Vloeibaar waterstof in haven – wolkbrand en explosie bij lossen

Algemene beschrijving

De aanvoer van vloeibaar waterstof (LH2) naar Nederlandse havens wordt voorzien voor de nabije toekomst. Waterstof, dat van nature een gas is, kan alleen vloeibaar worden gemaakt door het zeer sterk af te koelen tot -253 °C. Het kan dan in goed geïsoleerde tankschepen worden vervoerd. In een haven kan het dan worden overgepompt in opslagtanks. In deze scenariokaart wordt ervan uitgegaan dat bij overpompen van LH2 vanuit een schip naar de opslagterminal in de haven de losslang afbreekt en er een grote hoeveelheid vloeibaar waterstof vrijkomt. De vloeistof zal zeer snel verdampen en er zal een brandbare wolk worden gevormd. Het ontsteken van deze wolk veroorzaakt een kortdurende wolkbrand en overdruk indien de wolk (deels) is ingesloten.

Kans van optreden

Volgens de Handleiding Risicobeheersing Bevi moet met een slangbreuk rekening worden gehouden bij het lossen. Als een slang breekt tijdens het verpompen van een vloeistof, zal deze een plas vormen. Bij directe ontsteking zal er een plasbrand ontstaan. Mocht de plas niet direct ontstoken worden, dan zal deze verdampen. De damp verspreidt zich in de omgeving (aanvankelijk laag over de grond, omdat het gas zeer koud is) en vormt een brandbare wolk die ontstoken wordt en een wolkbrand en/of explosie veroorzaakt.

Voor de bepaling van de kans dat een losslang breekt bij het verladen van LH2, is gebruikgemaakt van gegevens voor het verladen van LNG (Rekenvoorschrift Omgevingsveiligheid Module II). Hiervan is ook gebruikgemaakt in een door DNV uitgevoerde kwantitatieve risicoanalyse (QRA) waarin scenario’s voor bunkering van schepen van LH2 zijn opgenomen (DNV 2021). De kans op breuk van een metalen losslang is 2 ´ 10^-6 per uur gebruik van de losslang. Voor een losslang gemaakt uit composiet materiaal is deze waarde 2 ´ 10^-7 per uur. Verder wordt ervan uitgegaan dat een Emergency Shutdown System (ESD) de pompen zal stoppen. De kans dat dit systeem faalt wordt op 0,01 geschat; dus de kans dat het werkt is 0.99. Volgens een pompleverancier duurt het circa 10 minuten voordat de pompen zijn uitgeschakeld. De pompcapaciteit bedraagt circa 3000 m³/hr, waarbij twee of drie vulslagen worden gebruikt. Uitgaande van drie slangen (waarvan er één breekt) betekent dit dat er gedurende tien minuten vloeibaar waterstof vrijkomt met een debiet van 1000 m³/hr.

Samengevat:

Metalen slang:
kans op wolkbrand: = 2 x 10^-6 / uur * 0,99 * 0,1 *0,4 = 7,92 x 10^-8 / uur
kans op explosie: = 2 x 10^-6 / uur * 0,99 * 0,1 * 0,6 = 1,19 x 10^-7 / uur

Composiet slang:
kans op wolkbrand: = 2 x 10^-7 / uur * 0,99 * 0,1 * 0,4 = 7,92 x 10^-9 / uur
kans op explosie: = 2 x 10^-7 / uur * 0,99 * 0,1 * 0,6 = 1,19 x 10^-8 / uur

Parameters effectberekening

Onderstaande parameters zijn gebruikt tijdens de effectberekeningen (ontleend aan (DNV 2021) en contact met een pompleverancier).

Berekeningen zijn uitgevoerd met EFFECTS versie 12.3. De berekeningen tonen aan dat al de vrijkomende vloeibare waterstof bij contact met de ondergrond of het water meteen zal verdampen en een (brandbare) wolk zal vormen. De effecten van (ontsteking) van deze wolk zijn hieronder uitgewerkt.

Een “Free viewing demo” waarmee deze file kan worden ingezien is te downloaden via https://www.gexcon.com/software/effects/. Met deze gratis demo is de berekening in effects met bijbehorende grafieken in te zien en beter af te lezen. Wilt u zelf gaan rekenen met de parameters uit de berekening met effects dan heeft u een licentie en aanvullende software van Gexcon nodig.

Resultaten weerklasse D5

In Tabel 1 zijn de resultaten weergegeven bij weerklasse D5. Eenieder die zich binnen de brandbare wolk bevindt (de “druppelvormige” contour in Figuur 1 of de blauwe contour in Figuur 2), zal komen te overlijden. Daarbuiten zullen als gevolg van hitte geen slachtoffers vallen. Het ingesloten gedeelte van de gaswolk (12,5 %) zal bij ontsteking overdruk genereren. De schade wordt bepaald door de grootte van de overdruk (zie Tabel 2).

De overdruk als functie van de afstand tot het explosiecentrum is weergegeven in Figuur 3.

Slachtoffers als gevolg van druk zijn in Tabel 2 weergegeven. De afstanden gelden vanaf het explosiecentrum, gelegen op 41 m van de incidentlocatie gemeten in de richting van de wind (zie ook Figuur 1).

Tabel 2: Slachtoffers en schade ten gevolge van overdruk, D5 

Zelfredzaamheid en handelingsperspectief

Mogelijk handelingsperspectief

Afhankelijk van de situatie en de inrichting van de omgeving kan het handelingsperspectief verschillen. Snel reageren is bevorderlijk.

• Voor personen binnen is het handelingsperspectief binnen blijven en schuilen achter een muur. Het sluiten van ramen en deuren kan soms (dicht bij de bron) helpen (ramen en deuren wijd openzetten is zeer onverstandig).
• Voor personen buiten is het handelingsperspectief (haaks op de wind) vluchten tot (ruim) buiten de zichtbare wolk.
• Mochten er schuilmogelijkheden zijn, dan is een schuilplaats binnengaan een goed handelingsperspectief.

Randvoorwaarden

De onderstaande aspecten zijn mede bepalend voor de mogelijkheden op het gebied van zelfredzaamheid. Deze zijn locatieafhankelijk en staan in relatie tot elkaar.

Het verloop van het ongevalscenario

De snelheid waarmee het scenario zich voltrekt, is afhankelijk van het ontstekingsmoment. Na ontsteking zijn direct de effecten (geluid, hitte, eventueel overdruk) merkbaar. Een wolkbrand duurt slechts enkele seconden. Iedereen die zich buiten bevindt in de wolk zal overlijden. Mensen binnen zijn tegen de hitte beschermd; wel kan de hitte secundaire branden veroorzaken. Ingesloten delen van de gaswolk zullen overdruk veroorzaken, die tot schade en slachtoffers kan leiden. Verlaten van of evacueren uit beschadigde en/of brandende gebouwen is dan ook noodzakelijk.

Herkenbaarheid van het scenario

Hoewel de (koude) wolk, zolang deze nog niet ontstoken is, als een dampwolk zichtbaar is, is het gevaar van een wolkbrand mogelijk niet direct duidelijk. Na ontsteking is de wolkbrand door het geluid en daarna de warmtestraling direct waarneembaar door aanwezigen.

Mate van bewustzijn van de gevaren:

• Weten dat er een ongeval dreigt met overslag van LH2
• Weten wat de gevaren zijn van LH2
• Weten wat je moet doen in geval van een (dreigende) wolkbrand of explosie.

Gesteldheid van personen:

• Fysieke gesteldheid
• Geestelijke gesteldheid.

Aanwezige voorzieningen:

• Mogelijkheden om haaks op de wind te vluchten
• Mogelijkheden om te schuilen.

Optreden multidisciplinaire hulpverlening

Brandweerzorg

• De wolkbrand of explosie is van korte duur. De hulpverlening komt ter plaatse nadat de wolkbrand of explosie zich heeft voorgedaan. Daardoor ligt bij dit scenario de nadruk op redden en evacueren, uitbreiding voorkomen en blussen van eventuele secundaire branden.
• Zie ook: Handreiking voor optreden tijdens incidenten met waterstoftoepassingen en Factsheet Waterstof als brandstof voor voertuigen: aandachtspunten voor incidentbestrijding.
• De voor LNG opgestelde aandachts- en protocolkaarten bevatten ook voor LH2 veel nuttige informatie aangaande brandbestrijding (Brandweeroptreden bij incidenten met LNG, bijlage 3 en 5).

Hieronder worden de taken van de brandweer weergegeven.

De brandweer start de processen:

Bron- en emissiebestrijding

• Bepalen van het bron- en effectgebied.
• Stabiliseren van het incident en ontstane branden in de omgeving blussen.
• Waarschuwen van de bevolking. Goed werkend internet en mobiele telefonie, buurten ten behoeve van zelfredzaamheid, risicocommunicatieplan.

Redding

• Redden en verlenen van eerste hulp aan slachtoffers (zie slachtoffers).

Relevante aspecten

• Passende (grootschalige) slagkracht brandweer (zie capaciteit).
• Opkomsttijd van de brandweer (zie opkomst / inzettijd).
• Effectieve (grootschalige) bluswatervoorziening (zie bluswatervoorzieningen).
• Beschikbaarheid alarmeringssysteem om aanwezigen in het effectgebied te waarschuwen.
• Toegankelijkheid gebied (zie ook: Handreiking Bluswatervoorziening en bereikbaarheid 2019, hoofdstuk 4). Tweezijdig toegankelijk; zorg dat de route voor de hulpdiensten de vluchtroute niet belemmert; vluchtroute van de risicobron af.

Opkomst/inzettijd

Met de volgende opkomsttijden moet rekening worden gehouden:

30 minuten:

• Norm opkomsttijd eerste peloton. Norm inzetbaarheid eerste basispeloton (alle 4 tankautospuiten) is 30 minuten (zie ook: Doorontwikkeling Grootschalig Brandweeroptreden, pagina 20).
• De start van de hulpverlening van 1-4 tankautospuiten wordt vastgesteld via het dekkingsplan. 

45 minuten:

• Norm beschikbaarheid aanvullend tweede peloton met een richttijd van 8 uur inzettijd.

60 minuten:

• Norm beschikbaarheid derde/vierde peloton met een richttijd van 8 uur inzettijd.
• Norm inzettijd aanvullende grootschalige watervoorziening.
• Norm inzettijd Specialistische Redding & Technische hulpverlening.
• Norm inzettijd USAR (4 specialistische reddingsgroepen) is 3 uur.

Materieel en mankracht

• De benodigde slagkracht is afhankelijk van de omgeving. Bij dit incident is uitgegaan van een industriegebied.
• Houdt rekening met de inzet van een tweede peloton (4 tankautospuiten) voor het koelen en blussen van de (omliggende) bebouwing en voor verlening van eerste hulp en transport van slachtoffers naar het gewondennest.
• Brandbestrijdingspeloton: opheffen van enkelvoudige beknelling in maximaal 4 personenwagens.
• Peloton Redding & Technische Hulpverlening: redden en bevrijden van maximaal 4 complexe beknellingen per uur.

Bluswater

• Vanwege de nabijheid van water is de aanname dat voldoende secundair bluswater voorhanden is ten behoeve van koeling en blussing.

Indicatiebepaling capaciteit slachtoffers

• In de hectische fase komt via burgerhulp de redding op gang van lichtgewonden en niet beknelde personen.
• Noodzakelijke opschaling of bijstand wordt bepaald op basis van een inschatting van het aantal slachtoffers. Een indicatiebepaling van het aantal personen op een specifieke locatie is mogelijk via het invoeren van de effectafstanden in Bag populatieservice.

Geneeskundige zorg

Hieronder staan de taken van de geneeskundige zorgverleners weergegeven.

De geneeskundige zorgverlening start de processen:

Spoedeisende medische hulpverlening

• Triage (zie ook: Triagering via Slabwraps).
• Inrichten van een gewondennest en behandelen van slachtoffers.
• Vervoeren / verwijzen naar ziekenhuizen.

Publieke gezondheidszorg

• De beoordeling van en maatregelen tegen schadelijke invloeden op de gezondheid via (drink)water (gebiedsafhankelijk).
• Onderzoek individueel.

Psychosociale hulpverlening

• Signaleren getroffenen.
• Verwijzen getroffenen.

Relevante aspecten

• Operationele voorbereiding op het vervoer en behandelen van slachtoffers met ernstige brandwonden.
• Mogelijkheid om te kunnen keren en vertrekken voor ambulances op de locatie.
• Veilige werklocatie voor de GHOR.
• Aantal slachtoffers, type slachtoffers en type letsel. Deze zijn locatieafhankelijk en staan in relatie tot elkaar.
• Indien het effectgebied kwetsbare bestemmingen omvat (bijvoorbeeld een zorginstelling) is hulp aan verminderd zelfredzame personen een aandachtspunt.
• Vaak is nazorg voor psychotrauma (maanden tot jaren) te verwachten (zie Casus Volendam, “Het hemeltje”).

Aantal slachtoffers

Het alarmeringsproces start met (een) (112-)melding(en) bij de meldkamer. De meldkamercentralist krijgt een melding van een (grootschalig) incident. Op basis van de melding(en) vormt de meldkamer een beeld en maakt een inschatting van het aantal slachtoffers. Op basis daarvan wordt een codering afgegeven. Aan elke codering is een standaard inzet gekoppeld (zie ook: GGB-leidraad).

Type letsel en slachtoffers

De volgende factoren verdienen aandacht:

• Door warmtestraling ontstaan uitwendige brandwonden. Bij inademing van hete gassen ontstaat inhalatietrauma.
• Overdruk veroorzaakt oog- en/of oorletsel, fracturen door instorting en letsel door ruitbreuk.
• Gehoorschade maakt communicatie mogelijk moeilijk.
• Stabilisatie van brandwondenslachtoffers is mogelijk in elk level-1-ziekenhuis. Specialistische behandeling van brandwonden is mogelijk in Beverwijk, Rotterdam en Groningen.
• Extra aandacht bij de operationele voorbereiding is noodzakelijk bij een verhoogde kans op slachtoffers uit de groep van ouderen en kinderen.

Optreden politie

De politie start haar reguliere taken:

Afzetten en afschermen

• Afzetten van het effectgebied.
• Creëren van een veilige werkomgeving voor hulpdiensten.
• Ontruimen van het effectgebied of aanwezige personen in het effectgebied laten schuilen.

Mobiliteit

• Indien nodig regelen van begeleidend transport overige hulpverleners als de verkeerssituatie daarom vraagt.
• Opstellen van een mobiliteitsplan.
• Indien mogelijk informeren van bewoners en/of andere aanwezigen in het gebied.

Indien relevant:

• Handhaven openbare orde.
• Strafrechtelijke handhaving.

Relevante aspecten

• De politie heeft geen beschermende kleding of ademlucht om op te kunnen treden en kan daarom niet opereren in blootgesteld gebied.
• Operationele voorbereiding op het afzetten van een groot effectgebied.
• Voldoende mensen en middelen om het effectgebied te kunnen evacueren en af te kunnen zetten.

Optreden gemeente (hulpverlening)

Mogelijke taken

Afzetten en afschermen:

• Opvang en verzorging van personen uit het effectgebied.
• Voorlichting / communicatie over het ongeval.
• Registreren van slachtoffers.

Randvoorwaarden

• Operationele voorbereiding op het opvangen en verzorgen van personen uit het effectgebied.
• Voldoende locaties en personeel voor de opvang en verzorging van personen uit het gebied.
• Operationeel voorlichtings- en communicatieplan.

Maatregelen

Kansbeperkend

Effect- en gevolgbeperkend

Zelfredzaamheidbevorderend

Randvoorwaarden hulpverlening

Voorbeeld

Een incident waarbij tijdens het verladen vloeibaar
waterstof vrij kon uitstromen in de open lucht, met een gaswolkontbranding tot gevolg, is beschreven in een van de HYSafe-(deel)studies (PRESLHY Deliverable D2.1 paragraaf 4.1.2)