovelluskohteita. Onnettomuusmallinnuksella ja seurausanalyyseillä riskejä voidaan luotettavasti arvioida ja ennakoida.

Täysin riskitöntä teollista toimintaa on vaikea löytää. Sama pätee vetyteollisuuteen. Huolta ei aiheuta niinkään itse kaasu, vaan se, että vetyä tuotetaan, varastoidaan, kuljetetaan ja jatkokäsitellään aikaisempaa suuremmassa mittakaavassa ja uusissa käyttökohteissa, kuten vetytankkausasemilla. Apukemikaalista on tullut vihreän siirtymän päätähti.

Kuten kaikkien kemikaalien, vedynkin riskit liittyvät sen perusominaisuuksiin. Vety on muihin hiilivetyihin verrattuna hankalampi käsitellä, koska se on atomikooltaan pieni ja ilmaa kevyempi kaasu. Vety ei pysy yhtä helposti laitteiden ja putkistojen sisällä kuin vaikkapa metaani. Se kerääntyy herkästi rakenteisiin, ja sillä on laaja syttymisalue.

Siksi aina kun vetyä käsitellään, sen riskit pitää tunnistaa. Sen jälkeen voidaan ottaa käyttöön keinoja varautua, ennaltaehkäistä ja minimoida onnettomuuksien vaikutuksia, kuten räjähdyksiä.

Onnettomuusmallinnus ennakoi vetyräjähdyksen seuraukset

Kun pieni syttymisenergia ja laaja syttymisalue yhdistyvät suureen energiatiheyteen, riski vaaratilanteille on ilmeinen. Vedyllä on laaja syttymisalue, joten pienikin määrä ulos vuotavaa kaasua voi aiheuttaa palamis- ja räjähdysreaktion.

Palavien kaasujen räjähdykset voidaan luokitella deflagraatioon, detonaatioon ja siirtymään näiden kahden välillä. Deflagraatiossa vedyn palaminen tapahtuu ”hitaasti”, mutta detonaatiossa liekkirintama ja paine etenevät jo yliäänen nopeudella shokkiaaltona.

Lisäksi vetyräjähdys voi alkaa deflagraationa ja siirtyä detonaatioksi tietyissä olosuhteissa, esimerkiksi jos tilassa on paljon esteitä, mikä aiheuttaa turbulenssia liekkirintamassa. Juuri tämän siirtymäilmiön (deflagration to detonation transiton, DDT) mallintaminen ja ennustaminen on haasteellisinta.

Vetyräjähdysten seurausten arviointiin liittyykin yhä paljon epätietoisuutta. Tieteellisessä tutkimuksessa ei ole pystytty kehittämään luotettavaa eri räjähdystapauksia ennustavaa yleistä räjähdysmallia. Me Swecolla seuraamme kehitystä tarkasti ja teemme paine- ja räjähdyskuormien arviointeja alan parhailla työkaluilla.

Onnettomuusmallinnuksessa simuloimme, miten laajalle vetyräjähdyksen vaikutukset sisätiloissa ja ulkona ulottuvat. Pyrimme siis ennustamaan, miten vedyn aiheuttama tulipalo leviää, mikä on räjähdyspaine, mitä eri rakenneosille tapahtuu ja miten itse rakennus tai rakenteet kestää räjähdyksen ylipainevaikutukset.

Käytämme tarpeen mukaan Tukesin uusissa vetyohjeissa mainittuja laskennallisia menetelmiä, kuten virtauslaskentaa (Computational Fluid Dynamics, CFD).

Prosessiturvallisuus on vetyturvallisuuden perusta

Vetyräjähdysriskejä ei voi tarkastella irrallisina tapahtumina, vaan koko toimintaympäristön kannalta. Siksi onnettomuusmallinnuksen taustalla tarvitaan prosessiturvallisuuden osaamista. Tunnistamme vetylaitoksen tekniset riskit, arvioimme herkimmät vuotokohdat eri kemikaalien ja käsittelyprosessien kannalta.

Turvallisuussuunnittelun yhteydessä teemme erilaisia riskinarviointeja ja seurausanalyysejä sekä räjähdysturvallisuuteen liittyviä ATEX- arviointeja ja tilaluokitteluja. Lisäksi voimme käyttää kehittämäämme Safety Index – työkalua, jolla tunnistetaan riskejä myös uusissa vetylaitoksissa.

Vedyn käsittelyyn liittyy aina kemikaaliturvallisuuden näkökulma. Seuraamme valvovan viranomaisen suosituksia, samalla kun teemme vedyn ja muiden aineiden kemikaalilupahakemuksia. Lisäksi osallistumme kansallisiin kehitystyöryhmiin ja tuomme uusista tietoa eri Sweco-maista. Se auttaa kehittämään myös mallinnustyökalujamme.

Vety on koko ajan tutumpi riski – varmista vetyturvallisuus

Vaikka vety herättää monelle uutena aineena tuntemattoman pelkoa, tunnistettu uhka on aina pienempi kuin tuntematon. Hanke kerrallaan opimme lisää vetyriskien hallinnasta ja saamme kansallisia linjauksia. Hyvän taustan vetyturvallisuuden varmistamiseen antaa kokemus, jota meillä on muiden hiilivetyjen riskitason ja turvallisuusvaatimusten määrittelystä.

Lopultahan vety ei eroa niin paljon tutummista kemikaaleista eikä vetylaitos muista teollisuuslaitoksista. Vetyriskit voidaan tunnistaa etukäteen, kun arviointityöryhmä on kokenut ja mukana on ammattilaisia eri suunnittelualoilta.

Oikeilla mitoitus- ja suunnitteluratkaisuilla pystytään rakentamaan mahdollisimman turvallisia vetylaitoksia, minimoimaan vetyvuotojen seuraukset ja varautumaan myös niistä palautumiseen.

Olemme mielellämme tukenasi vetyteollisuuteen ja turvallisuuteen liittyvissä kysymyksissä. Ole yhteydessä!

Miia Virta, teknisen turvallisuuden asiantuntija, miia.virta@sweco.fi
Antti Näppi, ryhmäpäällikkö, vaativa FEM-laskenta, antti.nappi@sweco.fi