Back to search

BIA-Brukerstyrt innovasjonsarena

Modeling of hydrogen combustion for industrial safety analyses

Alternative title: Modellering av hydrogenforbrenning for industrielle sikkerhetsanalyser

Awarded: NOK 4.0 mill.

Hydrogen will be an important energy carrier in an environmentally friendly and sustainable society. Safe storage and handling of large quantities of hydrogen is a challenge. Consequences of hydrogen accidents could be very dramatic with potential loss of lives and extensive material and economic costs. For planning, design and operation of hydrogen facilities and infrastructure, reliable explosion and fire safety analyses will be decisive for acceptance by regulating authorities and the public. The purpose of the present project is to improve the advanced simulation technology KAMELEON FIREEX KFX with respect to simulation of hydrogen fires and explosions for realistic conditions. This will result in an advanced, industrial simulation tool for detailed 3-dimensional quantitative analyses for increased understanding of hydrogen safety. Improved and new models for hydrogen releases and dispersion, hydrogen explosions and hydrogen fires have been developed in the project. The simulation technology has been tested and validated against experimental data from both medium-scale and large-scale hydrogen tests. KFX is originally developed for three-dimensional, time-dependent calculations of gas dispersion, explosion and fire for realistic conditions in the petroleum industry. The technology builds on more than 40 years of R&D activities at ComputIT, NTNU and SINTEF in Norway. An important purpose of the project is to take advantage of and to further develop advanced simulation technology and competence within fire and explosion safety analyses in the offshore oil industry and to use this for new markets, such as hydrogen related activities onshore. The results from the project will be useful within the process industry, the transport sector, the nuclear power industry and industry related to renewable energy.

Pålitelige eksplosjons- og brannsikkerhetsanalyser vil være avgjørende ved planlegging og drift av hydrogenanlegg og tilhørende infrastruktur i samfunnet. Prosjektet har styrket kompetansen, beregningsverktøy og rådgivningstjenestene til DNV GLs fagmiljø for beregningsorientert fluiddynamikk (tidligere ComputIT). Dette gjelder særlig modellering og simulering av hydrogen i forbindelse med utslipp, spredning, brann og eksplosjoner under realistiske forhold. Videre har prosjektet gjort avansert beregningsteknologi som opprinnelig er utviklet for konsekvensberegninger av utslipp av hydrokarboner på olje- og gassinstallasjoner, anvendbar for hydrogenrelatert virksomhet. I et større perspektiv vil utnyttelse av resultatene kunne bidra til sikrere innføring av framtidige bærekraftige og miljøvennlige energiløsninger med hydrogen som energibærer.

Hydrogen vil være en viktig energibærer i et miljøvennlig og bærekraftig samfunn. Sikker lagring og håndtering av hydrogen er en utfordring. Konsekvensene ved ulykker med hydrogen kan bli svært dramatiske med potensielt tap av menneskeliv og omfattende materielle og økonomiske kostnader. Ved håndtering av store mengder hydrogen vil eksplosjons- og brannsikkerhetsanalyser derfor være avgjørende for aksept fra regulerende myndigheter og befolkning ved planlegging og drift av anlegg og tilhørende infrastruktur. For å beregne konsekvensene ved hydrogenbrann og -eksplosjoner under realistiske forhold er det behov for pålitelige, avanserte simuleringsverktøy for industriell bruk. Modellering og beregning av turbulent strømning og forbrenning i komplekse, realistiske geometrier er en stor utfordring, særlig når beregningsmetodene må være egnet til å finne praktiske løsninger innenfor rimelig tid og kostnad. I beregninger av hydrogenforbrenning må en dessuten ta hensyn til hydrogenets særegne termodynamiske, transport- og forbrenningstekniske egenskaper. Hovedmålet med dette prosjektet er å gjøre CFD-verktøyet KAMELEON FIREEX KFX bedre i stand til å beregne hydrogenbrann og -eksplosjon under realistiske forhold. Dette vil gi et pålitelig industrielt simuleringsverktøy for detaljerte, kvantitative analyser med tanke på økt hydrogensikkerhet. KFX er et internasjonalt ledende, industrielt simuleringsverktøy for tredimensjonale, transiente beregninger av gasspredning, eksplosjon og brann under realistiske forhold i oljeindustrien. Det er basert på 40 år med FoU-aktiviteter ved ComputIT, NTNU og SINTEF. Et viktig formål med prosjektet er å utnytte og videreutvikle avansert simuleringsteknologi og kompetanse for sikkerhetsanalyser i offshore oljeindustri for bruk i nye markeder, som hydrogenrelatert virksomhet på land. Resultatene fra prosjektet vil komme til nytte i prosessindustrien, transportsektoren, kjernekraftindustrien og industri knyttet til fornybar energi.

Funding scheme:

BIA-Brukerstyrt innovasjonsarena