Vedle elektromobilů jsou vodíkem poháněné vozy považovány za jednu z alternativ ke konvenčně poháněným vozidlům. Nárůst počtu vozů s palivovými články (FCEV) by však přinesl zcela nová nebezpečí.
V projektu HyTRA zkoumali odborníci z Technické univerzity v Grazu, k jakým typům nehod vodíkových vozidel v tunelech může dojít, jaká nebezpečí při nich hrozí lidem, jak může být poškozena konstrukce tunelu i jaká opatření lze přijmout k minimalizaci těchto rizik.
Evropský autobus roku jezdí na vodík. Testovalo se v Česku |
Projekt byl financován Rakouskou agenturou pro podporu výzkumu (FFG), Spolkovým ministerstvem pro ochranu klimatu, životní prostředí, energetiku, mobilitu, inovace a technologie (BMK) a společností ASFINAG.
Nízká pravděpodobnost výskytu, vysoké riziko škod
Kvůli nízkému počtu vodíkem poháněných vozidel v silničním provozu téměř neexistují empirická data o jejich skutečných nehodách v tunelech. Proto bylo možné odhadnout pravděpodobnost výskytu pouze na základě zkušeností s vozidly poháněnými plynem, což naznačilo nízkou pravděpodobnost nehody.
Naopak byl velmi podrobně analyzován potenciální rozsah škod, a to na základě experimentů z projektu EU HyTunnel-CS, který byl ukončen v roce 2022. Kvůli vysoké energetické hustotě vodíku a vysokému tlaku, při kterém je skladován, vykazují vozidla s vodíkovými palivovými články velmi vysoké riziko škod.
Vodík má potenciál v nákladní dopravě, Česko zaostává, říkají průkopníci |
Podle současných standardů je vodík v osobních automobilech skladován pod tlakem 700 barů a v nákladních vozech a autobusech pod tlakem 350 barů. Dojde-li k poškození nádrže, uvolní se rychle velké množství energie; pokud vodík vzplane, hoří při teplotách přesahujících 2 000 °C. Ačkoli jsou nádrže velmi robustní a dobře chráněné proti mechanickému poškození, kupříkladu nárazu nákladním vozem zezadu nemohou odolat. Těmto situacím je tudíž třeba co nejintenzivněji přecházet.
Tři scénáře nebezpečí
Nejpravděpodobnější je, že při nehodě vozidla na vodíkový pohon nedojde k poničení vodíkové nádrže, a tudíž k žádné škodě způsobené vodíkem. Nicméně při vážných nehodách mohou nastat tři různé scénáře. V prvním případě je aktivován termální přetlakový ventil. K tomu může dojít v důsledku nárůstu tlaku způsobeného teplotním vlivem (například při požáru vozidla), kdy je vodík uvolněn z nádrže v kontrolovaném proudu. Tím se udržuje tlak na určité úrovni a zabraňuje se prasknutí nádrže.
Elektrické náklaďáky a busy vozí baterky nebo vodík. Podívejte, co se chystá |
Pokud unikající vodík vzplane – což se snadno stane v důsledku smísení se vzduchem – směřuje plamen k zemi. Nebezpečí spočívá v tom, že vodík hoří bez barvy a zápachu, ale nebezpečná zóna je omezená. Pokud ventil selže, může nádrž explodovat, což způsobí tlakovou vlnu, která se šíří celým tunelem. Až do vzdálenosti přibližně 30 metrů hrozí riziko úmrtí, do vzdálenosti 300 metrů hrozí vážná vnitřní zranění, jako je krvácení do plic, kromě toho hrozí prasknutí ušních bubínků.
Čína, elektro, vodík. Budoucnost nákladní dopravy ukazuje německý veletrh |
Třetí scénář je nejméně pravděpodobný. Jde o situaci, kdy by vodík unikl bez vznícení. Vodík, jakožto nejlehčí prvek v periodické tabulce, stoupá a hromadí se v mraku pod stropem tunelu. Dojde-li tam ke vznícení (například od horké lampy nebo v důsledku elektrického impulsu při spuštění ventilátoru), následuje exploze vodíkového mraku, která rovněž způsobí tlakovou vlnu.
Nižší rychlost a dostatečný odstup
„Naše výzkumy ukázaly, že i když jsou scénáře nebezpečných situací souvisejících s vodíkovými vozy relativně nepravděpodobné, mají velké riziko škod. Moderní vodíkové nádrže jsou postaveny tak bezpečně, že by se musela pokazit spousta věcí, aby vodík unikl,“ říká Daniel Fruhwirt z Institutu pro termodynamiku a systémy udržitelné dopravy na Technické univerzitě v Grazu.
„Navíc dopravní infrastruktura v rakouských tunelech splňuje nejpřísnější požadavky. Jelikož máme pouze jednoho provozovatele všech dálničních a silničních tunelů, úroveň bezpečnosti je velmi homogenní. Co se týče infrastruktury, neexistuje téměř žádné riziko poškození samotného tunelu, ale nehody by byly nebezpečné pro lidi.“
Vodíkové fiasko. Česko přehodnotilo plány rozvoje na méně než desetinu |
Pro minimalizaci rizika doporučuje Daniel Fruhwirt a jeho projektový tým několik opatření. Přísnější rychlostní limity, které jsou sledovány pomocí úsekových kontrol, přesné kontroly odstupů, které signalizují řidičům, když jedou příliš blízko před nimi jedoucímu vozidlu, a dřívější zobrazení rychlostních limitů v dopravních zácpách, aby byla rychlost vozů dojíždějících na konec zácpy již dostatečně nízká a v případě nárazu zezadu nedošlo k větším škodám.
„Ve většině členských států EU byla v důsledku závažných událostí z přelomu tisíciletí zavedena opatření, dle nichž jsou všechny dálniční a silniční tunely delší než 500 metrů dvoutubusové a obvykle již neslouží pro obousměrný provoz. Tím se riziko výrazně snižuje,“ vysvětluje Daniel Fruhwirt.
