Maschinenbau

Die Ausbreitung von Wasserstoff aus undichten Tanks in Garagen und die daraus resultierenden Gefahren simulieren Modellrechnungen des Forschungszentrums Karlsruhe.

Forschungszentrum Karlsruhe forscht zu Risiken der Wasserstofftechnologie

Die Sicherheitseigenschaften von Wasserstoff unterscheiden sich von denen anderer gasförmiger Energieträger, beispielsweise Erdgas, Propan oder Benzindämpfen, erheblich:

o Wasserstoff ist leichter als Luft, breitet sich also bevorzugt nach oben aus.

o Wasserstoff verteilt sich wegen seiner hohen Diffusivität schneller.

o Wasserstoff hat eine extrem kleine Zündenergie, die eine spontane Zündung des Gemischs begünstigt.

o Wasserstoff ist über einen sehr großen Konzentrationsbereich brennbar, der Ausbrand einer Wasserstoff-Luft-Mischung ist deshalb beinahe vollständig.

o Wasserstoff hat eine hohe Brenngeschwindigkeit, durch die sich das Schadenspotenzial erhöhen kann.

Diese Unterschiede erfordern spezielle Sicherheitskonzepte, weil Unfälle mit Wasserstoff völlig anders ablaufen können als Unfälle mit konventionellen Brenngasen. Die Ermittlung der andersartigen Gefahrenpotenziale und deren Beherrschung setzt umfangreiche Untersuchungen mit dem künftigen Energieträger Wasserstoff voraus.

"Unser Ziel ist, grundlegende experimentelle Daten und verifizierte theoretische Rechenmodelle zu entwickeln, um fundierte Sicherheitsregeln und Standards für den alltäglichen Umgang mit Wasserstoff als Energieträger ableiten zu können", erläutert Dr. Wolfgang Breitung, Leiter der Abteilung Strömung und Verbrennung im Institut für Kern- und Energietechnik des Forschungszentrums Karlsruhe. "Wir wollen damit den Endverbraucher von sicherheitstechnischen Einschränkungen entlasten."

So führte eine Arbeitsgruppe Modelluntersuchungen zur Ausbreitung von Wasserstoff aus undichten Tanks in Garagen durch. Die Berechnungen ergaben, dass bei geringen Leckagen (bis rund 0.3 g Wasserstoff pro Sekunde, was der Freisetzung von rund 3 Litern Gas pro Sekunde entspricht) praktisch kein brennbares Gemisch entsteht. Derartige Leckraten wären also ungefährlich. Zur Beherrschung höherer Leckraten sind passive oder aktive Sicherheitsmaßnahmen erforderlich und mit einfachen Mitteln realisierbar. So könnte der Wasserstoff durch Abluftkanäle in der Decke ins Freie geleitet, durch Katalysatoren gezielt abgebaut oder durch Ventilatoren besser verteilt und abgeführt werden.

Andere Modellrechnungen untersuchten die Freisetzung von Wasserstoff nach einem Unfall im Tunnel: Die Ergebnisse zeigen, dass nur ein kurzzeitiges Potenzial (

Weitere Informationen: http://www.fzk.de

Quelle: http://idw-online.de