作为一种可以帮助各国实现碳中和和能源安全的能源,氢能作为未来的能源正在全球范围内受到追捧。为此,欧盟(EU)出台了氢能战略,实施了在10年内投资4700亿欧元(623万亿韩元)在该地区建设氢能社会的计划。作为全球绿色倡议最热心的支持者之一,德国提出了到 2030 年总投资 1.2 万亿韩元的国家氢能战略。

地下空间氢基础设施安全技术

韩国土木工程与建筑技术研究院(KICT,院长 Kim Byung-suk)宣布计划开发与地下氢基础设施项目从设计、施工到运营和管理的整个过程相关的技术。这些技术将从根本上提高氢设施的安全性。CBD 地区新基础设施的建设可能会带来与其他可再生能源网络更有效的整合,并有助于开发氢基础设施建设的源头技术,而韩国一直依赖从其他发达国家采购这些技术。

安全可靠的基础设施对于氢生态系统的建立至关重要。然而,任何地面氢设施项目往往会面临当地居民的强烈反对,而在周边建设这些设施的替代方案使该项目的成本效益和效率较低。

KICT 氢基础设施研究集群的 Kim Yangkyun 博士开发了核心安全工程技术,用于在地下建造可靠的氢基础设施以及主动控制系统,以减轻可能的氢泄漏和爆炸的影响。新系统可通过强制通风始终帮助控制地下设施内的环境氢浓度,并且由于引入了屋顶式通风口,可及时将爆炸超压降至最低,因此与类似的地上设施相比,可将风险降低高达 80%的紧急情况。

基本上,任何地下氢基础设施都是一个封闭的空间。每当发生泄漏时,应通过将环境氢浓度保持在可燃下限 (LFL) 以下来消除所有潜在爆炸的风险。Kim Yangkyun 博士的研究小组提出的主动控制系统可以将密闭空间的气氛质量保持在正常水平,并可以防止在紧急氢气泄漏时发生爆炸事故。使用优化的解释,包括多个因素(入口/出口的形状、位置、进气和排气能力)来制定平时和设施中氢气浓度保持在 LFL 以下的紧急情况的条件或按体积计 4% 的氢气。

如果主动控制系统发生故障并发生爆炸,这种影响应该是最小的。爆燃通风系统的屋顶式通风口可以将设施内爆炸超压造成的损害降低到 20 分之一。2021年在KICT进行的泄爆爆燃实尺度实验表明,当泄爆口大于泄爆系数标准2.2时,爆破超压突然下降可获得最大的超压降低效果。无论氢气浓度或爆燃点如何,有效性都保持不变。提出了另一种模型来计算屋顶式通风口的尺寸,以用于地下氢气设施的安全设计。

研究团队专注于功能融合:正常时间和爆炸事故后的通风。研究组负责人 Kim Yangkyun 博士说:“主动控制通风和屋顶式通风口的双重系统是一种综合安全技术,适用于紧急和非紧急情况,通过使事故发生的所有风险做出反应。大部分通风口的横截面积有限。”