Veilig werken met waterstof

Steeds meer bedrijven krijgen met waterstof te maken, waarvan het gebruik met de nodige risico’s gepaard gaat. Hitma helpt waterstofinstallaties te beveiligen met behulp van gas- en vlamdetectie. Peter Adema van het bedrijf vertelt hier meer over.

“Waterstof is op zich geen nieuwe stof. In de olie- en gasindustrie wordt het al langere tijd voor productieprocessen gebruikt. De energietransitie heeft dit veranderd: ook andere bedrijven komen nu met waterstof in aanraking. Vaak weten zij niet wat erbij komt kijken om installaties te beveiligen. Wij kunnen ze daarvoor in het hele traject bijstaan”, zegt Peter Adema, productspecialist gas-en vlamdetectie bij de technische handelsonderneming Hitma. Hij beschikt over ruim twintig jaar ervaring als het gaat om het beveiligen van industriële installaties tegen gassen en vuur. De kennis die hij en zijn collega’s hebben opgebouwd, vormt een meerwaarde bij het helpen van klanten, vertelt hij. “Hitma staat erom bekend dat het klanten op basis van kennis adviseert. Wij zijn allesbehalve dozenschuivers. Ook als het gaat om gas- en vlamdetectie hoeven klanten vraagstukken niet zelf uit te zoeken, maar doen wij dit voor hen. Daarnaast bieden wij vanuit onze serviceafdeling technische ondersteuning.”

In kaart brengen

Het gebruik van waterstof gaat met risico’s gepaard, legt Adema uit. “Waterstof wordt onder hoge druk opgeslagen en getransporteerd. Dit om het volume van het gas zo beperkt mogelijk te houden. Dat heeft tot gevolg dat waterstof eerder kans heeft om te lekken als het (transport)systeem niet goed is afgesloten. Waterstof is licht ontvlambaar, dus het risico is niet ondenkbeeldig dat gelekt waterstof gaat branden als er een ontstekingsbron – bijvoorbeeld een vlam of statische elektriciteit – in de buurt aanwezig is.” De kans op lekkage is bovendien groter doordat het waterstofmolecuul klein van stuk is. Er is maar een klein lek nodig om waterstofgas te doen ontsnappen. “Met een lek van minder dan een millimeter groot kun je al voor problemen worden gesteld”, zegt Adema. Hitma kan bedrijven tegen dergelijke scenario’s beschermen. “Onze dienstverlening begint met het in beeld krijgen wat klanten precies doen. Waarvoor is waterstof nodig en in welk deel van de installatie wordt het gebruikt? Zo brengen wij de risico’s in kaart waar eventueel lekkage kan ontstaan. Ook houden wij er rekening mee of waterstof buiten of binnen wordt gebruikt, en in hoeverre de ruimte geventileerd is.”

Kennisdeling

Met behulp van ‘mapping’ wordt inzichtelijk waar mogelijke risico’s kunnen ontstaan en waar detectie kan worden geplaatst, om zo tot een volgens Adema optimale beveiliging te komen. Hij spreekt van een totaalbeeld dat aangeeft waar zich de hotspots bevinden. In een adviesgesprek worden klanten over de analyse voorgelicht en krijgen ze uitleg. Vooral dat laatste is belangrijk, zegt hij. “Wij hechten veel waarde aan kennisdeling. Als de klant met de investering instemt, kan worden begonnen met de bouw van de detectie. Wij leveren de instrumenten en bieden desgewenst begeleiding aan installateurs.” Dan is al besproken welke acties klanten aan meldingen willen koppelen. “Stel dat de gasdetectie meldt dat waterstofgas zich in een ruimte begint op te bouwen. Al op voorhand moet worden besloten wat voor actie dan nodig is. Wordt er met toeters en bellen alarm geslagen, schakel je installaties af of maak je alleen een doormelding? Dit stemmen wij met klanten af.” Na de installatie test de serviceafdeling van Hitma het detectiesysteem. Ook wordt het gekalibreerd. “Dit zodat de eindklant weet dat de installatie is opgeleverd en werkt.” Klanten kunnen ervoor kiezen een onderhoudscontract met Hitma af te sluiten voor het onderhoud van het systeem.

“Er zijn andere middelen nodig om een waterstofvlam te detecteren”, aldus Peter Adema.

Sensoren

Adema stond onlangs een klant bij die een nieuwe fabriek wil bouwen en Hitma inschakelde voor het beveiligen van de waterstofinstallatie. “Wij hebben de nieuwbouwtekeningen bekeken en het productieproces onder de loep genomen. In de plant zouden onder meer een electrolyser, waterstoftank en compressor komen. Wij hebben uitgezocht waar je het beste kunt detecteren en wat het juiste detectiemiddel is. Er zijn verschillende opties, met elk hun voor- en nadelen.” Er zijn twee typen sensoren voor gasdetectie, vertelt hij. De eerste is de katalytische verbrandingssensor, die al langere tijd in de markt wordt gebruikt. Hierbij wordt gebruikgemaakt van twee gloeidraadjes – waarvan één met een katalytisch laagje – die op een wheatstone brug zijn gemonteerd. Komt er waterstof vrij, dan treedt een verbrandingsreactie op de gloeidraad met het katalytische laagje in werking, die de spanning tussen beide draadjes verstoort. “De gemeten spanning wordt omgerekend naar de waterstofconcentratie. Deze sensor kent een aantal beperkingen. Zo moet zuurstof aanwezig zijn, dient er regelmatig te worden gekalibreerd en kan de sensor worden vergiftigd als het met specifieke gassen – bijvoorbeeld siliconendampen – in aanraking komt.”

Niet toereikend

Een tweede sensor die voor waterstofgasdetectie kan worden gebruikt is de molecular property spectrometer (MPS). “Dit is heel anders dan de katalytische verbrandingssensor. MPS is afkomstig uit de semi-conductorindustrie. Het is een kleine sensor, bestaand uit een keramisch plaatje dat de thermische geleidbaarheid van het gas(mengsel) meet. Aan de hand hiervan wordt de waterstofconcentratie bepaald. Het voordeel van de MPS is dat het zeer onderhoudsvriendelijk is; kalibratie is niet nodig. Ook reageert deze sensor niet op specifieke gassen zoals siliconendampen, waardoor de MPS dus niet vergiftigd kan worden. Er is veel belangstelling voor deze sensor”, aldus Adema. Tot slot specifiek aandacht voor vlamdetectie voor waterstof, wat volgens hem iets heel anders is dan voor bijvoorbeeld aardgas. Het dus zeker raadzaam daarvoor speciale instrumenten in te zetten, benadrukt hij. “Bij vlamdetectie voor waterstof wordt gekeken naar specifieke golflengtes van de vlam. Een waterstofbrand is onzichtbaar, hooguit wat blauwig misschien. Bij een koolwaterstofbrand kun je daarentegen duidelijk een gele vlam zien. Er zijn dus andere middelen nodig om een waterstofvlam te detecteren. Een koolwaterstof-vlamdetector is daarvoor niet toereikend.”

Ammoniak en accu’s

Waterstof is een belangrijke, maar niet de enige energiedrager in de energietransitie. Zo wordt waterstof omgezet in ammoniak, om het te vervoeren en op te slaan. Hitma kan helpen deze processen te beveiligen. “Wij hebben veel ervaring met ammoniak. Het is een veelvoorkomend gas dat niet alleen in de chemie, maar ook in koelinstallaties wordt gebruikt”, zegt Peter Adema van Hitma. Daarnaast neemt het gebruik van lithium-ion batterijen toe voor het opslaan van elektriciteit. “Dat is niet zonder risico. In de accu kan een defect ontstaan waarbij cellen doorslaan en er een thermische reactie ontstaat. Dit noemen wij een thermal runaway. De accu kan in brand vliegen en door de vrijkomende gassen zelfs exploderen. Dit is heel moeilijk te blussen. Met behulp van sensoren is het mogelijk carbonaatgassen te detecteren zodat je in een vroegtijdig stadium kunt handelen. Wij helpen onder meer een autorecycler, die accu’s wil opslaan, dit op een veilige wijze te doen.”