Een veiligheidsstudie naar een energieopslagsysteem met waterstof

18 Oktober 2023

TU Delft en The Green Village doen onderzoek naar een seizoensgebonden energieopslagsysteem dat gebruik maakt van waterstof. Omdat het gebruik van waterstof in de gebouwde omgeving nog redelijk onbekend terrein is, is er voor dit project een zeer uitgebreide veiligheidsstudie uitgevoerd. De bevindingen van deze studie hebben we opgeschreven, zodat dit ook anderen kan helpen om het proces vlotter te doorlopen en een hoog veiligheidsniveau te bereiken.

24/7 Energy Hub
Het project maakt onderdeel uit van het onderzoeksprogramma ‘24/7 Energy Hub’: pilot energy hubs in een real life omgeving. Een energy hub is een gebied waar energie lokaal wordt opgewekt en gebruikt. Wanneer er overtollige energie is, wordt dit lokaal opgeslagen en eventueel geconverteerd naar een andere energiedrager (bijvoorbeeld van elektriciteit naar waterstof). Deze opslag en conversie wordt slim aangestuurd aan de hand van een energie managementsysteem (EMS).

Een belangrijke stap binnen een energy hub is het opslaan van in de zomer opgewekte duurzame energie voor gebruik in de winter. Dit wordt bereikt door in de zomer overtollige zonne-energie op te slaan in een batterij en daarnaast waterstof te produceren via elektrolyse. Deze waterstof wordt in drukcilinders bewaard en kan in de winter worden omgezet in elektriciteit met behulp van een brandstofcel.

Waterstof in de gebouwde omgeving
Veiligheid is een belangrijk aandachtspunt bij een waterstofenergiesysteem in de gebouwde omgeving. De grootste veiligheidsrisico’s zijn vooraf als volgt gedefinieerd:

Ophoping van waterstof in de technische ruimte als gevolg van een waterstoflek, wat leidt tot risico op brand en explosie. 
Lekkage van waterstof uit de buffer of aangesloten apparatuur (kleppen, regelaar, verbindingen, enz.), wat leidt tot het risico van een straalbrand met hoge temperatuur. 
(Waterstof)overdruk in procesleidingen of waterstofcomponenten, wat leidt tot risico op explosie.
Brand in de buurt van of veroorzaakt door de lithiumbatterij, wat leidt tot batterijbrand met hoge temperatuur en het vrijkomen van giftige dampen.

In het ontwerpproces zijn bestaande kennis en richtlijnen vertaald naar het systeem dat bij The Green Village is gebouwd. Diverse maatregelen zijn genomen om de risico’s te beperken, gebaseerd op literatuuronderzoek, expertadvies en berekeningen.

Omgevingsvergunning en interne veiligheidstoets
Hoewel The Green Village een regelluw testterrein is, is het niet regelloos en moet er aan de reguliere veiligheids- en milieueisen worden voldaan. Als gevolg daarvan is een Omgevingsvergunning Milieu van toepassing en legt The Green Village verantwoording af aan Omgevingsdienst Haaglanden. Daarnaast is er een toetsingscommissie in het leven geroepen, bestaande uit twee veiligheidsadviseurs van TU Delft en één externe veiligheidsadviseur met specifieke waterstofkennis.  

Projectresultaat: opgedane lessen gebundeld
In totaal zijn er 30 verschillende documenten samengesteld om het systeem te documenteren, de veiligheid te onderbouwen en deze te waarborgen. Een aantal voorbeelden zijn:

Een testplan, dat aan de basis ligt voor het testen van het systeem. Functioneren alle onderdelen naar behoren? Is het systeem lekdicht en bestand tegen de druk van het gas?
Een Explosie Veiligheids Document. Dit is een studie van de risico’s voor werknemers met betrekking tot explosiegevaar. Het bestaat uit een risicoanalyse, een gevarenzone-indeling, technische en organisatorische maatregelen en voorlichting aan gebruikers.
Management of change, een procedure om te zorgen dat de milieu-, gezondheids- en veiligheidsrisico’s zorgvuldig worden geëvalueerd en beheerst voordat wijzigingen worden doorgevoerd

Veel documenten zijn tussendoor geüpdatet vanwege nieuwe inzichten tijdens het proces van ontwerpen, bouwen en testen.

De energietransitie doen we samen – Inzichten vanuit het TU Delft onderzoeksproject 24/7 Energy Hub
The Green Village benadrukt de waarde van grondige veiligheidsstudies, zelfs als ze tijdrovend en kostbaar zijn. Het advies aan vergelijkbare projecten in de gebouwde omgeving is om geen veiligheidsmaatregelen van andere projecten te kopiëren. Analyseer elke nieuwe waterstoftoepassing in zijn unieke omgeving grondig, en maak gebruik van de kennis die is opgedaan bij andere projecten, zoals 24/7 Energy Hub.

Het realiseren van een dergelijk energieopslagsysteem in de openbare ruimte is complexer dan in een testomgeving doordat er meer stakeholders betrokken zijn. Wie toetst of de studies en documentatie van voldoende kwaliteit zijn? En wie is na oplevering van het systeem verantwoordelijk voor de veiligheid ervan?

Naar aanleiding van de uitgevoerde veiligheidsstudies, adviseert The Green Village hier in de voorbereiding van een project goede afspraken over te maken met de betrokkenen. En voldoende tijd en budget beschikbaar te stellen voor de veiligheidsstudies. The Green Village adviseert ondernemers die kleine waterstofinstallaties op de markt willen brengen zich al vroeg in het innovatieproces te richten op goede veiligheidsstudies en documentatie. Goede ondersteuning van deze pioniers is noodzakelijk voor de versnelling van de ontwikkeling van dergelijke systemen. Het belang van een snelle en veilige energietransitie is per slot van rekening een maatschappelijk belang. 

Tot slot roept The Green Village adviesbureaus, ingenieursbureaus, overheden en energieondernemers op om hun kennis actief te delen. De energietransitie heeft haast. Als we de klimaatdoelen willen halen dan moeten we dat samen doen.

Projectpartners
Het budget voor dit onderzoeksproject is beschikbaar gesteld door de TU Delft. Daarnaast ontvangt het consortium (The Green Village, TU Delft, Haagsche Hogeschool, Wintersol, HyEt en Nedstack) een vergoeding van TKI Nieuw Gas, dit gedeelte van het project valt onder de naam SHPLES (Smart Hydrogen Local Energy Systems). Tenslotte wil The Green Village ‘Stichting Goeie Grutten’ en het ‘Maarten de Groot Fonds’ danken voor de financiële bijdrage en het vertrouwen in dit project vanaf het allereerste begin. 

Foto’s door Robèrt Kroonen en Jurriaan Huting.

Ontvang het volledige artikel

Neem contact op met Lidewij van Trigt: Lidewij.vanTrigt@thegreenvillage.org om het volledige artikel ‘Een veilig seizoensgebonden energieopslagsysteem op basis van waterstof voor de gebouwde omgeving – Inzichten vanuit het TU Delft programma 24/7 Energy Hub’ per mail te ontvangen.