Britisk kuldebatteri skal lagre 250 MWh

[Simen1]

sverreb skrev (12 timer siden):

Som nevnt tidligere, er det et spørsmål om engineering. Alt som inneholder energi er potensiellt farlig. Kryogenisk luft er ingen spøk det heller. Den tenderer til å separere i sine enkelte fraksjoner, og flytende oksygen skal du ha mye respekt for. Hydrogen er kanskje eksplosivt blandet med luft, men konsentrert oksygen gjør nesten alt eksplosivt eller godt som. I likhet men hydrogen er det håndterbart.

Vi omgir oss med luft til daglig. Det er ikke eksplositvt siden det inneholder 78% inert nitrogengass, men luft har en viss brannfare når det kombineres med brennbare materialer og høye nok temperaturer. Kjøler man lufta ned så synker brannfaren fordi det kreves mer energi for å få lufta og det brennbare materialet opp til antennings-temperatur. Kjøler man det så langt ned som til ca -160°C så er det tilnærmet umulig å få fyr på med mindre man kombinerer det med spesiellt reaktive brannfarlige materialer. Kjøler man det ytterligere ned så det kondenserer så må man tilføre ennå mer energi for å få det til å brenne. Det kreves mye energi bare for å fordampe flytende luft, så kommer oppvarmingen i tillegg. Så med mindre man kombinerer det med ekstremt reaktive brannfarlige materialer som ville antent spontant i romtemperert luft, så tar det ikke fyr. Flytende luft kan faktisk brukes som slukkemiddel, a la vann, mot branner i vanlige materialer.

TLDR; Flytende luft er i praksis svært brannsikkert.

[oophus]

Espen Hugaas Andersen skrev (2 minutter siden):

Det tar tid for flytende hydrogen å fordampe og gå over i gassform. Og hydrogen er mye lettere enn luft, noe som betyr at med en gang hydrogenet fordamper så begynner det å stige. Dette begrenser mengden hydrogen i gassform nær bakken betraktelig, og dermed også potensialet for veldig farlige hendelser.

Med trykksatt hydrogen er det relativt lett å få blandet flere kg hydrogen med luft i løpet av sekunder, før det får steget opp i luften. Dette har et enormt skadepotensiale.

Har du sett videoene selv? Det tar ikke akkurat lang tid.  Det at hydrogen stiger og blander seg ut kjapt er en fordel, og ikke en ulempe mot andre gasser som kan spre seg langs bakken. 

 

Espen Hugaas Andersen skrev (5 minutter siden):

https://www.dsb.no/globalassets/dokumenter/horinger-og-konsekvensutredninger/forslag-til-temaveiledning-om-sikkerhetsavstander/vedlegg-6----sikkerhetsavstand-for-h2-fyllestasjon-for-lette-kjoretoy.pdf

Jeg fant kilden din fra tidligere. Se tabell 3-2.

Fint, kan du forklare hvordan du leser at det er 50% sjanse for eksplosjon gjennom å se i denne kilden? 

[Espen Hugaas Andersen]

1 minute ago, oophus said:

Har du sett videoene selv? Det tar ikke akkurat lang tid.  Det at hydrogen stiger og blander seg ut kjapt er en fordel, og ikke en ulempe mot andre gasser som kan spre seg langs bakken. 

Akkurat. Det er derfor jeg sier flytende hydrogen er bedre enn trykksatt hydrogen.

1 minute ago, oophus said:

Fint, kan du forklare hvordan du leser at det er 50% sjanse for eksplosjon gjennom å se i denne kilden? 

Tennsannsynligheten er 50% ved større utslipp.

[oophus]

Espen Hugaas Andersen skrev (21 minutter siden):

Akkurat. Det er derfor jeg sier flytende hydrogen er bedre enn trykksatt hydrogen.

Som jeg vil ha kilde på. Når du velger å bruke bastante påstander, så regner jeg med du har underlag for det. 

Espen Hugaas Andersen skrev (21 minutter siden):

Tennsannsynligheten er 50% ved større utslipp.

Hent det du siterer ifra og forklar hvordan du leser deg frem til 50%. 

Av 14 komponenter i analysen, så er det kun 4 av dem som inneholder nok hydrogen til at det vil være potensielt farlig, og de store komponentene har mindre sjanse for lekkasje enn de mindre, så der hvor sjansen er størst for en lekkasje, så har betydeningen for omfanget av lekkasjen mindre å si enn for de større som inneholder mer mengder hydrogen.  Det å få en lekkasje fra en komponent som kun kan holde 0.1kg hydrogen vil aldri være farlig, selv i et mindre skur. Så hvordan havner du ved 50% sjanse for eksplosjon? 

Endret 19. november 2020 av oophus

[Simen1]

sverreb skrev (12 timer siden):

Det er temperaturforskjellen som er viktig for å øke virkningsgraden, ikke temperaturstabiliteten. Om du bruker havet eller atmosfæren som heatsink spiller ingen trille for virkningsgraden, begge er praktisk sett uendelige

Hensikten med varmelagret i et stasjonært luft-anlegg er å ta vare på varmen fra komprimeringen av lufta. Det er ganske mye varme, som enkelt kan lagres ved relativt høye temperaturer (jeg antar 100~200°C) og gjenvinnes ved trykkfallet. Hvis man dumper denne varmen, så må man nødvendigvis hente den fra andre steder. F.eks fra sjøen som holder noen få °C. Siden det er snakk om ganske store mengder varme så tipper jeg man må bruke veldig stor overflate mot sjøen. Muligens mer enn skrogets overflate mot sjøen. Ellers kan man risikere å fryse et lag med is på overflaten og dermed senke varmetransporten og dermed motoreffekten. Merk: Jeg er ikke sikker på dette, det er bare mistanker om at havet ikke nødvendigvis kan brukes som varmekilde. Det må nok finregnes på.

[Simen1]

@oophus Husk at hydrogen er en gass som blander seg med lufta i omgivelsene og danner en brannfarlig eller eksplosjonsfarlig blanding. Unntaket er hydrogenlekkasjer under vann eller i verdensrommet. Der er det ikke omgivelsesluft som er den andre komponenten i en brannfarlig / eksplosjonsfarlig blanding. Hydrogenlekkasjer i luft gir derimot brannfarlig / eksplosjonsfarlig blanding.

Luft som lekker ut og blander seg med annen luft gir hverken brannfarlig eller eksplosjonsfarlig blanding. I dette tilfellet er det også snakk om ekstremt kald luft, som gir ekstremt kjølende effekt ved lekkasjer og dermed fungerer som brannslukkemiddel.

[Espen Hugaas Andersen]

28 minutes ago, oophus said:

Som jeg vil ha kilde på. Når du velger å bruke bastante påstander, så regner jeg med du har underlag for det. 

Hent det du siterer ifra og forklar hvordan du leser deg frem til 50%. 

Av 14 komponenter i analysen, så er det kun 4 av dem som inneholder nok hydrogen til at det vil være potensielt farlig, og de store komponentene har mindre sjanse for lekkasje enn de mindre, så der hvor sjansen er størst for en lekkasje, så har betydeningen for omfanget av lekkasjen mindre å si enn for de større som inneholder mer mengder hydrogen.  Det å få en lekkasje fra en komponent som kun kan holde 0.1kg hydrogen vil aldri være farlig, selv i et mindre skur. Så hvordan havner du ved 50% sjanse for eksplosjon? 

Nå snakket jeg om større utslipp til luft. Med tennsannsynlighet på 50% (igjen, se tabell 3-2) så vil det bli en alvorlig hendelse i 50% av tilfellene. Utifra når antennelsen skjer vil det kunne være mer brann og mindre detonasjon, eller mer detonasjon og mindre brann. Men det vil uansett være en alvorlig hendelse i 50% av tilfellene.

Og 0,1 kg er ikke ufarlig. I optimal miks med oksygen og riktig antent kan 1 kg hydrogen tilsvare omkring 26 kg TNT. Altså 0,1 kg hydrogen kan i ytterste konsekvens være like ufarlig som 2,6 kg TNT. (Man vil nok trenge en fenghette til å få startet detonasjonen, en gnist vil ikke være nok i en så liten mengde hydrogen, men uansett er det noe man bør respektere.)

[sverreb]

1 hour ago, Simen1 said:

Vi omgir oss med luft til daglig. Det er ikke eksplositvt siden det inneholder 78% inert nitrogengass, men luft har en viss brannfare når det kombineres med brennbare materialer og høye nok temperaturer. Kjøler man lufta ned så synker brannfaren fordi det kreves mer energi for å få lufta og det brennbare materialet opp til antennings-temperatur. Kjøler man det så langt ned som til ca -160°C så er det tilnærmet umulig å få fyr på med mindre man kombinerer det med spesiellt reaktive brannfarlige materialer. Kjøler man det ytterligere ned så det kondenserer så må man tilføre ennå mer energi for å få det til å brenne. Det kreves mye energi bare for å fordampe flytende luft, så kommer oppvarmingen i tillegg. Så med mindre man kombinerer det med ekstremt reaktive brannfarlige materialer som ville antent spontant i romtemperert luft, så tar det ikke fyr. Flytende luft kan faktisk brukes som slukkemiddel, a la vann, mot branner i vanlige materialer.

TLDR; Flytende luft er i praksis svært brannsikkert.

Les kilden jeg oppgav. Flytende luft tenderer til å separere seg slik at oksygenkonsentrajonen kan øke vesentlig. Det er en dramatisk forskjell med så lite som noen få prosentpoeng økning i konsentrasjon, og kilden oppgir at man lett kan få en blanding med så mye som 50% O2.
Hvis du tror det at det er kaldt berger deg så tro igjen. Men som sagt, dette er en håndterbart bare, men ikke kom her å påstå at du kan ignorere det.

56 minutes ago, Simen1 said:

Hensikten med varmelagret i et stasjonært luft-anlegg er å ta vare på varmen fra komprimeringen av lufta. Det er ganske mye varme, som enkelt kan lagres ved relativt høye temperaturer (jeg antar 100~200°C) og gjenvinnes ved trykkfallet. Hvis man dumper denne varmen, så må man nødvendigvis hente den fra andre steder. F.eks fra sjøen som holder noen få °C.

For å gjenta meg selv, for å øke virkningsgraden er det temperaturforskjellen som er viktig. Dette er grunnleggende termodynamikk. Du kan ikke kompensere for lavere temperatur med høyere termisk masse. Det er grunnen til at flytende luftanlegg gjerne er tenkt tilknyttet et varmekraftverk (kull/gass/kjernekraft) eller andre varmekilder for å få levert spillvarme med høyere temperatur. Har man ikke det faller virkningsgraden.

Jeg imøteser kilder på at du er i stand til å hente ut så mye som 200C fra kompressorer og kjølere. Et kjøleanlegg som opererer på en dT på nesten 400C høres, skal vi si, eksotisk ut. Du får neppe noe annet ann lavtemperatur varme ut fra anlegget. 

Endret 19. november 2020 av sverreb

[sverreb]

3 hours ago, Kahuna said:

Dette kuldebatteriet har jo eget varmelager for å øke effektiviteten. Det lageret må nødvendigvis ha begrenset kapasitet og dårligere virkningsgrad når temperaturen synker. Mulig de har overdimensjonert varmelageret av hensyn til effektiviteten.

Det viktigste 'Varmelageret' lagrer negativ varme. I.e. kulde. Dette brukes for å gjenvinne kjølingen. De trenger i tilegg en ekstern varmekilde for å nå høy 'virkningsgrad' (I hermetegn siden man ikke regner varmen brukt som energi inn)

Se skisse her: https://highviewpower.com/plants/
Nå tror jeg vi skal avvente litt før vi tar det 70% tallet som god fisk. Demonstrasjonsanlegget de har bygd så langt klarer 8%. De klarer nok bedre enn det her, men jeg vil ikke ta det for gitt at tallene i brosjyren oppnås.
 

[oophus]

Simen1 skrev (1 time siden):

@oophus Husk at hydrogen er en gass som blander seg med lufta i omgivelsene og danner en brannfarlig eller eksplosjonsfarlig blanding. Unntaket er hydrogenlekkasjer under vann eller i verdensrommet. Der er det ikke omgivelsesluft som er den andre komponenten i en brannfarlig / eksplosjonsfarlig blanding. Hydrogenlekkasjer i luft gir derimot brannfarlig / eksplosjonsfarlig blanding.

Luft som lekker ut og blander seg med annen luft gir hverken brannfarlig eller eksplosjonsfarlig blanding. I dette tilfellet er det også snakk om ekstremt kald luft, som gir ekstremt kjølende effekt ved lekkasjer og dermed fungerer som brannslukkemiddel.

Ja, alle vet at hydrogen potensielt kan være farlig, men Espen's uttalelser om 50% sjanse for eksplosjon er en uttalelse som jeg ønsker kilder på, ettersom jeg aldri har sett noe lignende andre steder. 

Hydrogenlekkasjer i luft starter fra en 0% blanding av blandingsforholdene, og går opp til 4% som altså er første steg hvor man kan få antennelse, og der vil dette være en "flash-fire" frem til rundt 18% blandingsforhold. Man bruker 15% som øverste toleranse angående risiko rundt sensorer leste jeg et sted. En flash-fire vil ofte ha mindre energiinnhold pga hurtigheten hydrogen har i å spre seg i atmosfæren, slik at per volum så er det mindre energi ved et utslipp enn for andre gasser ved 4% blanding, eller 5% for for eksempel metan. Altså er påtennelse tidlig i en lekkasje en fordel, og noe man kan bruke når man designer sikkerhet inn i slike systemer. 

Flytende luft kan da være farlig det også, om man lagrer det for lenge. Det er jo litt derfor man ikke ser for seg sesong-lagring med dette slik jeg har forstått det, og slik dette firmaet også presenterer bruksområdet, men at dette er mer en konkurrent for frekvensballansering. Jeg trur man på sikt vil se kombinasjonsanlegg med flytendeluft + elektrolyse, slik man vil se batteri + elektrolyse systemer. I begge former så tar batteriet/flytendeluft til seg det de kan først, men i situasjoner der man melder lengre perioder med overskudd, så starter elektrolyse systemet over det behovet man har lokalt for PtX verdikjeden for samlagring av energi for lengre perioder. Fordelen med luft + elektrolyse kombinasjonsanlegget vil jo være varmelageret som man kan bruke felles, og da spesielt med SOEC/SOFC som opererer ved 500-850 grader. 

Endret 19. november 2020 av oophus

[oophus]

Espen Hugaas Andersen skrev (56 minutter siden):

Nå snakket jeg om større utslipp til luft. Med tennsannsynlighet på 50% (igjen, se tabell 3-2) så vil det bli en alvorlig hendelse i 50% av tilfellene. Utifra når antennelsen skjer vil det kunne være mer brann og mindre detonasjon, eller mer detonasjon og mindre brann. Men det vil uansett være en alvorlig hendelse i 50% av tilfellene.

Igjen, du må vise til hvordan du kommer til 50%. Det er ingenting i tabell 3-2 som tilsier at hendelsene vil være alvorlige i 50% av lekkasjene, og det er heller ikke noe sted der som sier at en lekkasje automatisk sett betyr 50% sjanse for eksplosjon. 

Utslippet av flytende hydrogen på rundt 50kg/minuttet ble aldri til en alvorlig situasjon. Flash-fire hendelsen som kom når de manuelt tente på gassen etter mange minutter med slipp var aldri så stort som det du får det til å høres ut som. Fanger man gassen dog, så kan det kjappere bli farlig, og situasjonen ved Kjørbo lærte man mye av. Eksplosjons-veggene må designes på et vis som gjør at vinden ikke lager undertrykk nede i stasjonen. Så den hendelsen ble en overraskelse for mange av gode grunner, ettersom man tenkte at det ikke skulle være mulig, eller så lett å få det resultatet i åpen atmosfære. Dog nå vet man bedre, og løsningene for å designe seg rundt problemet er enkle. La gassen få stige og spre seg, så unngår man problemet rundt et blandingsforhold over 15%, og resultatet vil være en "flash-fire" oftere om man først har lekkasje fra en komponent som holder mye gass. Majoriteten av komponentene i analysen du tar opp har ikke nok hydrogen i seg til å engang kunne nå 15% blandingsforhlold så lenge man ikke kaster slikt inn i små rom. 

Espen Hugaas Andersen skrev (1 time siden):

Og 0,1 kg er ikke ufarlig.

Du skal være rett uheldig for at 0.1kg så kunne klare å nå høy nok blandingsforhold til at det skal antenne i slike systemer. Det ville vært en flause å designe lukkede rom som er akkurat små nok til at man får det til rundt en kompressor feks. uten at man tenker på lufting når ting er igang. 

 

Espen Hugaas Andersen skrev (1 time siden):

I optimal miks med oksygen og riktig antent kan 1 kg hydrogen tilsvare omkring 26 kg TNT. Altså 0,1 kg hydrogen kan i ytterste konsekvens være like ufarlig som 2,6 kg TNT. (Man vil nok trenge en fenghette til å få startet detonasjonen, en gnist vil ikke være nok i en så liten mengde hydrogen, men uansett er det noe man bør respektere.)

Ja, selvfølgelig burde alle former for energier bli respektert. Men ditt utgangspunkt i 50% sjanse for detonasjon uansett lekkasje har du fremdeles ikke kommet med kilder for. Den kilden du har gitt gir heller ikke det resultatet du gir uttrykk for. 

[J-Å]

4 hours ago, oophus said:

IUtslippet av flytende hydrogen på rundt 50kg/minuttet ble aldri til en alvorlig situasjon.

Under denne testen slipper de ut flytende hydrogen helt nede ved en betongsåle. Det er ikke samme situsjon som på en ferge, hvor hydrogentanken er plassert høyt oppe. Dermed kan flytende hydrogen sprute utover hele fartøyet, og på sjøen rundt, mens alt blir innhyllet i tåke. Det hadde vært interessant å se hvordan det vil påvirke passasjerer ombord og under evakuering, selv uten antenning. Det fordamper fort ja, men jeg regner med at passasjerene dypfryses fort også.

Endret 19. november 2020 av J-Å

[oophus]

J-Å skrev (54 minutter siden):

Under denne testen slipper de ut flytende hydrogen helt nede ved en betongsåle. Det er ikke samme situsjon som på en ferge, hvor hydrogentanken er plassert høyt oppe. Dermed kan flytende hydrogen sprute utover hele fartøyet, og på sjøen rundt, mens alt blir innhyllet i tåke. Det hadde vært interessant å se hvordan det vil påvirke passasjerer ombord og under evakuering, selv uten antenning. Det fordamper fort ja, men jeg regner med at passasjerene dypfryses fort også.

Spør deg selv hvordan du hadde designet noe, så finner du nok mange svar. Det at man i det hele tatt skulle ha designet noe til å kunne få det resultatet finner jeg ekstremt lite trolig. 

[J-Å]

2 hours ago, oophus said:

Spør deg selv hvordan du hadde designet noe, så finner du nok mange svar. Det at man i det hele tatt skulle ha designet noe til å kunne få det resultatet finner jeg ekstremt lite trolig. 

Vel, nå er ikke jeg skipsdesigner, men hvis jeg under tvang måtte designe en hydrogenferge, så hadde jeg nok utformet LH2 tanken som en stuplivbåt i en godt isolert nisje i skroget. På MF Hydra står altså tanken på brodekk tett inntil styrehuset. Det er et åpent bildekk under. Under der salong. Evakueringssystemet er ikke synlig,  men det er vanligvis midtskips med utgang fra salong. Altså rett under tanken.  -  Jeg slutter her da dette er noe off topic.

[oophus]

J-Å skrev (21 minutter siden):

Vel, nå er ikke jeg skipsdesigner, men hvis jeg under tvang måtte designe en hydrogenferge, så hadde jeg nok utformet LH2 tanken som en stuplivbåt i en godt isolert nisje i skroget. På MF Hydra står altså tanken på brodekk tett inntil styrehuset. Det er et åpent bildekk under. Under der salong. Evakueringssystemet er ikke synlig,  men det er vanligvis midtskips med utgang fra salong. Altså rett under tanken.  -  Jeg slutter her da dette er noe off topic.

Fint at du viser at du selv kunne tenkt metoder i å designe inn sikkerhet her, for det gjør nok garantert rederiene også. 

[J-Å]

13 hours ago, oophus said:

Fint at du viser at du selv kunne tenkt metoder i å designe inn sikkerhet her, for det gjør nok garantert rederiene også. 

Rederiene forholder seg stort sett til krav fra myndigheter, klasseselskap og SOLAS. Og der er det mye upløyd mark når deg gjelder hydrogen. De har knapt nok fått på plass krav og rutiner for batteridrevne skip (som vi så på MF Ytterøyningen).

[oophus]

J-Å skrev (20 minutter siden):

Rederiene forholder seg stort sett til krav fra myndigheter, klasseselskap og SOLAS. Og der er det mye upløyd mark når deg gjelder hydrogen. De har knapt nok fått på plass krav og rutiner for batteridrevne skip (som vi så på MF Ytterøyningen).

Har du pratet med dem for å få innsikt i hva de mener om saken? Jeg har aldri sett et panel ikke prate om sikkerhet når det gjelder hydrogen til fergene, så jeg finner det merkelig at du antar at folk ikke vet hva de gjør? 

[J-Å]

16 minutes ago, oophus said:

Har du pratet med dem for å få innsikt i hva de mener om saken? Jeg har aldri sett et panel ikke prate om sikkerhet når det gjelder hydrogen til fergene, så jeg finner det merkelig at du antar at folk ikke vet hva de gjør? 

Jeg har lest mye av det som er skrevet om temaet, og min konklusjon er at det er et veldig uferdig regelverk.  I denne bransjen oppdateres typisk reglene basert på erfaringer etter ulykker, og da vil de gjerne begrense antall passasjerer initielt:

Quote

b - Whereas the international code of safety for ships using gases or other low-flashpoint fuels (IGF Code) allows storage of fuel natural gas on–board passenger ships carrying more than 25 passengers, it is anticipated that initial restrictions regarding storage quantities and locations will be put in place for hydrogen (e.g. storage on top deck). 

https://www.hylaw.eu/database/norway/vehicles/boats-ships/on-board-hydrogen-transport?export=pdf

[oophus]

J-Å skrev (36 minutter siden):

Jeg har lest mye av det som er skrevet om temaet, og min konklusjon er at det er et veldig uferdig regelverk.  I denne bransjen oppdateres typisk reglene basert på erfaringer etter ulykker, og da vil de gjerne begrense antall passasjerer initielt:

Sitat

b - Whereas the international code of safety for ships using gases or other low-flashpoint fuels (IGF Code) allows storage of fuel natural gas on–board passenger ships carrying more than 25 passengers, it is anticipated that initial restrictions regarding storage quantities and locations will be put in place for hydrogen (e.g. storage on top deck). 

https://www.hylaw.eu/database/norway/vehicles/boats-ships/on-board-hydrogen-transport?export=pdf

Uferdig regelverk er jo ikke en selvfølge for at påbegynnende regelverk ikke vil være gode nok? Dette er jo noe de nå tar opp samtidig, gjennom design, samtaler og utførelse når man nå må forme standarder for dette. Det er jo litt derfor man prøver å løpe litt i forkant for bunkring f.eks. Man kan ikke hoppe inn i dette slik man gjorde med elferger med ulike løsninger per ferge med hver sin ladeløsning, når man nå skal bygge bunkring for flytende eller trykksatt hydrogen. 

[sbjensen]

dette er vel i prinsippet en videreføring eller nær slektning av CAES (compressed air energy storage) teknologien som ble utviklet for bulk lagring av energi for 50 år side, Jeg tror det ene anlegget i Tyskland fremdeles er i gang