UNI ISO/TR 15916:2018

Considerazioni di base per la sicurezza dei sistemi a idrogeno

 

Il rapporto tecnico fornisce le linee guida per l'uso dell'idrogeno nelle forme gassose e liquide, nonché la sua conservazione in una di queste o altre forme (idruri). Identifica i principali problemi di sicurezza, pericoli e rischi e descrive le proprietà dell'idrogeno rilevanti per la sicurezza. I requisiti di sicurezza dettagliati associati a specifiche applicazioni dell'idrogeno sono trattati in norme internazionali separate.

"Idrogeno": in questo documento significa normale idrogeno (1H2), non deuterio (2H2) o trizio (3H2).

Effetti fisiologici e protezione dell’ambiente

L’idrogeno non è né tossico né nocivo, non ha alcun effetto fisiologico, ma se inalato in alta concentrazione può causare asfissia per sostituzione dell’ossigeno dell’aria.

I sintomi dell’asfissia possono includere vertigini, nausea, perdita di mobilità e di conoscenza. In ogni caso, deve essere vietato l’accesso alle persone in ambienti in cui la concentrazione di idrogeno è alta, perché il rischio di esplosione è molto elevato.

Nota: il limite per rischio di asfissia con idrogeno è H2>17%, ma il limite per rischio incendio/esplosione è H2>4%.
Quindi prima che si crei una atmosfera sott’ossigenata pericolosa, con molta probabilità è già avvenuta una esplosione!

L’idrogeno liquido o quello gassoso appena evaporato possono causare ustioni da freddo se vengono a contatto con la pelle o con gli occhi; lo stesso può accadere in caso di contatto con tubazioni o apparecchiature non adeguatamente isolate che contengono idrogeno liquido.

L’idrogeno non provoca danni all’ambiente; se rilasciato in atmosfera non danneggia lo strato d’ozono e non contribuisce all’effetto serra. La sua combustione produce solo acqua, non anidride carbonica né polveri o altri prodotti pericolosi.

Produzione, stoccaggio e trasporto

L’idrogeno è l’elemento più diffuso nell’universo, ma sulla Terra non esiste nella sua forma elementare; per questo motivo deve essere prodotto con processi industriali piuttosto costosi:

- steam reforming (facendo reagire idrocarburi con acqua in un forno ad alta temperatura)
- elettrolisi dell’acqua

Viene di solito stoccato e trasportato a temperatura ambiente in forma gassosa a 200 bar, in bombole singole o assemblate in pacchi, o in bomboloni fissati in modo inamovibile su un contenitore per gas ad elementi multipli (carro bombolaio o trailer);

in alternativa può essere stoccato e trasportato a pressione ambiente, sotto forma di liquido criogenico in contenitori termicamente isolati.

I rischi principali

- Incendio

Una perdita di idrogeno può facilmente innescarsi, anche con deboli scintille (di origine elettrica, elettrostatica o meccanica).

Una perdita di idrogeno compresso innescata produce una fiamma invisibile, molto stretta e direzionale, che concentra energia su una piccola superficie.

A causa della sua bassa densità e viscosità vi è rischio di fuga dai circuiti e da materiali normalmente impermeabili agli altri gas.

- Esplosione

L’idrogeno può formare miscele potenzialmente esplosive con aria, ossigeno ed altri gas comburenti. Si possono generare esplosioni ad esempio in caso di:

- ritorni di ossigeno dal cannello;
- ritorni di fiamma lungo le tubazioni sprovviste di adeguati dispositivi di sicurezza;
- fughe di gas in ambienti chiusi.

Una esplosione causata da idrogeno può avere luogo in spazi confinati (es.: piccole stanze non aerate, container, recipienti), per miscelazione con aria o ossigeno.

- Basse temperature (idrogeno liquido)

L’idrogeno liquido può essere pericoloso per la sua bassa temperatura (-253 °C a 1 bar):

- Ustioni da freddo
- Infragilimento di materiali (es.: gomma, plastica, acciai al carbonio)
- Condensazione di aria, arricchimento di ossigeno (l’azoto ri-evapora prima dell’ossigeno)
- Congelamento di umidità, blocco apparecchiature o dispositivi (es.: valvole di sicurezza)
- Congelamento di aria, possibile creazione di atmosfere esplosive (LH2 / ossigeno congelato a una temperatura <-212°C)

Evaporazione idrogeno liquido

Evaporazione di idrogeno liquido all’interno di un serbatoio criogenico può creare un incremento di pressione, e quindi un rilascio dalle valvole di sicurezza.

L’emissione di idrogeno liquido, o di idrogeno appena evaporato, in atmosfera può creare pericoli di:
- incendio
- esplosione
- infragilimento per basse temperature
- dense nebbie

Infragilimento dei materiali

Per quanto detto precedentemente, l’idrogeno ad alta pressione può rendere fragili materiali normalmente duttili, provocando un effetto corrosione che risulta molto pericoloso.
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Segue

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