Study and Analysis of Fire Safety in Energy Stations in comparison with Traditional Petrol Stations

Abstract

Dette arbeidet analyserer nye energistasjoner hvor ulike farer i forhold til brann, lekkasje og eksplosjon sammenlignes med dagens bensinstasjoner. For tiden er forståelsen av risiko som finnes i hydrogenstasjoner (HRS) fortsatt under utvikling, og er dermed en stor utfordring for brannsikkerhetsingeniører.

Studien analyserer farer, brannårsaker og konsekvenser i hydrogenstasjoner, basert på henting av datainnsamling for bensinstasjon.

En energistasjon brukes som en case studie. Det vil ha en forsyning for bensin og diesel kjøretøy, samt for batteri og hydrogen-elektriske kjøretøy. Fossilt brennstoff lagres i tanker for etterfølgende tilførsel til dispensere, mens hydrogen produseres fra vann ved hjelp av elektrolyse, hvor elektrisitet leveres av solcellepaneler på stasjonens eget tak og fra EL-nettet. Når det gjelder hydrogenproduksjon på stedet, kan dette transporteres via rørledninger til oppbevaringsanlegg på stedet, hvor det trykkes i tanker for levering av service.

For å analysere denne nye infrastrukturen og sammenligne risikoen med tradisjonelle bensinstasjoner, har det blitt brukt ulike metoder for kvalitative og kvantitative risikovurderinger; PHA (Preliminary Hazard Analysis), FMECA (Failure Modes, Effects, and Criticality Analysis) og HazOp (Hazard and Operability). Målet var å finne konsekvensene som følge av avvik eller farer i brann- og / eller eksplosjons i systemene, og dessuten å foreta en vurdering av hvorvidt designet av tankstasjonen, som ble tatt i betraktning, hadde lav nok risiko.

I tillegg til å fokusere på risikoene ble det beskrevet ulykkescenarier, identifisert gjennom risikovurdering, i forbindelse med hydrogenlekkasje i lagring og dispensering. Disse scenariene ble simulert i FDS modelleringsprogramvare, hvor konsentrasjonen av hydrogen ble studert for å analysere ulike strømningslekkasjer. Til slutt ble forskjellige ventilasjonshastigheter undersøkt for å redusere muligheten for å få generert en eksplosiv atmosfære.

This work analyses new energy stations where different risks in relation to the fire, leakage and explosion may be compared to that of current gas stations. Currently, the understanding of risks that may appear in hydrogen refueling stations (HRS) are still under development, so it becomes a major challenge for fire safety engineering.

The study is to analyze the hazards, fire causes and its consequences in hydrogen service station, based on incident data collection for petrol service station.

A service station is used as a case study. It will have a supply for gasoline and diesel vehicles, as well as for battery and hydrogen electric vehicles. Fossil fuels are stored in tanks for subsequent supply to the dispensers, while hydrogen is produced from water using electrolysis, where electricity is provided by solar panels located on the station's own roof and from the electrical grid. Regarding the hydrogen production on site, this may be transported by pipelines to on site storage facilities, where it is pressurized in tanks for supplying service.

In order to analyze this new infrastructure and compare its risks with that of traditional petrol stations, different methods for qualitative and quantitative risk assessments: PHA (Preliminary Hazard Analysis), FMECA (Failure Modes, Effects, and Criticality Analysis) and HazOp (Hazard and Operability). The objective was to find the consequences caused by deviations or hazards in the systems regarding to fire and/or explosion, and furthermore, to make an evaluation of whether the refueling station design taken into consideration was safe.

In addition to focusing on the risks, accident scenarios were described in connection with hydrogen leakages in storage and dispensing. These scenarios were simulated in FDS modelling software, where the concentration of hydrogen was studied in order to analyze different flow leakage rates. Finally, different ventilation rates were investigated to reduce the possibility of generating an explosive atmosphere.