Comportement au feu de réservoirs entièrement composites destinés au stockage de gaz à très haute pression - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Rapport Scientifique INERIS Year : 2013

Comportement au feu de réservoirs entièrement composites destinés au stockage de gaz à très haute pression

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Abstract

High-pressure full composite cylinders are a practical solution aiming at containing high pressure gases (up to 700 bar or even more) at an affordable cost and weight. Since they are not expected to resist in a large fire and may burst, they may be equipped with a TPRD (Thermally activated Pressure Relief Device). These devices are designed to release the internal content of the reservoir once a preset temperature is surpassed. When the gas is flammable, like hydrogen for which this full composite reservoir+TPRD technology is more specifically designed, the activated release may produce a very hazardous jet flame to protect them from fire. In the event of a fire, the TPRD prevents the cylinder from bursting by detecting high temperatures and releasing the pressurized gas. The current safety performance of both the vessel and the TPRD is demonstrated by an engulfing bonfire test. However, experience shows that totally unacceptable jet flames may results (up to 11 m long for a 40 l reservoir...). The objectives of this research were to investigate the behaviour of isolated full composite reservoirs (without TPRD) engulfed in a fire and to select the appropriate TPRD size as to obtain an efficient but yet safe release. A major finding is that those reservoirs may leak in a diffuse manner without bursting if the internal pressure is not too high. Following a much smaller TPRD could be used for which the jet flame length becomes tolerable.
L’usage de l’hydrogène en tant que vecteur d’énergie est envisagé comme complément ou alternative à l’électricité, notamment pour les applications où une grande autonomie est requise, tel le transport automobile . Parmi différentes options possibles, le stockage sous forme gazeuse à très haute pression paraît techniquement le plus favorable. Dans le cas spécifique de l’hydrogène, des réservoirs entièrement composites, dits de type IV, ont été conçus : l’hydrogène est contenu dans une enceinte fine (quelques millimètres) de plastique qui assure l’étanchéité, enveloppée par l’extérieur par un bobinage serré de fibres de verre (de quelques dizaines de millimètres) noyées dans une résine époxy qui assure la résistance mécanique. Cette stratégie est techniquement supérieure aux traditionnelles « bouteilles » en métal, non seulement pour des raisons de poids mais aussi eu égard à la fatigue et au vieillissement sous hydrogène. Cependant, ces réservoirs en matière plastique sont plus sensibles aux effets des incendies et éclatent assez rapidement (en quelques minutes dans un feu généralisé) avec des effets catastrophiques. C’est pourquoi il est prévu de les équiper d’orifices de décharge (TPRD) qui s’ouvrent sous l’effet de la chaleur et vident le contenu du réservoir de façon à éviter l’éclatement. Néanmoins, le retour d’expérience indique que cette technologie n’est pas efficace, par exemple, si le feu est localisé ou si l’orifice de décharge est trop petit. Par ailleurs, nul ne s’inquiète des effets de jet de flamme qui peuvent être considérables lorsque le débit est important. L’objectif de ces travaux est de fournir des éléments de compréhension du comportement des réservoirs composites lorsqu’ils sont soumis à un feu et d’en déduire les caractéristiques que devraient avoir les systèmes de protection comme les TPRD. Ces travaux ont été réalisés en partenariat étroit avec Air Liquide et avec le soutien financier de l’ANR.
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Origin : Publication funded by an institution

Dates and versions

ineris-01869451 , version 1 (06-09-2018)

Identifiers

  • HAL Id : ineris-01869451 , version 1

Cite

Christophe Proust. Comportement au feu de réservoirs entièrement composites destinés au stockage de gaz à très haute pression. Rapport Scientifique INERIS, 2013, 2012-2013, pp.16-17. ⟨ineris-01869451⟩

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