Пожарная безопасность заправочной инфраструктуры транспорта на водородном топливе

Введение. Проведено обоснование необходимости проведения исследований в области пожарной безопасности заправочной инфраструктуры железнодорожного, водного и воздушного транспорта, использующего водород в качестве топлива. Актуальность статьи обусловлена происходящим во всем мире расширением работ по переводу различных видов транспорта на водородное топливо. Целью работы является аналитический обзор исследований в области пожарной безопасности объектов, предназначенных для заправки указанных видов транспорта водородным топливом. При этом основной задачей является выявление пробелов в тематике и результатах уже проведенных исследований и разработка предложений по дальнейшим работам.

Анализ исследований в области пожарной безопасности заправочных станций для транспорта на водородном топливе. Проанализированы публикации в международных журналах, посвященных решению проб­лемы использования водорода на транспорте. Исследования в этом направлении ведутся во многих странах мира, хотя практическая реализация их результатов относительно невелика. В первую очередь следует отметить создание в Германии регулярных пассажирских железнодорожных перевозок, хотя масштабы этих перевозок невелики (работает только одна местная линия). В Норвегии подходят к концу работы по переводу паромов на водородное топливо. Работы в области применения водорода на воздушном транспорте носят поисковый характер.

Выводы. Водород является перспективным видом моторного топлива для различных видов транспорта, в том числе железнодорожного, морского и воздушного. Однако результаты работ, опубликованных в научной печати, свидетельствуют о достаточно слабой проработанности вопросов пожарной безопасности. В связи с этим представляется необходимым проведение дополнительных исследований в этой области. Намечены направления указанных исследований.

1. Гордиенко Д. М., Шебеко Ю. Н. Пожаровзрывобезопасность объектов водородной энергетики // Безопасность труда в промышленности. 2022. № 2. С. 7–12. DOI: 10.24000/0409-2961-2022-2-7-12. EDN FYZNQV.

2. Шебеко Ю. Н. Нормативные документы, регламентирующие вопросы пожарной безопасности объектов инфраструктуры водородной энергетики // Пожарная безопасность. 2020. № 4. С. 36–42.

3. Гордиенко Д. М., Шебеко Ю. Н. Пожарная безопасность инфраструктуры транспорта на водородном топ­ливе // ­­Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. Т. 31. № 2. С. 41–51. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.02.41-51. EDN UZHJGX.

4. Шебеко Ю. Н. Пожарная безопасность водородных автозаправочных станций // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 4. С. 42–50. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.04.42-50. EDN FDSVEM.

5. Шебеко Ю. Н. Пожарная безопасность хранения и транспортировки водорода // Пожарная безопасность. 2023. № 1. С. 17–26. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2023.110.1.001. EDN JBMKKQ.

6. Hansen O. R. Hydrogen infrastructure — Efficient risk assessment and design optimization approach to ensure safe and practical solutions // Process Safety and Environmental Protection. 2020. Vol. 141. Pр. 164–176. DOI: 10.1016/j.psep.2020.06.028

7. Royle M., Willougyby D. The safety of future hydrogen economy // Process Safety and Environmental Protection. 2011. Vol. 89 (6). Pр. 452–462. DOI: 10.1016/j.psep.2011.09.003

8. Pagliaro M., Iulianell A. Hydrogen refueling stations: safety and sustainability // General Chemistry. 2020. Vol. 6. P. 190029. DOI: 10.13140/RG.2.2.10338.48324

9. Piraino F., Genovese M., Fragiacomo P. Towards a new mobility concept for regional trains and hydrogen infrastructure // Energy Conversion and Management. 2021. Vol. 228. P. 113650. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113650

10. Chrysochioidis N., Escude M. R., van Wijh A. M.J. Technical potential of on-site wind powered hydrogen production refueling stations in the Netherlands // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Vol. 45. Pр. 25096–25108. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.06.125

11. Tsuda K. Design proposal for hydrogen refueling infrastructure development in the Northeastern United States // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39 (14). Pр. 7449–7459. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.03.002

12. Farkas B., Koller L., Kovesdi I. Issues for introduction of hydrogen-powered rail vehicles on Hungarian regional railways lines through an example for Germany // Transportation Research Procedia. 2024. Vol. 77. Pр. 35–42. DOI: 10.1016/j.trpro.2024.01.005

13. Fu L., Chen X., Chen Yu., Jiang S., Shen B. Hydrogen-electricity hybrid energy pipelines for railway transportation: Design and economic evaluation // International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 61. Pр. 251–264. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.02.299

14. Ding D., Wu X. Hydrogen fuel cell electric trains: Technologies, current status and future // Applications in Energy and Combustion Science. 2024. Vol. 17. P. 100255. DOI: 10.1016/j.jaecs.2024.100255

15. Ling-Chin J., Giampien A., Wilks M., Lau S. W., Bacon E., Sheppard I. et al. Technology roadmap for hydrogen-­fueled transportation in UK // International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 52. Pр. 705–733. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.04.131

16. Bohm M., Del Rey A. F., Pagenkopf J., Varela M., Herwatz-Polster S., Calderon B. N. Review and composition of worldwide hydrogen activities in rail sector with special focus on onboard storage and refueling technologies // International Journal of Hydrogen Energy. 2022. Vol. 47. Pр. 38003–38017. DOI: 10.1016/j.ijhedene.2022.08.279

17. Kang D., Yun S., Kim B. Review of liquid hydrogen storage tank and insulation system for the high-power locomotive // Energies. 2022. Vol. 15. P. 4357. DOI: 10.3390/en15124357

18. Guerra C. F., Reyes-Bozo L., Vyhmeister E., Salazar J. L., Caparros M. J., Clemente-Jul C. et al. Sustainability of hydrogen refueling stations for trains using electrolysers // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46 (26). Pр. 13748–13759. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.10.044

19. Yoo B. H., Wilailak S., Bae S. H., Gye H. R., Lee C. J. Comparison risk assessment of liquefied and gaseous hydrogen refueling stations // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46 (71). Pр. 35511–35524. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.08.073

20. Pasman H. J., Rogers W. J. Risk assessment by means of Bayesian networks: a comparative study of compressed and liquefied H2 transportation and tank station risks // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. Pр. 17415–17425. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.04.051

21. Kim E., Lee K., Kim J., Lee Y., Park J., Moon I. Development of Korean hydrogen fueling station codes through risk analysis // International Journal of Hydrogen Energy. 2011. Vol. 36. Pр. 13122–13131. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2011.07.053

22. Yu X., Yan W., Liu Y., Zhou P., Li B., Wang C. The flame mitigation effect of vertical barrier wall in hydrogen refueling stations // Fuel. 2022. Vol. 315. P. 123265. DOI: 10.1016/J.fuel.2022.123265

23. Aarskog F. G., Hansen O. R., Stromgren T., Ullebtrg O. Concept risk assessment of a hydrogen driven high speed passenger ferry // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Vol. 45 (2). Pр. 1359–1372. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.05.128

24. Yuan Y., Wu S., Shen B. A numerical simulation of the suppression of a hydrogen jet fires on hydrogen fuel cell ships using a fine water mist // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46. Pр. 13353–13364. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.01.130

25. Adler E. J., Martins R. R. Hydrogen-powered aircraft: Fundamental concepts, key technologies, and environmental impacts // Progress in Aerospace Sciences. 2023. Vol. 141. P. 100922. DОI: 10.1016/j/paerosci.2023.100922

26. Jang H., Mujeeb M. P., Wang H., Park C., Hwang I., Jeong B. et al. Regulatory gap analysis for risk assessment of ammonia-fueled ships // Ocean Engineering. 2023. Vol. 287. P. 115751. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2023.115751