Analiza bezpieczeństwa dla Instytutu Energetyki: innowacyjny projekt instalacji wodorowej HYDROGIN

Projekt HYDROGIN to przedsięwzięcie badawcze zakładające budowę dwukierunkowej instalacji do produkcji wodoru i wytwarzania energii elektrycznej. W jego realizację zaangażował się zespół EKO-KONSULT, który przeprowadził specjalistyczne analizy bezpieczeństwa procesowego, pożarowego i wybuchowego, wspierając projektowanie oraz bezpieczną obsługę procesu technologicznego.

Instalacja wykorzystuje technologię stałotlenkowych ogniw elektrochemicznych (SOC), umożliwiającą naprzemienną pracę w trybie elektrolizera i ogniwa paliwowego. Rozwiązanie wpisuje się w koncepcję power-to-gas (P2G) i wspiera zwiększanie elastyczności pracy konwencjonalnych bloków energetycznych.

Czym jest projekt HYDROGIN i kto odpowiada za jego realizację?

HYDROGIN to projekt badawczy rozpoczęty w kwietniu 2020 roku, którego głównym celem było opracowanie i budowa dwukierunkowej instalacji do produkcji wodoru. Przedsięwzięcie realizowane jest przez Centrum Badawczo-Rozwojowe Grupy Energa oraz Instytut Maszyn Przepływowych PAN.

W projekt zaangażowany został również Instytut Energetyki, pełniący funkcję podwykonawcy odpowiedzialnego za projektowanie instalacji oraz dostarczenie stosów stałotlenkowych ogniw elektrochemicznych.

EKO-KONSULT uczestniczył w przedsięwzięciu jako wykonawca specjalistycznych analiz bezpieczeństwa procesowego, wybuchowego i pożarowego. Przeprowadzone prace stanowiły element wsparcia projektowego, pomagając w identyfikacji zagrożeń oraz usprawnieniu obsługi procesu technologicznego.

Jak działa dwukierunkowa instalacja wodorowa HYDROGIN?

Instalacja HYDROGIN wykorzystuje technologię stałotlenkowych ogniw elektrochemicznych (SOC), które mogą pracować naprzemiennie w trybie elektrolizera (SOE) oraz ogniwa paliwowego (SOFC). Takie rozwiązanie umożliwia zarówno wytwarzanie wodoru, jak i produkcję energii elektrycznej w odwracalnym trybie pracy.

Projekt opiera się na koncepcji power-to-gas (P2G), zakładającej magazynowanie energii w postaci wodoru. Do procesu jego wytwarzania wykorzystywana jest para pochodząca z konwencjonalnego bloku elektrowni.

Jakie korzyści zapewnia zastosowanie technologii SOC?

Wykorzystanie pary z istniejącej infrastruktury energetycznej pozwala zwiększyć sprawność procesu produkcji wodoru. Elektrolizery stałotlenkowe oferują również przewagi w zakresie energochłonności w porównaniu z niskotemperaturowymi elektrolizerami alkalicznymi i PEM.

Do najważniejszych założeń i korzyści rozwiązania należą:

• możliwość naprzemiennej produkcji wodoru i energii elektrycznej,
• magazynowanie energii w postaci wodoru,
• wykorzystanie pary z konwencjonalnego bloku energetycznego,
• zwiększenie elastyczności pracy bloków biomasowych i węglowych,
• wsparcie wykorzystania odnawialnych źródeł energii.

Prototypowa instalacja HYDROGIN powstała w 2022 roku. Jej konstrukcja umożliwia pracę w dwóch kierunkach – wytwarzanie wodoru lub energii elektrycznej – wspierając zwiększanie elastyczności pracy elektrowni oraz wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w Grupie Energa.

Więcej informacji o kierunkach rozwoju podobnych rozwiązań przedstawiamy w sekcji technologie wodorowe.

Jakie analizy bezpieczeństwa EKO-KONSULT wykonał w projekcie HYDROGIN?

W ramach projektu HYDROGIN zespół EKO-KONSULT przeprowadził analizy HAZOP, SIL, bezpieczeństwa pożarowego oraz bezpieczeństwa wybuchowego (ATEX). Ich celem było rozpoznanie zagrożeń związanych z projektowaną instalacją oraz wsparcie doboru odpowiednich rozwiązań zabezpieczających.

Zakres wykonanych prac obejmował:

• Analizę zagrożeń HAZOP – wraz z oceną ryzyka wystąpienia scenariuszy awaryjnych i identyfikacją niezależnych warstw zabezpieczeń, w tym związanych z bezpieczeństwem funkcjonalnym.
• Analizę wymagań SIL – dotyczącą nienaruszalności bezpieczeństwa projektowanych przyrządowych funkcji bezpieczeństwa.
• Analizę bezpieczeństwa pożarowego – uwzględniającą zagrożenia związane z charakterem instalacji.
• Analizę bezpieczeństwa wybuchowego (ATEX) – dotyczącą ryzyka wystąpienia atmosfer wybuchowych i związanych z nimi zagrożeń.

Przeprowadzenie analiz wymagało uwzględnienia unikatowego charakteru przedsięwzięcia oraz specyfiki lokalizacji instalacji. Prace zostały zrealizowane w uzgodnionym terminie i zakończyły się pomyślnym efektem.

Jaką rolę pełni analiza HAZOP w instalacji wodorowej?

HAZOP jest metodą systematycznej identyfikacji zagrożeń wynikających z możliwych odchyleń od założeń projektowych i parametrów procesu technologicznego. Pozwala przeanalizować przyczyny i skutki potencjalnych scenariuszy awaryjnych oraz zweryfikować istniejące zabezpieczenia.

W projekcie HYDROGIN analiza HAZOP została połączona z oceną ryzyka oraz identyfikacją niezależnych warstw zabezpieczeń.

Więcej o tej metodzie oraz pozostałych sposobach oceny ryzyka przeczytasz w artykule Bezpieczeństwo procesowe – analizy HAZOP, HAZID i LOPA.

Dlaczego bezpieczeństwo instalacji wodorowych wymaga specjalistycznych analiz?

Bezpieczeństwo instalacji wodorowych wymaga kompleksowego podejścia ze względu na właściwości wodoru, parametry procesu technologicznego oraz obowiązujące wymagania prawne. Poszczególne zagrożenia powinny być rozpatrywane już na etapie projektowania, a nie dopiero podczas eksploatacji gotowej instalacji.

W przypadku przedsięwzięć takich jak HYDROGIN szczególne znaczenie ma połączenie kilku obszarów analitycznych:

• bezpieczeństwa procesowego,
• bezpieczeństwa funkcjonalnego,
• ochrony przeciwpożarowej,
• bezpieczeństwa wybuchowego.

Takie podejście pozwala rozpatrywać zagrożenia z różnych perspektyw i uwzględniać zależności pomiędzy poszczególnymi elementami instalacji.

Więcej informacji na ten temat znajdziesz w artykule Bezpieczeństwo instalacji wodorowych. Warto również zapoznać się z materiałem dotyczącym ryzyka finansowego, technologicznego, pożarowego i ekologicznego w instalacjach wodorowych.

Jak EKO-KONSULT wspiera rozwój technologii wodorowych?

Doświadczenie zdobyte podczas realizacji projektu HYDROGIN stanowi przykład zaangażowania EKO-KONSULT w specjalistyczne analizy bezpieczeństwa dla innowacyjnych instalacji wodorowych.

Firma oferuje usługi dedykowane inwestorom, biurom projektowym oraz generalnym wykonawcom, uwzględniające specyficzne wymagania przedsięwzięć wykorzystujących wodór.

Zakres dostępnego wsparcia obejmuje między innymi analizy bezpieczeństwa procesowego, analizy SIL, bezpieczeństwo wybuchowe ATEX oraz bezpieczeństwo pożarowe.

Planujesz budowę lub modernizację instalacji wodorowej? Skontaktuj się z zespołem EKO-KONSULT, aby omówić zakres wymaganych analiz bezpieczeństwa dla Twojego przedsięwzięcia.