Status van de kaart: wordt bijgewerkt
Laatste update: 21 mei 2024
,,Het vinden van geschikte materialen met de juiste chemische eigenschappen vormt de basis voor de ontwikkeling van nieuwe batterijen, wat een langdurig en complex proces is. Het is gebleken dat de samenstelling van de toxische vloeistof voor dit specifieke type redox-flow batterij zal veranderen en hiervoor is een nieuw mengsel in ontwikkeling. Zodra hiervoor voldoende over bekend is om een herziene effectberekening uit te voeren, zal de paragraaf over effectmodering worden bijgewerkt.”
Algemene beschrijving
Een redox-flow batterij is een energieopslagsysteem waarmee energie wordt opgeslagen in vloeistoffen of in een vloeistof en een gas (zie ook: Verkenning toekomstige batterijtypen en veiligheid). Zo wordt in een waterstofbromide redox-flow batterij energie opgeslagen met behulp van een zogeheten elektrolytoplossing (een waterige oplossing met broom en waterstofbromide) en waterstofgas. Daarom bestaan redox-flow batterijen niet uit individuele batterijcellen, maar uit opstellingen van stacks en opslagtanks (figuur 1 via hyperlink: https://flowbatteryforum.com/what-is-a-flow-battery/). De opslagen voor waterstof en elektrolytoplossing zijn van elkaar gescheiden in afzonderlijke opslagtanks. Vanuit de opslagtanks worden de oplossing en het waterstofgas door elektrochemische cellen gepompt, die zijn ondergebracht in zogeheten ‘stacks’. In de stacks wordt de energie vervolgens omgezet zodat gelden of ontladen kan worden. In dit scenario wordt het falen van een elektrolyttank uitgewerkt, waardoor de elektrolytoplossing vrijkomt en broom hieruit kan verdampen. In dit scenario wordt uitgegaan van een ontwerpgrootte met een vermogen van 1 MW en energie-inhoud van 15 MWh, gericht op grootschalige stationaire energieopslag.
Bij lekkage van de elektrolyttank kunnen broomdampen vrijkomen die zich met de wind verspreiden door de lucht. Pure broom is onder normale omstandigheden een roodbruine, giftige vloeistof met een karakteristieke chloorachtige geur. De geur kan vergelijkbaar zijn met die in een zwembad. Boven bepaalde concentraties zijn broomdampen toxisch bij inademing en huidcontact, waardoor ze luchtwegklachten en gezondheidsschade kunnen toebrengen. Hoewel mensen zich doorgaans zelf tijdig zullen verwijderen vanwege de stank, kunnen mogelijk slachtoffers vallen in de omgeving van de lekkage. De omvang van de giftige wolk is afhankelijk van de inrichting van de omgeving en de weersomstandigheden. Verder kan sprake zijn van milieuschade. Een bund wall rond de tank en een speciale bodem onder de tank kunnen bodemverontreiniging voorkomen en het oppervlak van de verdampingsplas beperken.

Toelichting bij de elektrolytoplossing met broom
Tijdens het opladen van de batterij wordt in een elektrochemische reactie waterstofbromide omgezet in broom en waterstof en tijdens ontladen worden broom en waterstof weer gecombineerd tot waterstofbromide. Zodoende is de broomconcentratie in de elektrolytoplossing afhankelijk van de State of Charge (zie de reactievergelijking in figuur 2). De broomconcentratie is maximaal als de batterij volledig is opgeladen, waarbij de effectafstanden ook maximaal zijn. In dit scenario wordt uitgegaan van een lekkage bij 100% State of Charge. Bij een volledig opgeladen batterij bevat de broomoplossing een concentratie Br2 tot bijvoorbeeld 1,4 mol/l, wat dan ongeveer 16 massa % opgeloste broom betekent. In een broomoplossing zit minder broom dan in pure broom zelf. Bij een lekkage van de broomoplossing zal er daarom naar verhouding minder broom verdampen dan bij een lekkage van pure broom. Dit is een eerste reden waarom de effectafstanden van de broomoplossing kleiner zijn dan pure broom. Anders gezegd is de dampspanning van het broom in de elektrolytoplossing lager dan die van pure broom. De dampspanning is een waarde voor de mate van verdamping van een vloeistof en bij een lagere dampspanning treedt er minder verdamping op.

De tweede reden voor een lagere dampspanning is het zogeheten ‘complexeereffect’ in deze elektrolytoplossing, waardoor een deel van het pure broom zich als polybromiden in de vloeistof bevindt (Wlodarczyk et al. 2021; Kuttinger et al. 2022). Polybromiden zijn molecuulverbindingen die bestaan uit drie of meerdere broomatomen en worden genoteerd als Br3-, Br5- , Br7- enzovoorts. Dit complexeereffect heeft als gevolg dat de dampspanning verder wordt verlaagd.
In het chemisch softwareprogramma OLI kan, rekening houdend met beide oorzaken een waarde voor de dampspanning worden berekend (Tabel 1). Deze waarde is afhankelijk van de temperatuur en de verschillende concentraties. De waarde in OLI lijkt vrij conservatief en bovendien zijn er mogelijkheden om de werkelijke dampspanning nog verder te verlagen, bijvoorbeeld wanneer de fabrikant de secundaire tank vult met water, waardoor de broomoplossing bij volledige lekkage extra wordt verdund. Ook andere mogelijkheden om dampspanning verder te verlagen of verdamping geheel te voorkomen bestaan en worden onderzocht. Hiermee wordt in dit scenario nog geen rekening gehouden. Dit scenario is zodoende ‘worst case’ voor de gegeven hoeveelheid elektrolyt.
Broomoplossing (Br2) | Waterstofbromide (HBr) | |
Concentratie bij State of Charge van 100% | 1,4 mol/l | 2,7 mol/l |
Partiële dampspanning bij 25°C (De operationele temperatuur van het systeem is maximaal 55°C. Bij lekkage zal de temperatuur snel afnemen; voor de berekening is een temperatuur van 25°C aangenomen.) | 30 mbar | 0,0 mbar |
Kans van optreden
De broomoplossing is opgeslagen in vier primaire containers van elk 125 m³ die omhuld zijn door een volledig omsloten secundaire container. Dit houdt in dat er bij volledig vrijkomen van de inhoud van een primaire tank sprake moet zijn van het falen van zowel de primaire als de secundaire container. Aangezien er vier primaire tanks zijn, bedraagt de faalfrequentie van een dergelijk scenario 4,0 x 10-8 per jaar (zie ook: Handleiding Risicobeheersing Bevi).
Effectsfile
Download hier de effectsfile.
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.
Effecten
In dit scenario wordt uitgegaan van een waterstofbromide redox-flowbatterij met een vermogen van 1 MW en een energie-inhoud van 15 MWh. Dat is een ontwerpgrootte die nu in ontwikkeling is en gericht is op stationaire grootschalige energieopslag. Bij de waterstofbromide redox-flowbatterij is sprake van een elektrolytoplossing, die bestaat uit delen pure broom, waterstofbromide en water. Er wordt in dit scenario uitgegaan van een volledig opgeladen batterij en het volledig falen van een van de vier primaire opslagtanks en een falen van eveneens de secundaire tank, waardoor 125 m³ broomoplossing vrijkomt.
In een broomoplossing zit minder broom dan in pure broom zelf. Bij een lekkage van de broomoplossing zal er naar verhouding daarom minder broom verdampen dan bij een lekkage met pure broom, waardoor de effectafstanden van de broomoplossing kleiner zijn dan die van pure broom. Op basis van de huidige beschikbare stofgegevens (zie de toelichting hierboven) bleek dat de effectafstand van de een gelijke hoeveelheid van de gebruikte broomoplossing in vergelijking met pure broom circa een factor negen lager ligt.
Broom is een roodbruine, giftige vloeistof met een indringende karakteristieke geur. De stof is zeer giftig bij huidcontact en inademing boven bepaalde grenswaarden. Afhankelijk van de afstand tot het ongeval en de omstandigheden kunnen mensen overlijden of gewond raken.
In figuur 3 is de gemodelleerde letaliteit weergegeven ten opzichte van de afstand tot de bron bij het volledig falen van de primaire tank met broomoplossing. In figuur 4 zijn de bijbehorende contouren van de broomdampen weergegeven van het specifieke scenario met een bovengrondse elektrolyttank. In tabel 2 zijn de effectafstanden en gevolgen bij weertype D5 weergegeven en in tabel 3 de bijbehorende interventiewaarden.
Grafiek letaliteit vs. afstand


D5 | Stedelijk gebied | Verstedelijkt gebied | Landelijk gebied | Slachtoffers buiten (%) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Lengte (meter) | Lengte (meter) | Lengte (meter) | † | T1 | T2 | T3 | ||||
1e ring | 0 - 35 | 0 - 35 | 0 - 40 | 95 - 100 | 0 - 5 | 0 - 5 | 0 - 5 | |||
Grens 1e ring: 95% letaal | 35 | 35 | 40 | 95 | 0 - 5 | 0 - 5 | 0 - 5 | |||
2e ring | 35-65 | 35-65 | 40-85 | 50 -95 | 0 - 50 | 0 - 50 | 0 - 50 | |||
Grens 2e ring: 50% letaal | 65 | 65 | 85 | 50 | 0 - 50 | 0 - 50 | 0 - 50 | |||
3e ring | 65-115 | 65-110 | 85-145 | 5 - 50 | niet bepaald | |||||
Grens 3e ring: 5% letaal | 115 | 110 | 145 | 5 | niet bepaald |
Tabel 2: Effectafstanden en gevolgen voor weertype D5 bij het scenario volledig falen van een bovengrondse elektrolyttank bij een 100% State of Charge (1 MW / 15 MWh batterij met concentratie Br2 van 1,4 mol/l).
D5 | Stedelijk gebied | Verstedelijkt gebied | Landelijk gebied |
|||
---|---|---|---|---|---|---|
Lengte (meter) | Lengte (meter) | Lengte (meter) |
||||
Levensbedreigende waarde (LBW) 10 minuten Concentratie 640 mg/m³ | 80 | 75 | 105 | |||
Levensbedreigende waarde (LBW) 1 uur Concentratie 130 mg/m³ | 240 | 235 | 320 | |||
Alarmeringsgrenswaarde (AGW) 10 minuten Concentratie 33 mg/m³ | 560 | 540 | 720 | |||
Alarmeringsgrenswaarde (AGW) 1 uur Concentratie 13 mg/m³ | 950 | 930 | 1220 | |||
Voorlichtingsrichtwaarde (VRW) 10 minuten Concentratie 3,3 mg/m³ | 2080 | 2030 | 2670 | |||
Voorlichtingsrichtwaarde (VRW) 1 uur Concentratie 3,3 mg/m³ | 2080 | 2030 | 2670 |
Tabel 3: Interventiewaarden voor weertype D5 bij het scenario volledig falen van een bovengrondse elektrolyttank bij een 100% State of Charge (1 MW / 15 MWh batterij met concentratie Br2 van 1,4 mol/l).
Parameters effectberekening
In tabel 4 zijn ter referentie de parameters weergegeven die in de effectberekeningen zijn gebruikt.
Grootheid | Waarde |
Vrijgekomen volume, inhoud van een primaire tank | 125 m³ |
Concentratie broom (Br2) in broomoplossing | 1,4 mol/l |
Oppervlak van verdamping (Dit is het vrije oppervlak binnen een bund wall met een diameter van 24 m.) | 452 m² |
Dampspanning bij 25 °C (bron: OLI) | 30,2 mbar |
Temperatuur (De operationele temperatuur van het systeem is tot maximaal 55°C. Bij lekkage zal de temperatuur snel afnemen; voor de berekening is een temperatuur van 25°C aangenomen.) | 25 °C |
Weerklasse | D5 |
Zelfredzaamheid en handelingsperspectief
Broom heeft een stekende geur en werkt irriterend op de slijmvliezen van onder andere ogen en luchtwegen. Bij een concentratie van 1,1 mg/m³ broom in de lucht kan de helft van de bevolking de geur duidelijk waarnemen (LOA). Bij concentraties beneden de alarmeringsgrenswaarde (AGW) werkt broom irriterend op de slijmvliezen en zijn de meeste mensen zelf in staat zich in veiligheid te brengen. Het verschil tussen de LOA en AGW is met 1 uur relatief echter klein (factor 12). Het waarschuwende effect van de geur van broom is daarom beperkt. Bij concentraties boven de AGW zijn mensen door de irriterende effecten minder goed in staat zich in veiligheid te brengen en kunnen onherstelbare of andere ernstige gezondheidseffecten optreden.
Aanwezige personen zijn na het ontstaan van een giftige wolk op zichzelf en anderen aangewezen. In onderstaande afbeelding zijn mogelijke handelingsperspectieven weergegeven.

Mogelijk handelingsperspectief
Afhankelijk van de situatie en de inrichting van de omgeving kan het handelingsperspectief verschillen. Snel reageren is bevorderlijk.
- Voor personen buiten is het handelingsperspectief vluchten (een natte doek om door te ademen vermindert de blootstelling).
- Indien vluchten niet mogelijk is, is een schuilplaats binnengaan een goed handelingsperspectief.
- Voor personen binnen is het handelingsperspectief binnen blijven. Ramen en deuren sluiten en ventilatie uitzetten.
Randvoorwaarden
De onderstaande aspecten zijn medebepalend voor de mogelijkheden op het gebied van zelfredzaamheid. Deze zijn locatie-afhankelijk en staan in relatie tot elkaar.
Het verloop van het ongevalsscenario
- De snelheid waarmee het scenario giftige wolk zich voltrekt, is afhankelijk van de (weers)omstandigheden. Afhankelijk van de windsnelheid en windrichting zal de wolk zich verspreiden. Afhankelijk van de uitstroomsnelheid kan de toevoer van de giftige wolk verschillen.
- Bij instantaan vrijkomen zal de verdamping van broom steeds verder afnemen en zal zodoende de concentratie in de lucht afnemen met de tijd. Dit zal het geval zijn totdat de gelekte vloeistof is afgedekt of totdat alle broom verdampt is.
Herkenbaarheid van het scenario
- Broom is een roodbruine, giftige vloeistof met een indringende karakteristieke geur. De geur kan een waarschuwend effect hebben. Bovendien is het bij daglicht mogelijk dat er een oranjekleurende lucht of wolk zichtbaar is.
Mate van bewustzijn van de gevaren
- Weten dat er een ongeval is met een redox-flow batterij
- Weten wat de gevaren zijn van broom
- Weten wat je moet doen in geval van een (dreigende) giftige wolk
- Rustig blijven als er broom geroken wordt (zwembadgeur), het is nog niet giftig bij lagere ruikbare concentraties. Wel zaak alert te zijn zodra het geroken wordt.
Gesteldheid van personen
- Fysieke gesteldheid
- Geestelijke gesteldheid
Aanwezige voorzieningen
- Mogelijkheden om van de bron af te vluchten
- Mogelijkheden om te schuilen
- Mogelijkheid om de gelekte elektrolyt af te dekken en wellicht te neutraliseren
- De juiste persoonlijke beschermingsmiddelen ter plaatse (gasdicht pak en gasmasker)
Optreden multidisciplinaire hulpverlening
Brandweerzorg
Na het ontstaan van dit scenario komt de hulpverlening op gang. De focus zal liggen op beperken van lekkage, het voorkomen van verdere verdamping en het afschermen van de omgeving. Met watermist kan de wolk broom eveneens worden neergeslagen. Voor inzet in het brongebied (neutralisatie of afdekking van de broomoplossing) wordt externe specialistische hulp ingeschakeld via een daarvoor bestemd noodnummer.
Hieronder is beschreven welke processen op gang komen en welke aspecten relevant zijn.
Bron- en emissiebestrijding
- Bepalen van het bron- en effectgebied
- Voorkomen van uitbreiding en beperken van effecten door middel van het afschermen van de omgeving
- Stabiliseren van het incident
- Waarschuwen van de bevolking.
Redding
- Redden en verlenen van eerste hulp aan slachtoffers.
Ontsmetting
- Ontsmetten mens, dier, vaartuigen en infrastructuur
Relevante aspecten zijn
- Een dekkend systeem om aanwezigen in het effectgebied te waarschuwen.
- De juiste persoonlijke beschermingsmiddelen ter plaatse (gasdicht pak en gasmasker)
- Repressieve voorbereiding en snelle alarmering
- Opkomsttijd van de brandweer.
- Passende (grootschalige) slagkracht van de brandweer.
- Effectieve (grootschalige) bluswatervoorziening voor eventuele afscherming.
- Mogelijkheid om de gelekte elektrolyt af te dekken en wellicht te neutraliseren.
- Met schuim kunnen de broomplassen eventueel worden afgedekt.
- Met een waterspray kunnen broomdampen worden neergeslagen en kan ook een plas met elektrolyt worden afgedekt zodat deze minder dampt.
- Met een olie of olieachtige vloeistof kan verdere verdamping langere tijd geheel worden gestopt. Een dunne afdeklaag van bijvoorbeeld 1 mm is daartoe al ruim voldoende.
- Na het incident moet de gelekte broomoplossing met de juiste IBGS-procedure worden overgepompt. Het is mogelijk om een neutralisator toe te passen bij de afhandeling.
Capaciteit
Bij het bestrijden van een giftige wolk moet de brandweer de mogelijkheid diverse specialisten en specialistische eenheden inzetten, zoals onder andere een specialistische interventie eenheid (SIE), een AGS en een meetploeg.
- Houd rekening met de inzet van specialistische eenheden zoals specialistische interventie eenheden (SIE) voor incidentbestrijding gevaarlijke stoffen (IBGS), een meetplanorganisatie en een basis ontsmettingseenheid (BOE) ten behoeve van de hulpverleners.
De benodigde omvang van de slagkracht is afhankelijk van de omgeving en wordt bepaald via het commando ter plaatse (COPI) voor het brongebied of in het Regionaal Operationeel Team (ROT) voor het effectgebied. - Houd rekening met de inzet van een of meerdere pelotons (4 tankautospuiten) voor verlening van eerste hulp aan en transport van slachtoffers naar het gewondennest.
Geneeskundige zorg
De geneeskundige hulpverlening start met de volgende processen.
Spoedeisende Medische Hulpverlening
- Triage
- Inrichten van een gewondennest en behandelen van slachtoffers
- Vervoeren of verwijzen naar ziekenhuizen.
Publieke gezondheidszorg
- De beoordeling van en het nemen van maatregelen tegen schadelijke invloeden op de gezondheid via (drink)water (gebiedsafhankelijk).
- Onderzoek individueel
Psychosociale Hulpverlening
- Signaleren van getroffenen
- Verwijzen van getroffenen
Type letsel en slachtoffers
- Nadat blootstelling heeft plaatsgevonden: blootstelling beëindigen en frisse lucht opzoeken. Aandachtspunt is operationele voorbereiding op het behandelen van kinderen. Dit vereist een aangepast gewondenspreidingsplan.
- Aandachtspunt is hulp aan verminderd zelfredzame personen (zorginstellingen) en slachtoffers met bestaande longklachten.
- Aandachtspunt is het snel kunnen waarschuwen van de bevolking via een voorbereide NL-alert met handelingsperspectief. Dit is om blootstelling te voorkomen, geen kostbare tijd te verliezen met wachten op advies van experts en zo mogelijk levens te redden.
- Broom werkt irriterend op de slijmvliezen van onder andere ogen en luchtwegen.
- Een hoge concentratie broom in de lucht (of inslikken) kan leiden tot zwelling in de keel. Intubatie (borgen van vrije luchtwegen), eventueel gevolgd door beademing moet in ernstige gevallen zo spoedig mogelijk worden uitgevoerd door specialisten.
- Blootstelling aan broom kan longoedeem en chemische longontsteking veroorzaken. De verschijnselen hiervan kunnen vertraagd optreden en versterkt worden door lichamelijke inspanning.
- Effecten bij blootstelling van de huid aan de bijtende vloeistof zijn roodheid en pijn en ernstige brandwonden die moeilijk genezen. Effecten van blootstelling aan de ogen zijn roodheid, pijn doordat de stof bijt, slecht zien en ernstige brandwonden.
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 verzorgen van begeleidend transport van 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 van de openbare orde.
- Strafrechtelijke handhaving.
Optreden gemeente (Hulpverlening)
Mogelijke taken
- 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 effectgebied.
- Operationeel voorlichtings- en communicatieplan.
Maatregelen
Kansbeperkend
Maatregel | Werking van de maatregel |
Het toepassen van een dubbelwandige tank | Minimaliseert de kans op lekkage en het vrijkomen van de elektrolyt met broomoplossing |
Ondergrondse tanks of tanks in een bassin met water of met een dijk | Minimaliseert de kans op lekkage en het vrijkomen van de elektrolyt met broomoplossing. Vooral zal dit de omvang van het uitdampend oppervlak beperken en zodoende de kans op een grotere effectafstand verminderen |
Lekdetectiesystemen | Alarmeert de beheerder vroegtijdig als er vloeistof lekt, zodat sneller kan worden ingegrepen |
Omsluiting van tanks door een gebouw om verdamping naar buiten tegen te gaan | Gaat verdamping naar buiten tegen of vermindert de vrije uitstroom ervan |
Afvoer met afvoerbassin | Voorkomt dat de oplossing kan verdampen naar de omgeving |
Neutraliseren van de oplossing met de juiste neutralisator (verschillende opties mogelijk, al dan niet direct voorhanden) | Zet de toxische stof om in een stof die minder snel verdampt of in een stof die minder schadelijk is |
Effectbeperkende maatregelen
Maatregel | Werking van de Maatregel |
Alle openingen en doorvoeren aan de bovenkant van de tank(s) | Beperkt uitstromen bij een leidingbreuk tot een minimum, minder of geen lekvolumes die kunnen ontstaan door kans op hevelen |
Het HBr-batterijsysteem is voorzien van diverse sensoren | Sensoren zullen bij detectie van bijvoorbeeld niveau, zuur of broomdampen het systeem afzetten en zodoende verdere escalatie voorkomen |
Het toepassen van een waterbuffer | Verdunt de vrijgekomen broomoplossing bij een lekkage, waardoor de damspanning wordt verlaagd |
Bund wall, eventueel afgedekt met een zeil | Voorkomt bodemverontreiniging en beperkt uitvloeioppervlak en zodoende verdamping |
Water in lekbakken of bund wall (optie) | Water is lichter dan elektrolyt. Zodoende zal vrijkomende elektrolyt onder het water uitkomen en kan in eerste instantie niet verdampen. Daartoe zal hij eerst moeten mengen door diffusie, en dat is een traag proces. |
Afdekking (al dan niet automatisch) van de lekbron en of het uitvloeigebied, bijvoorbeeld middels schuim, een waterspray, een doek of een andere film | Gaat verdamping geheel of bijna geheel tegen (in ieder geval voor een periode die ruim voldoende is) |
Beperken van potentiële lekdebieten (geen grotere doorstroom dan nodig) | Vermindert de omvang van eventuele lekkages |
Afstand houden tot activiteit met gevaarlijke stoffen | Dicht bij de plaats van het scenario zijn de effecten het meest merkbaar |
Rekening houden met windrichting | De overheersende windrichting in Nederland is uit het zuidwesten. Door kwetsbare functies niet in de overheersende windrichting vanaf de risicobron te plaatsen, kunnen slachtoffers mogelijk voorkomen worden |