D6B.2A & D6B.2B Report on ignition scenarios and experiments during the use of inflatable gas stoppers to mitigate natural gas and hydrogen leaks in the low pressure gas distribution grid

DUTCH EXECUTIVE SUMMARY:

In het kader van het nationale onderzoeksprogramma HyDelta is een onderzoek uitgevoerd naar de geschiktheid van gasblazen als snelle tijdelijke afdichting in een waterstofdistributienet (van de RNB’s).

Het onderzoek zoals beschreven in dit rapport is onderdeel van het werkpakket D6-B2 “Veilig gebruik van waterstof in het lage druk distributienet en bebouwde omgeving; geschiktheid van assets en werkmethodes”. In het transportnet (van GTS) worden ook gasblazen toegepast, maar de toepassing is daarbij anders dan bij de toepassing in een distributienet.  De resultaten in dit rapport hebben geen betrekking op de toepassing van blazen in het gastransportnet.

De onderzoeksvraag die in de rapport is behandeld is als volgt;

Zijn de gasblazen zoals ze nu worden toegepast in een aardgasdistributienet geschikt voor de toepassing in een waterstofdistributienet?

Om deze vraag te kunnen beantwoorden zijn er een achttal deelvragen geformuleerd.  Deze zijn beantwoord door uitvoering van een theoretisch onderzoek en door de uitvoering van praktische experimenten. Het theoretisch onderzoek heeft zich gericht op ontsteekscenario’s bij het gebruik van gasblazen en ervaringen van netbeheerders met niet goed functionerende gasblazen.

Het praktische onderzoek bestond uit;

• Uitvoering van lekdichtheidsmetingen aan twee typen blazen in twee soorten buismaterialen (PVC en PE) en vier verschillende diameters.
• Bepaling van het maximale lekdebiet waarbij de concentratie in een werkput kleiner dan 10% LEL blijft (100% LEL = 5,9% Gronings aardgas; 100% LEL = 4,0% Waterstof).
• Vaststellen hoe een gasblaas zich gedraagt bij een directe ontsteking vanlekgas nabij het buiseind.
• Vaststellen hoe een gasblaas zich gedraagt bij ontsteking van een brandbaar mengsel in de werkput als gevolg van een groter lekdebiet vanuit het buiseind.
• Vaststellen hoe een gasblaas zich gedraagt bij het doven van een gasbrand.

De voorgenoemde experimenten zijn uitgevoerd met zowel waterstof als met aardgas.

De hoofdconclusies uit dit onderzoek zijn als volgt;

Gasblazen zoals ze nu worden toegepast in een aardgasdistributienet kunnen met inachtneming van aanvullende maatregelen ook worden toegepast in een waterstofdistributienet.

Bij reguliere werkzaamheden is er bij het plaatsen  van gasblazen op een afstand van 1 meter vanaf een uitstroomopening  geen verschil tussen een aardgas- en waterstofdistributienet. Een klein aardgaslek (< 0,2 m³/h) en een klein waterstoflek (<0,6 m³/h) nabij de blaas bleken te kunnen worden ontstoken. Hierdoor kan de blaas stuk gaan; dit was bij het aardgaslek ook het geval. Dit soort falen heeft zich tot nu toe in de praktijk slechts beperkt voorgedaan. Het voorkomen van de aanwezigheid van ontstekingsbronnen in de werkput is en blijft echter een belangrijk punt om dit falen bij aardgas én bij waterstof te voorkomen. Het nemen van enkele aanvullende maatregelen kunnen risico’s verder verlagen.  

Bij incidentbestrijding worden gasblazen op een veilige afstand geplaatst (o.a. afhankelijk van windrichting en daarmee samenhangende LEL grens) vanaf een uitstroomopening geplaatst. Bij deze praktijkproef is gekozen voor een afstand van 20 meter. Voor de toepassing in waterstofnetten, zijn de huidige blazen niet geschikt zonder dat er aanvullende maatregelen worden getroffen. Het is namelijk  gebleken dat bij een beperkt lekdebiet waterstof én ontsteking daarvan  een blaas los kan schieten als gevolg van de heftige ontsteking.

Maatregelen om de risico’s te verkleinen zijn onder andere het toepassen van een dubbele blaas (block & bleed),  het geforceerd ventileren van de werkput en het meten van de gasconcentratie nabij het buiseind. De effectiviteit en inpasbaarheid van deze maatregelen zullen nader onderzocht dienen te worden.  In dit rapport zijn aanbevelingen opgenomen  voor fabrikanten van gasblazen,  het College van Deskundigen Gastec QA en regionale netbeheerders.