CC BY
66
ml. bryg. mgr inz. Adam GONTARZ
Zespol Laboratoriow Technicznego Wyposazenia Strazy Pozarnej i Technicznych Zabezpieczen Przeciwpozarowych
STOSOWANIE NAP^DOW HYBRYDOWYCH SPALINOWO-ELEKTRYCZNYCH ORAZ GAZOWYCH PALIW ALTERNATYWNYCH W SAMOCHODACH I ZWI^ZANE Z TYM NIEBEZPIECZENSTWA DLA UZYTKOWNIKOW I PROWADZ^CYCH DZIALANIA RAT OWNICZO-GASNICZE *
Usage of hybrid drives (combustion and electric) and gas alternative fuels in cars, and hazards for users and rescue services connected
with it*
Streszczenie
W artykule przedstawiono podstawowe zrodla zagrozen zwi^zanych z konstrukj i eksploataj samochodow wy-posazonych w gazowe uklady zasilania silnikow spalinowych (gaz propan-butan LPG i gaz ziemny CNG) oraz nap^dy hybrydowe (spalinowo-elektryczne).
Okreslono potencjalne niebezpieczenstwa dla uzytkownikow i prowadz^cych dzialania ratowniczo-gasnicze, b^d^ce nast^pstwem wypadkow lub pozarow, w ktorych uczestnicz^ samochody zasilane paliwami alternatywnymi i z na-p^dami elektrycznymi o wysokim napi^ciu. Przedstawiono wyniki badan pozarow testowych samochodow zasila-nych gazem LPG. W oparciu o zalecenia producentow samochodow hybrydowych zawarto podstawowe wytyczne prowadzenia dzialan ratowniczo-gasniczych, uwzgl^dniaj^ce specyfik? konstrukcji i dzialania hybrydowego zespolu nap^dowego z akumulatorem niklowo-wodorkowym.
Summary
This article presents essential sources of hazards connected with structure and use of cars equipped with gas powered systems of combustion motors (propane-butane gas LPG and natural gas CNG) and hybrid drives (combustion and electric).
Potential hazards are determined for users and fire and rescue services, which are the results of accidents and fires where alternative fuel powered cars and cars with electric (high voltage) drives are involved.
The results of test fires of LPG gas powered cars are presented.
On the basis of hybrid cars manufacturers recommendations, essential guidelines for fire and rescue services operations are described, taking into consideration the specificity of structure and work of hybrid driving system with nickel-hydrogen battery.
Slowa kluczowe: ratownictwo techniczne, pozary i zagrozenia, samochody Key words: road rescue, fires and hazards, cars
Wst£p
Proby zastosowania innych, niz benzyna i olej nap^dowy, paliw do zasilania silnikow spali-nowych w pojazdach byly prowadzone juz od bardzo dawna. Pierwsze uklady zasilania gazem skonstruowano we Wloszech, zaraz po wybuchu II wojny swiatowej. Bylo to spowodowane glownie niedoborem paliw silnikowych.
W Polsce pierwsze znacz3.ce proby dostosowywania silnikow do zasilania gazem LPG byly prowadzone w latach 80-tych ubieglego wieku. Spowodowane bylo to rowniez niedoborem benzyny na rynku (wprowadzono kartki na paliwo). Instalacje gazowe pochodzily z importu prywatnego, glownie z Wloch lub Holandii. Na uwag§ zasluguje fakt, iz przy braku odpowiednich stacji napel-niania zbiornikow gazu, byl on przelewany z butli turystycznych lub butli przeznaczonych do ogrzewania, lub bezposrednio uzywano tych butli zamiast zbiornikow, co stwarzalo olbrzymie zagrozenie.
Obecnie w Europie Polska jest krajem o jednej z najwi^kszych ilosci aut zasilanych gazem LPG i wci^z charakteryzuje si§ duz^ dynamik^ rozwoju w tym zakresie. Szacuje si§, ze w 2007 roku po naszych drogach jezdzilo okolo 2 mln takich pojazdow. Wzrost ilosci samochodow spowodowal rozwoj stacji tankowania LPG, ktorych ilosc osi^gn^la 3,5 tys. w 2004 roku.
Zdecydowanie wolniejszy rozwoj notuje si§ wsrod samochodow z instalacjami CNG. W 2009 roku w Polsce bylo eksploatowanych zaledwie okolo 1700 takich pojazdow [zrodlo: pgnig.pl]. Odbiorcow CNG na stacjach tankowania mozna podzielic na cztery grupy: komunikacja publicz-na, floty pojazdow, pojazdy spolek PGNiG oraz odbiorcy indywidualni. Przedsi^biorstwa komuni-kacyjne wykorzystuj3.ce autobusy na CNG funkcjonuj^. w 19 polskich miastach. Najwi^cej takich autobusow jezdzi obecnie w Rzeszowie, Tarnowie, Radomiu i w Tychach. Liczba autobusow na CNG przekroczyla granic§ 200 sztuk. Na podstawie danych ze stacji CNG mozna oszacowac licz-b§ klientow indywidualnych na ok. 700 osob.
Na terenie kraju dziala obecnie 28 ogolnodost^pnych stacji tankowania CNG, a kolejne 14 jest planowanych.
Szukanie alternatywnych paliw wynika z koncz^cych si§ zasobow ropy naftowej, wzgl§-dow ekologicznych oraz z rachunku ekonomicznego. Silniki zasilane gazem emituj^ znacznie mniej skladnikow toksycznych do otoczenia (glownie tlenkow azotu i cz^stek stalych), a takze charakteryzuj^ si§ zdecydowanie bardziej cich^ prac^ od silnikow zasilanych etylin^ lub olejem nap^dowym. Zasilanie gazem ziemnym (CNG) powoduje spadek poziomu halasu silnika o okolo 3 dB, w stosunku do zasilania benzyny lub olejem nap^dowym, dlatego gaz ten szczegolnie nadaje si§ do nap^dzania autobusow w aglomeracjach miejskich.
Oprocz wzgl^dow ekologicznych nie bez znaczenia jest obnizenie kosztow eksploatacji pojazdow samochodowych. Nizsza o okolo 50 % cena paliwa gazowego w porownaniu z cen^ benzyny, powoduje obnizenie kosztu paliwa zuzywanego na pokonanie kazdego kilometra trasy. Fakt ten wywolal wzrost zainteresowania uzytkownikow takim paliwem. Wzrost popytu stal si§ podsta-wowym czynnikiem wplywjcym na rozwoj rynku instalacji gazowych i calej infrastruktury zwi^-zanej z przetwarzaniem i dystrybuj gazu.
Na pocz^tku XXI wieku zacz^to w Polsce sprzedawac rowniez samochody z nap^dem hybrydowym spalinowo-elektrycznym. Nap^d taki, skladaj^cy si§ z silnika spalinowego
i elektrycznego, pozwala na korzystanie z dwoch zrodel energii podczas jazdy: benzyny oraz energii elektrycznej zgromadzonej w wysokonapi^ciowym akumulatorze. Zastosowanie dwoch zrodel wplywa na zmniejszenie zuzycia paliwa (glownie w ruchu miejskim) oraz zmniejszenie emi-sji spalin.
Stosowanie paliw alternatywnych (LPG i CNG), jak rowniez nap?dow spalinowo-elektrycznych, powoduje jednak wyst?powanie dodatkowych potencjalnych zagrozen dla ratowni-kow i osob ratowanych w przypadku kolizji drogowych, pozaru oraz innych zdarzen. Glowne zagrozenia wi^z^. si? z:
• magazynowaniem cieczy palnych lub gazu pod wysokim cisnieniem,
• ulatnianiem si? gazu w przypadku rozszczelnienia instalacji, stwarzaj^cego zagrozenie wy-buchem,
• wyst?powaniem wysokiego napi?cia w samochodach hybrydowych,
• mozliwosci^. wycieku elektrolitu z akumulatorow uzywanych w samochodach hybrydo-wych.
Z tego wzgl?du celowym jest dokladne rozpoznanie wszystkich zagrozen i odpowiednie post?po-wanie podczas akcji ratowniczych, w celu podwyzszenia bezpieczenstwa ratownikow i osob rato-wanych, stykaj^cych si? coraz cz?sciej z nowymi konstrukcjami nap?dow i ukladow zasilania sa-mochodow.
Uklady zasilania gazem cieklym propan-butan LPG
Charakterystyka ukladow zasilania gazem LPG
Gaz LPG (ang. Liquefied Petroleum Gas) uzyskiwany jest jako produkt uboczny przy rafinacji ropy naftowej. Niewielkie jego ilosci otrzymuje si? takze ze zloz gazu ziemnego, zwykle na pocz^tku uruchamiania nowego odwiertu.
Glownymi skladnikami LPG s^. w?glowodory: propan (C3H8) oraz n-butan (C4H10) i izobutan. Udzial poszczegolnych skladnikow jest uzalezniony od przewidywanych temperatur otoczenia: w okresie zimowym - dla zapewnienia odpowiedniego cisnienia par paliwa w zbiorniku samocho-du - wi?kszy jest udzial propanu (max 55%), w okresie letnim zwi?ksza si? natomiast udzial pozo-stalych skladnikow.
Cieplo parowania LPG dla typowych warunkow wynosi okolo 400 kJ/kg.
G?stosc w?glowodorow wchodz^cych w sklad LPG jest wi?ksza od g?stosci powietrza (w warunkach normalnych dla propanu - ok. 1,5 razy wi?ksza, dla n-butanu i izobutanu - ponad
2 razy). W fazie cieklej g?stosc jego jest nizsza od g?stosci benzyny (g?stosc benzyny to 750-7б0 kg/m3, propanu - 505 kg/m3, butanu - 57S kg/m3).
Propan oraz butan sq gazami bezwonnymi, jednak dla sygnalizacji wyciekow z instalacji stosuje si? celowe jego nawanianie. LPG slabo miesza si? z powietrzem; jako ci?zszy od powietrza opada w dol. Jezeli st?zenie jego jest duze powstaje biala mgielka.
Temperatura zaplonu/samozaplonu: propan -95 0C/470 0C, butan -б0 0C/365 0C [13].
Dolna i gorna granica wybuchowosci z powietrzem: propan 2,1^9,5 % (50^340 g/m), butan 1,5^8,5 % (39^20б g/m3). Gaz LPG stanowi zatem bardzo duze zagrozenie pozarowe.
Zagrozenia dla zdrowia: w wysokich st?zeniach dziala slabo drazniqco, narkotycznie oraz duszq-co. Bezposredni kontakt ze skroplonym gazem moze powodowac odmrozenia.
W zbiorniku samochodowym gaz LPG znajduje si? w postaci cieczy, nad ktorq znajduje si? faza gazowa pod cisnieniem par nasyconych. Roznice pr?znosci par nasyconych glownych skladnikow paliwa powodujq, ze sklad fazy gazowej znacznie rozni si? od fazy cieklej. Dlatego przy zasilaniu silnikow spalinowych stosowany jest powszechnie pobor fazy cieklej, ograniczajqcy zmiany skladu paliwa pobieranego ze zbiornika.
Gaz propan-butan (LPG) ulega skropleniu pod niewielkim cisnieniem i jest przewozony w zbiorniku wykonanym z blachy stalowej pod cisnieniem 2,0-2,5 MPa (instalacja jest projekto-wana na cisnienie 3,0 MPa), umieszczonym - w przypadku samochodu osobowego - zazwyczaj w przestrzeni bagazowej lub we wn?ce kola zapasowego (zbiorniki walcowe lub toroidalne o pojem-nosci zaczynajqcej si? praktycznie od 40 dm ) (fot. 1). Zgodnie z obowiqzujqcymi przepisami [б] niedozwolone jest mocowanie zbiornika gazu w przedniej cz?sci pojazdu oraz w komorze silnika.
a b c
Fot. 1. Umiejscowienie zbiornikow gazu w samochodach osobowych:
a) zbiornik toroidalny podwieszony pod pojazdem,
b) zbiornik toroidalny we wn?ce kola zapasowego,
c) zbiornik walcowy zamocowany wzdluznie w bagazniku.
Pojazd zasilany gazem LPG posiada widoczny zawor tankowania gazu, umieszczony za-zwyczaj w zderzaku tylnym lub pod zderzakiem. W niektorych rozwi^zaniach (zazwyczaj z fabryczn^ instalaj gazow^) zawor znajduje si? obok korka do tankowania benzyny, pod wspoln^ pokryw^ (fot. 2). Pojazd taki jest trudny do rozpoznania z zewn^trz.
Fot. 2. Umiejscowienie zaworu tankowania gazu obok korka wlewu paliwa w samochodzie Volvo Jak wspomniano powyzej gaz skroplony LPG jest ci?zszy od powietrza i w przypadku rozszczel-nienia instalacji moze zbierac si? w najnizszych miejscach, przy gruncie, wnikac do kanalizacji i stac si? przyczyn^ wybuchu lub pozaru.
Samochody osobowe zasilane gazem propan-butan wyposazone s^ w instalacje dostoso-wane do konstrukcji silnika. W najstarszych silnikach, gaznikowych, stosowane s^. najprostsze instalacje podcisnieniowe (I generacji). W takim rozwi^zaniu gaz w stanie plynnym przeplywa miedzianym przewodem ze zbiornika do reduktora (zwanego tez parownikiem) umieszczonego w komorze silnika, gdzie jest zamieniany na faz? lotn^. Z parownika gaz przeplywa do mieszalnika umieszczonego nad gaznikiem, gdzie l^czy si? z powietrzem i sk^d jest zasysany do silnika.
W starszych silnikach, ale juz z wtryskiem paliwa, budowa instalacji jest podobna do opisanej powyzej z t^ roznic^, ze dochodzi dodatkowe urz^dzenie wykonawcze (zawor dlawi^cy z silnikiem krokowym pomi?dzy reduktorem a mieszalnikiem) umozliwiaj^ce regulacj? skladu mieszanki na podstawie danych z sondy lambda ukladu benzynowego, oraz urz^dzenie elektroniczne (tzw. emulator), zapewniaj^ce prawidlowe dzialanie ukladu LPG (fot. 3).
5 4
Fot. 3. Elementy instalacji podcisnieniowej LPG II generacji w samochodzie osobowym z wtryskowym ukladem zasilania: 1 - zawor upustowy, 2 - emulator, 3 - mieszalnik, 4 - reduktor, 5 - silnik krokowy
Nowsz^. generacji (trzeci^) urz^dzen gazowych jest wtrysk gazu w fazie lotnej (wtrysk jedno- lub wielopunktowy). W ukladzie takim brak jest mieszalnika. Do kolektora dolotowego doprowadzone s^. przewody, przez ktore gaz przeplywa z reduktora (ryc. 1). Dawkowanie gazu jest regulowane przez zmian? jego cisnienia. Paliwo jest podawane do kolektora w niewielkiej odleglosci od glowicy, co wplywa korzystnie na bezpieczenstwo eksploatacji samochodu.
W najnowszych rozwi^zaniach ukladow zasilania gaz jest podawany przez pomp? wyso-kiego cisnienia umieszczon^. w zbiorniku gazu i wtryskiwany do silnika w fazie plynnej przez wtryskiwacze (IV generacja instalacji). Dawkowanie ilosci gazu jest regulowane czasem otwarcia wtryskiwaczy (wtrysk sekwencyjny).
Ryc. 1. Instalacja cisnieniowa LPG trzeciej generacji: 1 - zbiornik gazu, 2 - zawor tankowania zbiornika, 3 - przewod doprowadzaj^cy gaz, 4 - reduktor, 5 - kolektor dolotowy.
W pojazdach samochodowych stosowane s^ odpowiednie rozwi^zania konstrukcyjne i systemy zabezpieczaj^ce instalacje gazowe, m. in.:
• zbiorniki na gaz wytrzymuj^ trzykrotny wzrost cisnienia (6,75 MPa),
• zawory ograniczaj^ce napelnianie zbiornika do 80% jego calkowitej pojemnosci,
• zawory odcinaj^ce przy zbiornikach (elektromagnetyczne) - zamykaj^ wyplyw gazu ze zbiornika w chwili zgasni?cia silnika,
• zawory nadcisnieniowe zabezpieczaj^ce przed rozerwaniem zbiornika, ktore w kontrolowany sposob upuszczajq. nadmiar cisnienia w zbiorniku przewodem na zewn^trz nadwozia (zawory nie wymagane dla starych zbiornikow klasy B wykonanych wg R67 EKG ONZ - wersja podstawowa, dla ktorych cisnienie rozerwania wynosi min 10,125 MPa),
• termiczny zawor bezpieczenstwa (bezpiecznik termiczny) zamontowany na zbiorniku (nie wymagany, jezeli przepustowosc zaworu nadcisnieniowego przekracza 17,7 m3/min),
• system odcinaj^cy wyplyw gazu na skutek spadku cisnienia w przewodzie wysokocisnie-niowym (np. przerwanie przewodu zasilaj^cego do silnika).
Samochodowe instalacje gazowe LPG podlegaj^ przepisom i wymaganiom dotycz^cym bezpieczenstwa. Wymagania techniczne, okreslone w Regulaminie 67 EKG ONZ oraz rozporz^-dzeniu [6], koncentruj^ si? na zapewnieniu bezpieczenstwa uzytkowania elementow instalacji,
przy czym najistotniejsze s^. wymagania dotycz^ce zbiornika gazu wraz z jego armature oraz za-bezpieczenie przed niepoz^danym wyplywem, w tym rowniez podczas uszkodzenia. Szczegolnie rygorystyczne s^. przepisy dotycz3.ce mocowania zbiornika do konstrukcji pojazdu. W samochodach osobowych i ci?zarowych o masie dopuszczalnej do 3500 kg mocowanie musi wytrzymac przyspieszenia 20g (g - przyspieszenie ziemskie) dzialaj^ce wzdluz osi wzdluznej sa-mochodu i 8g prostopadle do niej. Przykladowo, przy masie zbiornika o pojemnosci wodnej 40 dm3 (masa zbiornika z gazem 35 kg) przeklada si? to na sil? wzdluzn^ okolo 6880 kg i sil? po-przeczn^ 2750 kg. Takie mocowanie powoduje, ze nawet przy silnych uderzeniach pojazdu nie powinno nast^pic wyrwanie zbiornika.
Same zbiorniki przed wprowadzeniem do sprzedazy oraz w ramach kontroli produkcji poddawane s3 probie rozrywania. Wynik proby jest pozytywny, jezeli zbiornik ulegl rozerwaniu przy cisnieniu nie mniejszym niz wymagane, oraz nie ulegl rozerwaniu na cz?sci (powstaj^ce odlamki zbiornika s3 niedopuszczalne - fot. 4). Potwierdzeniem spelnienia wymagan jest swiadectwo homologacji, upowazniaj^ce producenta do wprowadzenia do sprzedazy.
Fot. 4. Widok zbiornika gazu LPG po probie rozrywania [1]
Zagrozenia wyst^pujqce podczas akcji ratowniczych z udzialem samochodow wyposazonych w instalacje gazowe LPG
Kazde urz^dzenie, gromadz3.ce duze ilosci energii, jest potencjalnym zagrozeniem. Instalacja gazowa LPG w samochodzie nie jest jednak czynnikiem w istotny sposob zwi?kszaj3-cym zagrozenie dla kierowcy i pasazerow, pod warunkiem przestrzegania elementarnych zasad bezpieczenstwa, ktore kazdy uzytkownik powinien znac.
Gdy nast^pi nieszczelnosc ukladu zasilania gazem, uzytkownik ostrzegany jest poprzez mocny, charakterystyczny zapach. Sam zapach nie dowodzi wyst^pienia nieszczelnosci, lecz stanowi sy-gnal o koniecznosci sprawdzenia szczelnosci instalacji.
Duze zagrozenie stwarzaja samochody z nielegalnymi instalacjami LPG pochodzacymi z odzysku. Duza cz?sc instalacji gazowych lub ich glownych elementow ze zlomowanych aut nie konczy zy-cia wraz z pojazdami, w ktorych je zainstalowano. Trafiaja one do innych samochodow, najcz?-sciej kilku- lub nawet kilkunastoletnich. Instalacje z odzysku najcz?sciej sa montowane sposobem gospodarczym, w malych warsztatach. Nalezy podkreslic, ze niezaleznie od staran mechanika in-stalacja z odzysku jest bardzo niebezpieczna.
Ponizej przedstawiono mozliwe scenariusze zachowania si? elementow ukladu LPG w trakcie wypadku i/lub pozaru samochodu.
Mechaniczne uszkodzenia ukladu zasilania LPG
1) W razie kolizji najbardziej wrazliwymi elementami ukladu zasilania LPG sa zawor tankowania i przewod laczacy go z wielozaworem zbiornika. W przypadku utraty szczelnosci polaczen tych cz?sci lub nawet ich zniszczenia, nastapi jednak zablokowanie wyplywu gazu ze zbiornika przez zawor zwrotny, ktory stanowi cz?sc wielozaworu. Oznacza to jedynie wyplyw niewiel-kiej ilosci gazu z przewodu.
2) Wi?ksze zagrozenie moze byc nast?pstwem uszkodzenia lub wyrwania zbiornika paliwa gazo-wego. Zwazywszy jednak na wytrzymalosc (stalowe scianki kilkumilimetrowej grubosci), ksztalt zbiornika i sposob mocowania, malo prawdopodobne jest wystapienie takiej sytuacji w praktyce.
3) Uszkodzenie (rozerwanie) przewodow miedzianych laczacych zbiornik z urzadzeniami zasila-nymi nie powoduje duzego wyplywu gazu z instalacji. W przypadku konstrukcji ukladow star-szych generacji nastapi zadzialanie zaworu ograniczajacego wyplyw gazu do okolo 1dm3/min. W nowych rozwiazaniach (spelniajacych Regulamin 67 EKG ONZ, seria 01) wyplyw gazu ze zbiornika zostaje wstrzymany calkowicie po zgasni?ciu silnika (zadziala zawor elektromagne-tyczny przy zbiorniku).
4) Przy uszkodzeniu instalacji elektrycznej zostaja uruchomione wszystkie zawory odcinajace w ukladzie zasilania LPG.
Pozar samochodu z instalacja LPG
Zdarzenie, ktorego nie mozna wykluczyc to pozar samochodu. Z reguly zaczyna si? w komorze silnika, gdzie paliwa jest niewiele i rozprzestrzenia si? powoli - jesli w por? nie zosta-nie ugaszony - na cale auto.
Sam uklad zasilania LPG niesie minimalne ryzyko powstania pozaru.
W wi?kszosci przypadkow pozar samochodu jest spowodowany wystapieniem zwarcia instalacji elektrycznej samochodu, nie zwiazanej z ukladem zasilania LPG.
Pozar zwiazany z instalacja LPG moze nastapic na skutek tzw. „zamrozenia” reduktora ewentual-nie w wyniku awaryjnej pracy ukladu zasilania benzyna (brak wlasciwej konserwacji/przegladow z powodu sporadycznego jej zalaczania). „Zamrozenie” reduktora powoduje ograniczenie odpa-rowywania LPG, nagromadzenie duzej ilosci gazu w fazie cieklej w parowniku i przewodzie do-prowadzajacym gaz do silnika, w konsekwencji doprowadza to do nadmiaru paliwa w kolektorze dolotowym i przedostanie si? fazy gazowej do przedzialu silnika pojazdu. Podczas np. rozruchu silnika moze nastapic zapalenie gazu w wyniku wystapienia zjawiska tzw. cofni?cia plomienia.
W samochodach z LPG wyst?puja dwa zbiorniki paliwa: z benzyna i z paliwem gazowym. Zbior-nik z benzyna jest o wiele bardziej niebezpieczny, szczegolnie gdy znajduje si? w nim niewielka ilosc paliwa. W trakcie pozaru nast?puje szybki wzrost temperatury znajdujacego si? w nim paliwa oraz gwaltowny wzrost cisnienia spowodowany intensywnym parowaniem cieczy, co moze do-prowadzic do rozerwania zbiornika i rozlania plonacej benzyny na duza odleglosc. Palaca si? ben-zyna zazwyczaj powoduje nagrzewanie zbiornika z gazem, co prowadzi do wzrostu cisnienia w jego wn?trzu i zmniejszenie jego wytrzymalosci. Zbiorniki gazowe wyposazone sa w zawory bez-pieczenstwa, ktore powoduja w takich wypadkach upust gazu na zewnatrz zbiornika i w rezultacie obnizenie cisnienia. Cisnienie otwarcia zaworu wynosi: 2300-2700 kPa - dla zbiornikow klasy A wykonanych wg wymagan R67 EKG ONZ wersja podstawowa, 2600-2900 kPa - dla nowych zbiornikow wykonanych wg Serii 01 poprawek do regulaminu R67 EKG ONZ.
Dla sprawdzenia zachowania si? zbiornikow w czasie pozaru producenci wraz z jednostkami badawczymi przeprowadzaja testy bezpieczenstwa, polegajace na obserwacji i rejestracji przebiegu pozaru. Na podstawie wynikow uzyskanych z takich testow stwierdzono, ze podczas pozaru material zbiornika moze nagrzac si? nawet do 900 0C. Po nagrzaniu do 700 0C wytrzymalosc stali zmniejsza si? az osmiokrotnie, co moze doprowadzic do rozerwania scianek. W jednym z testow opisanych w literaturze [1] zniszczenie zbiornika nastapilo po nagrzaniu si?
scianek zbiornika do 650 0C, pomimo poprawnej pracy zaworu bezpieczenstwa ograniczaj^cego cisnienie w zbiorniku do 2200 kPa. Rozerwanie zbiornika spowodowalo gwaltowny wyplyw pali-wa i zaplon w calej jego obj^tosci.
Zabezpieczeniem przed rozerwaniem moze bye szybkie oproznienie zbiornika. Zapewnia to bez-piecznik termiczny, ktory po osi^gni^ciu okreslonej temperatury (ok. 110 0C) rozszczelnia zbior-nik i zapewnia ci^gly wyplyw gazu.
Ryc. 2 i 3 przedstawiaja dwa przebiegi zmian temperatury i cisnienia w zbiornikach podczas dwoch odr^bnych pozarow testowych samochodow z instalacja LPG. Pozary samochodow zostaly zainicjowane przez rozniecenie ognia pod silnikiem umieszczonym z przodu. Wykres na ryc. 2 dotyczy zbiornika wyposazonego w zawor bezpieczenstwa, natomiast wykres na ryc. 3 dotyczy zbiornika wyposazonego dodatkowo w bezpiecznik termiczny. Pierwsze otwarcie zaworu bezpie-czenstwa i erupcja ognia w pierwszym przypadku nast^pila po 25 min od zainicjowania pozaru, natomiast po 31 minutach nast^pilo rozerwanie zbiornika. W drugim przypadku nie doszlo do eksplozji, bezpiecznik termiczny zadzialal po okolo 8 minutach od podpalenia.
(po zainicjowaniu pozaru)
Ryc. 2. Przebieg zmian temperatury i cisnienia w zbiorniku gazu podczas pozaru samochodu: zbiornik o pojemnosci 45 dm3 z zaworem bezpieczenstwa (bez bezpiecznika termicznego) [1]
Ryc. 3. Przebieg zmian temperatury i cisnienia w zbiorniku gazu podczas pozaru samochodu: zbiornik o pojemnosci 60 dm3 z bezpiecznikiem termicznym [1]
Z opisanych powyzej testow pozarowych mozna wnioskowac, ze podczas pozaru samochodu, w trakcie ktorego nast^puje podgrzewanie zbiornika gazu, moze wystapic zjawisko wybuchu BLEVE (boiling liquid expanding vapour explosion). Wybuch taki spowodowany jest naglym wy-ciekiem gazu LPG w fazie cieklej w temperaturze wyzszej od jego temperatury wrzenia, przy normalnym cisnieniu atmosferycznym, powstalym w wyniku rozerwania powloki zbiornika (utrata wytrzymalosci stali pod wplywem temperatury). Uwolniona do cisnienia atmosferycznego ciecz w jednym momencie zamienia si§ w par§ i gwaltownie ekspanduje, kilkusetkrotnie zwi^kszaj^c swoja obj^tosc w stosunku do swojej pierwotnej obj^tosci. Powstala w ten sposob chmura mie-szaniny gazu i powietrza zapala si§, stwarzajac bardzo duze zagrozenie.
W innych testach opisanych w literaturze [12] pozary samochodow zostaly zainicjowane przez rozniecenie ognia pod pojazdem z tylu. Zbiorniki gazu wyposazone byly w cisnieniowe za-wory bezpieczenstwa. Za kazdym razem, po okolo 8-10 minutach, nast^powalo otwarcie zaworu i erupcja ognia na zewn^trz lub do wn^trza pojazdu, w zaleznosci od usytuowania zaworu. Pod-
czas jednego z testow doszlo do wybuchu zbiornika paliwa. Na rys. 4 przedstawiono porownanie zasi?gow plomieni dla obydwu przypadkow.
a) b)
Ryc. 4. Porownanie zasi?gu plomieni podczas otwarcia zaworu bezpieczenstwa zbiornika gazu (ryc. a) oraz w czasie eksplozji zbiornika z benzyn^. (ryc. b) [12]
Jeszcze innym doswiadczeniem przeprowadzonym przez Wojskowy Instytut Techniki Uzbrojenia bylo przebicie zbiornika z gazem z broni wojskowej. Po strzale nie nast^pilo zapalenie si? gazu, jedynie jego wyplyw w postaci bialej mgielki. Uwolniony gaz w tym przypadku potrzebuje do za-palenia dodatkowego zrodla zaplonu, w przeciwnym wypadku ulega rozproszeniu w atmosferze.
Gaszenie samochodu z LPG polega na schladzaniu go wod^. i pian^. z bezpiecznej odleglo-sci. Jak wykazaly opisane powyzej testy, szczegolne niebezpieczenstwo wyst?puje podczas rozwi-ni?tego pozaru, kiedy plomienie powoduj^. nagrzewanie si? zbiornika z gazem. Prawdopodobnym przypadkiem jest wyst^pienie erupcji ognia o kilkumetrowym zasi?gu, spowodowana otwarciem zaworu bezpieczenstwa. W zaleznosci od usytuowania zaworu erupcja moze rowniez bye skiero-wana do wn?trza pojazdu.
Zasady post?powania podczas akcii ratowniczej z udzialem samochodu wyposazonego w instalacj? LPG
Jezeli podczas rozpoznania zostanie stwierdzone, ze doszlo do rozszczelnienia instalacji nalezy:
• dokonae pomiaru st?zen z wykorzystaniem eksplozymetru oraz wyznaczye stref? zagroze-nia wybuchem,
• wyznaczyc stref? niebezpieczna o promieniu ok. 100 m,
• wyeliminowac wszelkie mozliwe zrodla zaplonu, nie odlaczac akumulatora, aby nie do-prowadzic do iskrzenia, co moze byc powodem wybuchu,
• przy okreslaniu stref zagrozenia wybuchem zwrocic uwag? na miejsca zalegania LPG (za-gl?bienia terenu, studzienki kanalizacyjne, miejsca w samochodzie gdzie moze si? zbierac ci?zszy od powietrza gaz propan-butan),
• w razie zagrozenia wybuchem natychmiast ewakuowac poszkodowanych znajdujacych si? samochodzie,
• podczas pozaru auta schladzac zbiornik z gazem,
• ograniczyc do niezb?dnego minimum liczb? ratownikow znajdujacych si? w strefie bezpo-sredniego zagrozenia wybuchem,
• stosowac wszelkie mozliwe (dost?pne) oslony ratownikow oraz pelna ochron? (ubrania i r?kawice specjalne, kominiarki niepalne, maski do aparatow powietrznych, przylbice itp.),
• w przypadku powstania rozlewiska cieklego gazu nie wchodzic w powstala kaluz?.
Rozpoznanie samochodu z zamontowana instalacja LPG
Samochod z instalacja gazowa mozna rozpoznac po charakterystycznych cechach:
• zawor do tankowania zamontowany na tylnym blotniku lub pod tylnym zderzakiem (nie-ktore auta moga go miec pod klapka wlewu paliwa),
• zbiornik gazu w ksztalcie walca w bagazniku lub pod podloga,
• zbiornikiem gazu o ksztalcie toroidalnym umiejscowiony w miejscu kola zapasowego,
• centralka sterowania umieszczona na desce rozdzielczej,
• reduktor-parownik umieszczony w komorze silnikowej,
• zapach nawonionego gazu wydobywajacego si? z rozszczelnionej instalacji,
• inne znaki, np. naklejki lub napisy na karoserii pojazdu lub na szybach.
Uklady zasilania gazem spr^zonym CNG
Charakterystyka ukladow zasilania gazem CNG
Spr?zony gaz ziemny CNG (ang. Compressed Natural Gas) zawiera glownie metan. Jest to bezbarwny i bezzapachowy gaz. Granica wybuchowosci DGW wynosi 5 %, natomiast GGW 15 %. G?stosc gazu przy cisnieniu 1013 hPa wynosi 72 g/dm3. Temperatura zaplonu metanu wynosi okolo -188 0C, natomiast temperatura samozaplonu 580 0C [4].
W Polsce dost?pny jest gaz wysokometanowy (zawiera okolo 98 % metanu) oraz zaazotowany (69% metanu). Samochodowe instalacje CNG zasilane sa gazem wysokometanowym.
Ze wzgl?du na bezpieczenstwo uzytkowania metan jest nawaniany.
Gaz ziemny CNG jest spr?zony do cisnienia 20 MPa (instalacja jest projektowana na ci-snienie 26 MPa) i przewozony w butlach stalowych, lub butlach wykonanych z kompozytu wzmocnionego wloknami w?glowymi, lub butlach z wewn?trzna powloka metalowa i zewn?trzna
- pokryta warstwa kompozytowa (srednio od 5 do 10 butli dla jednego pojazdu, o lacznej pojem-nosci gazu od 800 dm3 do 1600 dm3), umieszczonych w obudowie dachowej lub w przestrzeni podpodlogowej autobusu lub samochodu ci?zarowego. W przypadku instalacji CNG montowa-nych w zakladach instalatorskich, mozna si? spotkac z butlami umieszczonymi w przedziale baga-zowym lub ladunkowym.
Butle na CNG, w zaleznosci od konstrukcji, wytrzymuja cisnienie rozrywajace 450-730 bar.
Butle polaczone sa przewodem zbiorczym, a kazda butla wyposazona jest w zawor odcinajacy i bezpieczenstwa. Instalacja posiada centralny zawor odcinajacy, powodujacy calkowite przerwa-nie doplywu gazu do silnika. Zgodnie z mi?dzynarodowymi przepisami przewody gazowe (bez-szwowe, wykonane ze stali szlachetnej) sa prowadzone pod podloga lub wzdluz przestrzeni pasa-zerskiej autobusu, w sposob uniemozliwiajacy przedostawanie si? gazu do wn?trza. Przed wtlo-czeniem gazu do silnika nast?puje obnizenie jego cisnienia do 9,5 lub 10 bar. Silniki wysokopr?z-ne, przystosowane do zasilania gazem, posiadaja iskrowy system zaplonowy (swieca zaplonowa dla kazdego cylindra, cewka indukcyjna) inicjujacy spalanie wtryskiwanego gazu do komory spa-lania. Gaz ziemny jest lzejszy od powietrza i w przypadku rozszczelnienia ukladu ulatnia si? do gory (metan blyskawiczne rozprasza si? w powietrzu), dlatego pojemniki z gazem CNG monto-wane sa cz?sto na dachu pojazdu.
Istnieja dwa rodzaje pojazdow zasilanych gazem ziemnym - mono- i biwalentne. Pierwsze spalaja wylacznie CNG, ewentualnie wyposazone sa w rezerwowe, najwyzej 15-litrowe zbiorniki
z benzyna. Pojazdy biwalentne dysponuja standardowym zasilaniem benzynowym, a oprocz tego maja zainstalowany uklad nap?dzania gazem.
Zagrozenia wyst^pujqce podczas akcji ratowniczych z udzialem samochodow wyposazonych w instalacje gazowe CNG
W przypadku kolizji samochodow zasilanych gazem ziemnym (CNG), w trakcie akcji ra-towniczej nalezy post?powac podobnie, jak z autami z instalacjami na gaz plynny LPG. Zbiorniki na gaz ziemny magazynuja metan pod cisnieniem ok. 200 bar w stanie gazowym. Wlasciwosci fizyko-chemiczne metanu sa inne niz propanu-butanu. Jest lzejszy od powietrza i unosi si? w tere-nie otwartym, tym samym zmniejszajac niebezpieczenstwo wybuchu.
Wg specjalistow amerykanskich gaz ziemny jest najbezpieczniejszym paliwem silnikowym. Na dalszych miejscach sa benzyna, olej nap?dowy i gaz LPG. Zdaja si? to potwierdzac rowniez pozary i wypadki, w ktorych zlokalizowane butle z gazem CNG nie eksplodowaly (np. pozar za-jezdni w 1990 roku w Utrechcie - eksplodowaly zbiorniki z olejem nap?dowym, stalowe zbiorniki z gazem nie ulegly rozerwaniu). Na przyklad, ze wzgl?du na bezpieczenstwo uzytkowania, w nie-ktorych miastach amerykanskich (m.in. w Las Vegas) dla policji zakupiono wlasnie pojazdy na CNG (pojazdy sa narazone na ostrzelanie czy podpalenie). Z tych samych powodow obsluga nie-ktorych duzych lotnisk europejskich czy amerykanskich korzysta z pojazdow zasilanych gazem ziemnym.
Pozar samochodu z instalacja CNG
Pozar pojazdu oddzialuje intensywnie na instalacj? CNG, w tym rowniez na zbiornik, po-wodujac jego intensywne nagrzewanie. Kazda butla wyposazona jest w wielofunkcyjny zawor z termoelementem (temperatura topnienia 110 0C) [4]. Po stopieniu si? metalu nast?puje uwolnie-nie gazu do srodowiska pozaru, rosnie intensywnosc spalania i promieniowania cieplnego. Stwa-rza to dodatkowe zagrozenie dla ratownikow, podobnie jak przy instalacjach LPG.
Zbiorniki gazu sa tez powszechnie wyposazone w nadcisnieniowe zawory bezpieczenstwa, ktore otwieraja si? przy cisnieniu 270-300 bar.
Nap^dy hybrydowe spalinowo-elektryczne
Charakterystyka nap^dow hybrydowych spalinowo-elektrycznych
Pojazd z nap?dem hybrydowym spalinowo-elektrycznym posiada silnik spalinowy oraz sil-nik elektryczny pradu zmiennego (lub stalego) o pracy odwracalnej (odwracalnosc pracy pozwala na odzyskiwanie energii podczas hamowania). Silnik elektryczny zazwyczaj sluzy do ruszania z miejsca i przyspieszania samochodu. Przy stalej pr?dkosci dziala silnik spalinowy, a silnik elektryczny pracuje wtedy jako pradnica i doladowuje akumulatory. Przy gwaltownym przyspieszaniu pracuja obie jednostki jednoczesnie.
W samochodzie hybrydowym znajduja si? urzadzenia zasilane wysokim napi?ciem. Naleza do nich: silnik elektryczny, pradnica, falownik zespolu nap?dowego. Wysokie napi?cie wykorzy-stuje si? rowniez do zasilania spr?zarki klimatyzacji. Pozostale wyposazenie elektryczne (np. swia-tla, wskazniki) zasilane z akumulatora 12 V.
Akumulator zespolu hybrydowego znajduje si? za tylnym siedzeniem, pozostale elementy zespolu umiejscowione sa w przedniej cz?sci pojazdu (ryc. 5). Ogniwa akumulatora zespolu hybrydowego polaczone sa szeregowo, co pozwala uzyskac nominalne napi?cie rz?du kilkuset wolt (np. w Toyocie Prius jest 28 ogniw typu niklowo-wodorkowego o lacznym napi?ciu 201,6 V). Obok akumulatora montuje si? wylacznik bezpieczenstwa, przerywajacy obwod elektryczny w ra-zie wypadku lub uszkodzenia. Przesylanie pradu pomi?dzy akumulatorem a falownikiem, ktory przetwarza prad staly na prad zmienny (w Toyocie Prius jest przetwarzane napi?cie 201,6 V na napi?cie 500 V), odbywa si? przewodami wysokiego napi?cia zlokalizowanymi pod podloga. Przewody wysokiego napi?cia znajduja si? rowniez w komorze silnika (lacza falownik z pradnica i silnikiem elektrycznym). Dla latwej identyfikacji przewody sa w kolorze pomaranczowym. Pojazd nie posiada tradycyjnego alternatora i rozrusznika.
Ryc. 5. Rozmieszczenie elementow nap^du hybrydowego (Toyota Prius) [7]: 1 - akumulator 12 V (olowiowy), 2 - akumulator hybrydowego zespolu nap^dowego 201,6 V, 3 - przewody wy-sokiego napi^cia (kolor pomaranczowy), 4 - falownik, 5 - silnik elektryczny Zagrozenia wystgpuj^ce podczas akcji ratowniczych z udzialem samochodow wyposazonych w nap^d hybrydowy spalinowo-elektryczny
Podczas wypadku samochodu z nap^dem hybrydowym moga wystapic zagrozenia:
• porazenie pradem o wysokim napi^ciu,
• skazenie skory elektrolitem z akumulatora hybrydowego zespolu nap^dowego,
• skazenie wziewne powstajace na skutek pozaru akumulatora hybrydowego zespolu nap$-dowego,
• zatrucie pokarmowe elektrolitem.
Bardzo waznym elementem w obchodzeniu si$ z urzadzeniami hybrydowego zespolu na-p^dowego zasilanego pradem o wysokim napi^ciu jest zachowanie najwyzszej ostroznosci, pomi-mo stosowanych przez producentow rozbudowanych srodkow zabezpieczajacych.
Ponizej przedstawiono zasady post^powania w czasie akcji ratowniczej, opracowane na podstawie materialow informacyjnych Toyoty [5].
Srodki zabezpieczaiace przed porazeniem pradem o wysokim napieciu
W kazdym samochodzie hybrydowym wyst^puja rozbudowane systemy chroniace przed porazeniem:
• przewody wysokiego napi?cia, biegnace od akumulatora do falownika umieszczonego w komorze silnika, prowadzone sa pod podloga i sa osloni?te,
• oba przewody (dodatni i ujemny) sa izolowane wzgl?dem masy pojazdu, co sprawia, ze dotkni?cie nadwozia nie grozi porazeniem,
• zainstalowany czujnik przebicia izolacji kontroluje, czy nie wyst?puje przebicie wysokiego napi?cia do masy (w przypadku przebicia pojawia si? komunikat na wyswietlaczu kompu-tera),
• przewody wysokiego napi?cia polaczone sa z akumulatorem za posrednictwem dwoch przekaznikow, ktore po wylaczeniu nap?du odcinaja przeplyw pradu z akumulatora do fa-lownika,
• po zadzialaniu poduszek czolowych w czasie kolizji pojazdu nast?puje otwarcie stykow przekaznikow akumulatora, przerywajac doplyw wysokiego napi?cia,
• w akumulatorze znajduje si? bezpiecznik wysokiego napi?cia przerywajacy obwod we-wnatrz akumulatora podczas kolizji.
Wytyczne prowadzenia dzialan ratowniczych
Po przybyciu na miejsce zdarzenia ratownicy powinni post?powac wedlug standardowych proce-dur dzialania z uwzgl?dnieniem podanych ponizej wskazowek.
Nigdy nie nalezy zakladac, ze nap^d jest wylqczony, na podstawie wylqczonego silnika spa-linowego.
Dzialania ratownicze powinny zawierac nast?pujace czynnosci:
• podlozyc kliny pod kola,
• dokonac stabilizacji pojazdu, jezeli zachodzi taka potrzeba,
Zabrania si£ podkladania podpor stabilizujqcych pod przewodami wysokiego napi^cia.
• zaciagnac hamulec postojowy,
• wylaczyc zaplon przyciskiem „POWER” na desce rozdzielczej (sygnalizowane zgasni?ciem piktogramu „READY”),
Nalezy pami^tac, ze po wylqczeniu zaplonu przez 5 minut utrzymywane jest jeszcze wysokie napi^cie w ukladzie, natomiast przez 90 s zasilany jest uklad poduszek powietrznych.
• wyciagnac elektroniczny klucz z gniazda i przeniesc go na odleglosc min 5 m od pojazdu
(pojazd moze byc wyposazony w uklad zdalnego rozpoznawania kluczyka, co stwarza za-grozenie przypadkowego wcisni?cia przycisku „POWER” i niezamierzonego uruchomienia nap?du),
• rozlaczyc zaciski akumulatora 12 V znajdujacego si? w bagazniku,
• wyjac bezpiecznik HEV (kolor zolty, 20A), znajdujacy si? w komorze silnika,
• nie wolno przecinac lub odslaniac przewodow zasilajacych silnik elektryczny (sa to prze-
wody o duzym przekroju w izolacji koloru pomaranczowego),
• przy usuwaniu szyb nalezy stosowac normalne procedury ratownicze,
• zachowac szczegolna ostroznosc przy pracy w bliskim sasiedztwie aktywnych poduszek powietrznych i kurtyn,
• do otwierania i usuwania drzwi mozna stosowac standardowe procedury ratownicze, uzy-wajac r?cznych, elektrycznych lub hydraulicznych narz?dzi ratowniczych,
• dachu nie nalezy rozcinac, ze wzgl?du na umiejscowienie kurtyn powietrznych w belkach nosnych i mozliwosc ich uruchomienia,
• w czasie podnoszenia pojazdu za pomoca poduszek ratowniczych, nie nalezy podkladac ich pod przewody wysokiego napi?cia, zbiornik paliwa lub uklad wydechowy.
Pozar samochodu hybrydowego
1. Po przyjezdzie na miejsce akcji nalezy bezzwlocznie przystapic do gaszenia pojazdu, zgodnie ze standardowymi procedurami. Jako srodek gasniczy moze byc uzyta woda.
2. W przypadku pozaru akumulatora hybrydowego zespolu nap?dowego nalezy uwzgl?dnic nast?-pujace czynniki:
• akumulator znajduj? si? w specjalnej oslonie; dost?p do niego jest bardzo ograniczony,
• nie nalezy usuwac ani demontowac oslony akumulatora, gdyz moze to grozic porazeniem elektrycznym lub zwarciem instalacji,
• ogniwa akumulatora NiMH ulegaja szybkiemu spaleniu,
• glownym skladnikiem elektrolitu w akumulatorze NiMH sa wodorotlenki potasu i sodu.
3) Przy gaszeniu pozaru akumulatora wysokiego napi?cia, zalecane jest dzialanie z bezpiecznej odleglosci pradem wody, chroniac pojazd przed rozprzestrzenianiem si? ognia i kierujac dym w bezpieczna stron?.
4) W sytuacji zagrozenia pozarem ogniw niklowo-wodorkowych akumulatora nalezy schladzac go woda z bezpiecznej odleglosci, aby zapobiec ich zapaleniu.
Wyciek elektrolitu z akumulatora hybrydowego zespolu nap?dowego
Elektrolit NiMH jest silnie alkaiczny (pH=13,5) co powoduje, ze jest on niebezpieczny w zetkni?ciu ze skora. Elektrolit jest w postaci zelowej i praktycznie nie ulega wyciekowi po p?k-ni?ciu obudowy. Jednakze, w przypadku wydostania si? na zewnatrz, do neutralizacji uzywac sub-stancji o odczynie kwasnym, np. octu lub roztworu kwasu bornego w proporcjach: 800 g kwasu na 20 litrow wody.
Przy usuwaniu wycieku nalezy stosowac srodki ochrony osobistej, tj. okulary ochronne, r?kawice gumowe, fartuchy ochronne, buty gumowe.
Post?powanie przy roznych rodzajach skazenia elektrolitem
Skazenie powierzchniowe - zdjac skazona odziez, a nast?pnie skazone miejsca na skorze splukiwac woda przez okolo 20 minut. Odziez oddac do utylizacji.
Skazenie pokarmowe - nie wywolywac wymiotow, podac duze ilosci wody do wypicia.
We wszystkich przypadkach po udzieleniu pierwszej pomocy wezwac zespol ratownictwa me-dycznego lub odtransportowac osoby poszkodowane do najblizszego szpitalnego oddzialu ratun-kowego.
Zastosowanie wodoru do nap^du samochodow
Na koniec nalezy jeszcze wspomniec o paliwie przyszlosci, jakim niewatpliwie jest wodor. Wodor jest powszechnie uwazany za „najczystsze” ekologicznie i najbardziej przyjazne srodowi-sku paliwo, gdyz w wyniku jego spalania w powietrzu lub tlenie produkowana jest wylacznie woda. Zasoby wodoru rowniez sa nieograniczone.
Wodor jest gazem palnym i wybuchowym, z powietrzem tworzy mieszanin? wybuchowa w bardzo szerokim zakresie st?zen [15]. Przy rozpr?zaniu ulega ogrzewaniu. Plomien palacego si? wodoru
w dzien jest niewidoczny, a jego temperatura w wilgotnym powietrzu juz w niewielkiej odleglosci od plomienia szybko spada. Wodor jest gazem lzejszym kilkanascie razy od powietrza, istnieje zatem niebezpieczenstwo gromadzenia si? gazu w gornych partiach pomieszczen w ilosciach nie-kontrolowanych mogacych wywolac wybuch. Wodor stwarza zagrozenie pozarowe i wybuchowe w wielu reakcjach chemicznych, m.in. z chlorowcami, utleniaczami oraz z niektorymi zwiazkami tlenowymi. W wysokich st?zeniach moze spowodowac uduszenie.
Powodzenie zastosowania wodoru do nap?du samochodow zalezy w glownej mierze od pomyslnego rozwiazania problemu jego tankowania i przewozu w zbiornikach pojazdow.
Z dotychczasowych doswiadczen wynika, ze wodor moze byc gromadzony w trzech nast?puja-cych stanach [14]:
- gazowym przy wysokim, dochodzacym do 700 barow cisnieniu, co wymaga stosowania zbiornikow w postaci butli stalowych lub innych,
- plynnym przy cisnieniu prawie atmosferycznym, jednak w bardzo niskich temperaturach (-253 °C), a wi?c w zbiorniku o szczegolnym rodzaju izolacji,
- w postaci chemicznie zwiqzanej, jako zwiazki wodoru z metalami, czyli wodorki (zbiorniki sa jednoczesnie wymiennikami ciepla).
Kazdy ze sposobow gromadzenia wodoru b?dzie stwarzal wi?c okreslone niebezpieczenstwo.
Ze wzgl?du na wysokie koszty wykonania samego silnika oraz zbiornika na wodor, produ-kowane obecnie samochody zasilane takim paliwem sa duzo drozsze i stac na nie tylko najbogat-szych. Duzym problemem jest rowniez zapewnienie odpowiednich stacji tankowania. Stacje „wo-dorowe” istnieja obecnie w Kalifornii, Japonii, na lotnisku w Monachium i w Berlinie [14].
W wielu osrodkach badawczych na swiecie trwaja badania zmierzajace do rozwiazania problemow zwiazanych z tankowaniem i skladowaniem wodoru. Prace te daja podstaw? do po-stawienia tezy, ze wodor to niewatpliwie paliwo przyszlosci.
Wnioski
1. Instalacje gazowe stosowane w pojazdach samochodowych spelniaja wysokie normy bezpie-czenstwa. Stosowane sa roznorodne zabezpieczenia b?dace wynikiem wieloletniej praktyki i doswiadczen w eksploatacji samochodow z instalacjami gazowymi.
2. Zbiorniki gazu poddawane sa testom potwierdzajacym bezpieczne zachowanie si? w warunkach rzeczywistych: test uderzeniowy - symulujacy wypadek samochodu przy pr?d-kosci 50 km/h, test rozerwania zbiornika - sprawdzajacy konstrukcj? zbiornika podczas kon-trolowanej eksplozji wywolanej cisnieniem, test ogniowy - symulujacy zachowanie si? zbiorni-ka napelnionego gazem podczas pozaru.
3. Duzym zagrozeniem moga byc instalacje LPG z odzysku, montowane najcz?sciej sposobem gospodarczym, w malych warsztatach.
4. Podczas pozaru nalezy zwracac uwag? na zachowanie si? zbiornika, ktory moze stwarzac naj-wi?ksze niebezpieczenstwo. Moze wtedy nastapic erupcja palacego si? gazu przez zawor bez-pieczenstwa lub spadek wytrzymalosci scianek, w skrajnym przypadku rozerwanie zbiornika i w konsekwencji zaplon paliwa w calej jego obj?tosci.
5. Samochody zasilane gazem CNG stwarzaja male zagrozenie podczas wypadku. Brak informa-cji na temat znaczacych interwencji, w ktorych instalacja ze spr?zonym gazem ziemnym sta-nowilaby zagrozenie.
6. Stosowanie dodatkowego oznaczen samochodow nap?dzanych alternatywnymi zrodlami zasi-lania w znacznym stopniu ulatwiloby poprawne rozpoznanie oraz post?powanie podczas usu-wania skutkow zdarzen na drogach.
7. W zwiazku z rosnaca iloscia pojazdow z alternatywnymi zrodlami zasilania nalezy zwi?kszyc nacisk na szkolenie sluzb ratowniczych, szczegolnie jednostek OSP.
Literatura
1. Majerczyk A., Taubert S.: Uklady zasilania gazem propan-butan. WKL, Warszawa 2006.
2. Gontarz A., Kaczmarzyk S., Bocian K.: Budowa pojazdow samochodowych - System szkolenia czlonkow Ochotniczych Strazy Pozarnych bioracych bezposredni udzial w dzialaniach ratowniczych. Szkolenie kierowcow - konserwatorow sprz?tu ratowni-czego OSP. CNBOP czerwiec 2007.
3. Gawronski J.: Organizacja akcji ratownictwa technicznego na drogach - System szkolenia czlonkow Ochotniczych Strazy Pozarnych bioracych bezposredni udzial w dzialaniach ratowniczych. Szkolenie kierowcow - konserwatorow sprz?tu ratowniczego OSP.
CNBOP czerwiec 2007.
4. Pietrzak M.: CNG w pojazdach a bezpieczenstwo ratownikow. Przeglad Pozarniczy 7/2008.
5. Toyota Prius. Samochod z nap?dem hybrydowym spalinowo-elektrycznym. Zasady bez-pieczenstwa. Toyota Motor Corporation 2003.
6. Rozporzadzenie Ministra Infrastruktury z dnia 31 grudnia 2002 r. w sprawie warunkow technicznych pojazdow oraz zakresu ich niezb?dnego wyposazenia (Dz. U. z dnia 26 lute-go 2003 r. z pozniejszymi zmianami).
7. L?giewicz J.: Tak samo, ale inaczej. Auto-Technika Motoryzacyjna, nr 12/2000.
8. Toyota Motor Marketing Europe. 2006 r.
9. Grad K.: Coraz wi?cej aut jezdzi na instalacji gazowej z odzysku. Gazeta Prawna, 2008-05-15.
10. Bak L., Czas na gaz. Motor nr 9/2007.
11. pgnig.pl
12. Guzowski P., Pawlowski R.: Auto na gaz. Instalacje zasilania samochodow cieklym gazem, Taktyka dzialan ratowniczych. Opolska Oficyna Wydawnicza, Opole 1994.
13. Karta charakterystyki niebezpiecznego preparatu Propan-Butan - LPG. BP Polska Sp. z o.o. 31-358 Krakow, ul. Jasnogorska 1.
14. Prof. dr hab. inz. Kazimierz Lejda, mgr inz. Pawel Wojewoda: Wodor jako paliwo w po-jazdach samochodowych. Politechnika Rzeszowska. Zaklad Pojazdow Samochodowych i Silnikow Spalinowych.
15. Karta charakterystyki wodoru (http://omegaok.republika.pl/RATOWNICTWO%20 CHEMICZNE pliki/wodor.txt)
