Onderzoek Kiwa en Alliander: De lagere ontbrandbaarheidsgrens van waterstof

De Nederlandse energieleverancier Alliander vroeg Kiwa om de verbranding van waterstof bij lage concentraties te onderzoeken en te visualiseren. Kiwa ontwikkelde hiervoor een speciale testopstelling: een box met verschillende ontstekingsmogelijkheden die gevuld kan worden met een mengsel van waterstof en lucht. Een speciale opnametechniek geeft in slow motion de ontsteking weer als een schaduwpatroon. In onderstaande video is goed zichtbaar dat bij lage concentraties het risico op ontbranding van waterstof lager is vergeleken met aardgas.

Laat uw gegevens achter en bekijk de video

Samenvatting IGRC 2024 paper: The Lower Flammability Limit of Hydrogen

Logo Alliander transparant.png Kiwa logo.png

  • Bart Vogelzang, Senior Consultant bij Liander
  • Elbert Huijzer, sr. Strategist bij Liander
  • Sjoerd Delnooz, Manager bij Kiwa Technology

Tijdens International Gas Research Conference, van 13 tot en met 16 mei 2024 in het Canadese Banff, presenteerden Bart Vogelzang en Elbert Huijzer van Alliander en Kiwa’s Sjoerd Delnooz een paper over de lagere ontbrandbaarheidsgrens van waterstof. Lees hieronder de samenvatting van dit paper of download het complete paper.

De distributie van pure waterstof via het bestaande aardgasnetwerk is een van de opties om de industrie van energie te voorzien en een verwarmingsbron te bieden voor de gebouwde omgeving. Alliander demonstreert dit met zijn  project in Lochem, waar twaalf huizen volledig met waterstof worden verwarmd. Waterstof wordt echter beschouwd als een zeer brandbaar en explosief gas. In de meeste literatuur wordt geen onderscheid gemaakt tussen de ontbrandingsgrenzen en de explosiegrenzen, wat leidt tot het algemene begrip dat waterstof/lucht-mengsels van 4% en hoger explosief zijn. Bovendien wordt de benodigde ontstekingsenergie algemeen beschouwd als extreem laag.

In 1952 publiceerde het Amerikaanse Bureau of Mines het artikel 'Grenzen van ontvlambaarheid van gassen en dampen'. Dit onderzoek toont aan dat waterstof in een mengsel tussen 4% en 6% alleen moleculen ontsteekt die direct boven het brandende molecuul liggen. Tussen 6% en 9% zullen ook de naburige moleculen worden ontstoken en pas boven 9% waterstof in lucht zal de vlam zich in alle richtingen verspreiden. Helaas is deze kennis niet algemeen geworden en veel literatuur stelt dat een waterstof/lucht-mengsel van 4% kan exploderen.

Kiwa ontwikkelde een speciale testopstelling om het bovenstaande onderzoek te visualiseren. Dit resulteerde in high speed video's van de ontsteking van zowel waterstof als aardgas bij verschillende concentraties. Deze video's tonen aan dat bij lage concentraties de kans op ontbranding van waterstof lager is vergeleken met aardgas. In de praktijk bleek het in deze testopstelling zelfs niet mogelijk om waterstof te ontsteken bij concentraties tot 6%. Dit kan bijzonder relevant zijn voor de veiligheid van servicemonteurs en brandweerlieden.

Momenteel worden de explosiegrenzen (LEL/UEL) van brandbare gassen als waterstof bepaald door het loslaten en omhoog bewegen van de vlam of de vorming van een halo in een reageerbuis. Dit kan ook worden waargenomen bij de lagere percentages zoals hierboven beschreven. Het is van grote invloed op een risicobeoordeling of een mengsel alleen zal branden (omhoog, opzij of omlaag) of de hoeveelheid verbrandingsgassen zal produceren die kunnen leiden tot een explosie met schade.

Alliander en Kiwa dringen er bij de internationale onderzoeks- en standaardisatiegemeenschap op aan onderzoek te doen naar de verschillende praktische implicaties van brandbare en explosieve situaties. Op die manier kan een stevige basis worden gelegd om het praktische resultaat in standaardisatie te weerspiegelen. Ook moet worden onderzocht of er meer passende LEL/UEL-definities kunnen worden vastgesteld dan momenteel gegeven in EN 1839:2017, waarin ontvlambaarheid en explosie als hetzelfde worden beschouwd. Dit kan een nieuwe stap zijn naar een toekomst waarin waterstof deel uitmaakt van het publieke energiesysteem.

Download het volledige International Gas Research Conference (IGRSC) 2024 paper ‘The Lower Flammability Limit of Hydrogen’ (in het Engels) van Alliander and Kiwa.

Gerelateerde producten

  • Gasanalyses: vaststellen samenstelling gassen
    Kiwa Technology voert zowel kwalitatieve als kwantitatieve bepalingen uit van componenten in gasvormige brandstoffen (aardgas, biogas en procesgas) of in een ander matrixgas, zoals lucht. Lees meer
  • Analyse odorant in aardgas, waterstofgas en andere gassen
    Aardgas, waterstofgas en veel andere gassen zijn van nature reukloos. Dat kan leiden tot gevaarlijke situaties, bijvoorbeeld als er zich een lekkage of een ander incident voordoet. Gassen die worden gedistribueerd via het Nederlandse gasnet, moeten daarom worden voorzien van een geurtje, een zogeheten odorant. Lees meer
  • Analytisch Chemisch Laboratorium
    Kiwa heeft decennialange ervaring als het gaat om onderzoek en analyse van materialen en gassen. In ons analytisch chemisch laboratorium bieden wij hoogwaardige analysediensten (onder meer aan polymeren en broom- en fluorverbindingen) en voeren we kwalitatieve en kwantitatieve bepalingen uit van componenten in gasvormige brandstoffen. Lees meer

Gerelateerde video's

  • Bekijk direct
    Screenshot uit video Waterstofrevolutie
    Energietransitie  |  02-09-2021
    De waterstofrevolutie

    Waterstof dat is geproduceerd met duurzaam opgewekte waterstof kan een belangrijke rol spelen bij het overstappen op een nieuw, koolstofarm energiesysteem. Kiwa ondersteunt overheden en bedrijven bij nieuwe waterstoftoepassingen. Bekijk in deze video hoe!

    Ga naar de video
  • Bekijk direct
    Sjoerd Jansma - Kiwa
    Energietransitie  |  30-09-2021
    Sjoerd Jansma about High pressure Hydrogen (Presentation PPXX)

    Sjoerd Jansma of Kiwa presents the high-pressure hydrogen permeation testing of a spoolable reinforced thermoplastic pipe (RTP, also known as Thermoplastic Composite Pipes (TCP) or Flexible Composite Pipes) system and the testing of the chemical resistance to hydrogen of the piping materials.

    Ga naar de video
  • Bekijk direct
    Screenshot uit video: Measure underground gas leaks with Kiwa's Suction method
    Energietransitie  |  26-04-2022
    Measure underground gas leaks with Kiwa's suction method

    Every gas leak is one too many. Even though not every gas leak poses a direct safety risk, methane is a greenhouse gas and therefore contributes to global warming. It is therefore important to detect and reduce gas leaks as effectively as possible.

    Ga naar de video

Meer weten? Vul hieronder uw vraag in en wij nemen contact met u op!

Met het invullen en verzenden van dit formulier bevestigt u dat u onze disclaimer, het cookiebeleid en onze privacyverklaring heeft gelezen.