Những rủi ro của phương tiện hydro trong đường hầm là gì?
của Falko Schoklitsch, Đại học Công nghệ Graz
Daniel Fruhwirt từ Viện Nhiệt động lực học và Hệ thống Động cơ Bền vững tại TU Graz. Nhà cung cấp hình ảnh: Helmut Lunghammer, TU Gaz
Một nhóm từ Đại học Công nghệ Graz đã phân tích rủi ro và khả năng thiệt hại của phương tiện chạy bằng hydro trong đường hầm và đưa ra khuyến nghị. Kết luận của họ? Bất kỳ thiệt hại nào cũng sẽ rất lớn, nhưng việc xảy ra nó khó có thể xảy ra. Họ đã trình bày những phát hiện này tại Hội nghị quốc tế lần thứ 12 về An toàn và thông gió trong đường hầm (TSV 2024), được tổ chức tại Graz từ ngày 16 đến ngày 18 tháng 4.
Ngoài xe điện, xe chạy bằng hydro cũng được coi là giải pháp thay thế cho các phương tiện chạy bằng năng lượng thông thường. Tuy nhiên, sự gia tăng số lượng những chiếc ô tô sử dụng pin nhiên liệu (xe điện chạy pin nhiên liệu - FCEV) cũng sẽ dẫn đến những tình huống nguy hiểm hoàn toàn mới, đặc biệt là trong đường hầm.
Trong dự án HyTRA, Đại học Công nghệ Graz (TU Graz) đã điều tra những loại sự cố liên quan đến phương tiện chạy bằng hydro trong đường hầm là thực tế, những nguy hiểm nào phát sinh đối với con người và cấu trúc đường hầm cũng như những biện pháp nào có thể được thực hiện để giảm thiểu những rủi ro này.
Xác suất xảy ra thấp, khả năng thiệt hại cao
Hầu như không có dữ liệu thực nghiệm về các vụ tai nạn thực tế liên quan đến phương tiện chạy bằng hydro trong đường hầm do tỷ trọng lưu lượng giao thông của chúng cho đến nay vẫn còn thấp. Do đó, chỉ có thể ước tính sơ bộ về xác suất xảy ra dựa trên kinh nghiệm với các phương tiện chạy bằng xăng, điều này cho thấy xác suất xảy ra thấp.
Để so sánh, mức độ thiệt hại tiềm tàng đã được phân tích rất chi tiết dựa trên các thử nghiệm từ dự án HyTunnel-CS của EU, kết thúc vào năm 2022. Do mật độ năng lượng cao của hydro và áp suất cao khi lưu trữ hydro, FCEV có khả năng gây sát thương rất cao.
Theo tiêu chuẩn hiện hành, hydro được lưu trữ trong ô tô ở áp suất 700 bar và trong xe tải, xe buýt ở áp suất 350 bar. Nếu xe tăng bị hư hại, một lượng lớn năng lượng sẽ nhanh chóng được giải phóng; nếu hydro bắt lửa, nó cháy ở nhiệt độ trên 2.000 độ C. Mặc dù xe tăng rất chắc chắn và được bảo vệ tốt trước tác động cơ học nhưng chúng không thể chịu được va chạm từ phía sau với xe tải. Do đó, kịch bản này nên tránh càng xa càng tốt.
Ba tình huống nguy hiểm
Kết quả có thể xảy ra nhất của một vụ tai nạn liên quan đến FCEV là sẽ không có tác động đáng kể nào từ hydro. Tuy nhiên, ba tình huống nguy hiểm khác nhau có thể xảy ra trong trường hợp xảy ra tai nạn nghiêm trọng.
Trong trường hợp đầu tiên, thiết bị giảm áp suất nhiệt (TPRD) được kích hoạt khi áp suất tăng do tác động nhiệt (ví dụ như cháy xe), giải phóng hydro từ bình chứa trong một tia phản lực được điều khiển. Điều này giữ cho áp suất ở một mức nhất định và ngăn không cho bình bị vỡ.
Nếu hydro thải ra bốc cháy - điều này có thể dễ dàng xảy ra khi trộn với không khí - thì ngọn lửa sẽ hướng xuống mặt đất. Tuy nhiên, nó vẫn nguy hiểm vì hydro cháy không có màu hoặc mùi nhưng vùng nguy hiểm bị hạn chế.
Nếu TPRD thất bại, xe tăng có thể phát nổ, tạo ra làn sóng nổ lan ra toàn bộ đường hầm. Lên đến khoảng. 30 mét có nguy cơ tử vong, lên tới khoảng. Ở cự ly 300 mét có nguy cơ bị nội thương nghiêm trọng như chảy máu phổi, xa hơn vẫn có nguy cơ thủng màng nhĩ.
Kịch bản thứ ba là ít có khả năng xảy ra nhất. Nó xảy ra khi hydro được giải phóng mà không bị đốt cháy. Là nguyên tố nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn, hydro bốc lên và tích tụ thành đám mây dưới trần đường hầm. Nếu có nguồn đánh lửa ở đó (ví dụ: đèn nóng hoặc xung điện khởi động quạt), sẽ xảy ra vụ nổ đám mây hydro, điều này cũng gây ra sóng nổ.
Tốc độ thấp hơn và khoảng cách vừa đủ
Daniel Fruhwirt từ tổ chức nghiên cứu cho biết: "Các cuộc điều tra của chúng tôi đã chỉ ra rằng mặc dù các tình huống nguy hiểm liên quan đến phương tiện sử dụng hydro là tương đối khó xảy ra nhưng chúng có khả năng gây thiệt hại rất lớn. Các thùng chứa hydro hiện đại được chế tạo an toàn đến mức phải xảy ra nhiều trục trặc để hydro thoát ra ngoài". Viện Nhiệt động lực học và Hệ thống đẩy bền vững tại TU Graz.
"Ngoài ra, cơ sở hạ tầng giao thông trong các đường hầm của Áo có lẽ đáp ứng các yêu cầu khắt khe nhất ở châu Âu. Vì chúng tôi chỉ có một nhà điều hành cho tất cả các đường cao tốc và đường hầm cao tốc nên mức độ an toàn cũng rất đồng nhất. Về cơ sở hạ tầng, hầu như không có bất kỳ rủi ro nào." cấu trúc đường hầm bị hư hại nhưng tai nạn sẽ gây nguy hiểm cho con người."
Để giảm thiểu rủi ro, Fruhwirt và nhóm dự án của ông đã đề xuất một số biện pháp. Giới hạn tốc độ chặt chẽ hơn được giám sát bằng kiểm soát đoạn đường, kiểm soát khoảng cách chính xác để báo hiệu cho người lái xe khi họ bám sát quá gần và giới hạn tốc độ được hiển thị sớm hơn khi tắc đường để tốc độ đủ thấp khi đến cuối đoạn tắc đường chỉ gây hư hỏng nhẹ khi có va chạm từ phía sau.
"Có chuyện gì vậy đã được triển khai ở hầu hết các nước thành viên EU do hậu quả của sự kiện nghiêm trọng vào cuối những năm 1990 và đầu những năm 2000, đó là tất cả các đường hầm trên đường cao tốc và đường cao tốc có chiều dài trên 500 mét đều là đường hầm ống đôi và nhìn chung không được phép xây dựng. được sử dụng lâu hơn cho giao thông hai chiều. Điều này làm giảm rủi ro đáng kể", Fruhwirt giải thích.
