Instalacje wodorowe - ryzyka finansowe, technologiczne, pożarowe i ekologiczne

Autor: Rafał Frączek

Właściwe opracowanie studium wykonalności wymaga precyzji na wielu płaszczyznach. O potencjale instalacji wodorowych oraz o uwarunkowaniach branżowych, ekonomicznych, środowiskowych i prawnych pisaliśmy w dwóch ostatnich artykułach (część I i część II). Niniejsza publikacja skupia się na ryzykach związanych z realizacją takiej instalacji.

Finansowe, technologiczne, pożarowe, wybuchowe i ekologiczne ryzyka związane z realizacją instalacji wodorowych

Finansowe ryzyka związane z realizacją instalacji wodorowych

W ramach studium wykonalności instalacji wodorowych istotnym krokiem jest ekonomiczne i finansowe porównanie wariantów (w tym wariant „zero”) z wykorzystaniem analizy efektywności kosztowej. Należy określić przepływy operacyjne kosztów i przychodów związanych z projektem oraz wyliczyć FRR/C i NPV/C. Należy uwzględnić założenia dotyczące źródeł finansowania, sytuacji finansowej beneficjenta i kapitału obrotowego wnioskodawcy. Następnie należy wykonać analizę trwałości finansowej, prognozę rachunku zysków i strat. Finalnie należy określić wrażliwości i ryzyka projektu, uwzględniając identyfikację kluczowych dla efektywności czynników zmiennych. 

Czynnikami ryzyka mogą być zmienne, które mają bezpośredni wpływ na finansową efektywność projektu, takie jak: 

• ceny wodoru,
• ceny energii elektrycznej,
• nakłady inwestycyjne projektu.

Ponadto ryzyko wzrostu nakładów inwestycyjnych może być związane z czynnikami o charakterze makroekonomicznym, tj. wzrostem cen usług budowlanych (w tym wzrostem cen materiałów budowlanych oraz wzrostem wynagrodzeń w sektorze budownictwa). Nakłady mogą wzrosnąć również w wyniku zmiany założeń w trakcie przygotowywania dokumentacji, w wyniku błędu na etapie ustalania zakresu rzeczowego projektu lub wystąpienia nieprzewidzianych utrudnień w zakresie prac budowlanych spowodowanych na przykład czynnikami prawnymi (np. problem z wejściem w teren).

Technologiczne i pożarowe ryzyka związane z realizacją instalacji wodorowych

W ramach analizy kluczowych czynników ryzyka i wymaganych działań mitygujących przeprowadza się analizy bezpieczeństwa procesowego, w tym poważnej awarii oraz ryzyka ekologicznego.

W celu przeprowadzenia (przykładowo) wstępnej analizy i oceny zagrożeń (HAZID) należy pozyskać niezbędną dokumentację, ustalić zakres analizy oraz pozostałe elementy pozwalające na przeprowadzenie etapu analitycznego, m.in. podział instalacji na węzły analityczne. 

Celem badania jest zidentyfikowanie i opisanie potencjalnych zagrożeń oraz problemów, które mogą wystąpić w analizowanym systemie technicznym. Ze względu na koncepcyjny charakter projektu analiza taka bazuje na wstępnym określeniu możliwych zdarzeń niebezpiecznych związanych z funkcjonowaniem projektowanego obiektu technicznego. Analiza tego typu pozwala m.in. na znalezienie przyczyn wystąpienia zidentyfikowanych zdarzeń oraz oszacowanie ich możliwych skutków, określenie planowanych zabezpieczeń (lub rekomendowanie nowych) związanych z zapobieganiem oraz ograniczaniem wystąpienia zidentyfikowanych zdarzeń.

Wyniki tego typu analizy stanowią bazę do przeprowadzenia dalszych analiz bezpieczeństwa, które przeprowadzone będą w fazie projektowania badanej instalacji.

W ramach określenia ryzyka poważnej awarii i ustalenia bezpiecznych odległości przeprowadza się ilościową analizę ryzyka (ang. quantitative risk assessment – QRA), biorąc pod uwagę następujące czynniki:

• charakter zagrożeń (np. temperatura, ciśnienie itp.),
• zachowanie wodoru w warunkach projektowych i eksploatacyjnych,
• projekt instalacji i warunki pracy,
• projekt i lokalizacja instalacji, w tym środki ochrony, np. system detekcji,
• cele (np. osoba, mienie, sprzęt), które są narażone na skutki potencjalnych zagrożeń.

W obiektach instalacji do produkcji i dystrybucji wodoru prowadzone będą procesy technologiczne z użyciem substancji mogących wytworzyć mieszaniny wybuchowe. W związku z tym przewiduje się występowanie stref zagrożenia wybuchem. W obszarach, w których wyznaczone zostaną strefy zagrożenia wybuchem, wymagane będą specjalne urządzenia elektryczne i nieelektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym. Uwzględniając powyższe oraz identyfikację mediów palnych, określa się klasyfikację stref zagrożenia wybuchem wraz ze wstępnym określeniem źródeł emisji oraz zasięgów stref zagrożenia wybuchem, które należy zweryfikować w fazie projektu wykonawczego. Wszystkie urządzenia elektryczne pracujące w strefach zagrożenia wybuchem muszą zostać dobrane odpowiednio do rodzaju strefy, klasy temperaturowej i grupy wybuchowości substancji.

Podsumowując: obiekty, w których stosuje się lub przechowuje substancje palne, powinny być zaprojektowane, eksploatowane i konserwowane zgodnie z wymaganiami odpowiednich przepisów polskiego prawa, polskich norm, norm branżowych oraz dokumentacji techniczno-ruchowej, instrukcji oraz zaleceń ich producentów. Zgodnie z klasyfikacją przestrzenie, w których istnieje możliwość wystąpienia atmosfery wybuchowej w ilościach zagrażających bezpieczeństwu i zdrowiu, należy oznaczyć w miejscach wstępu do tych przestrzeni odpowiednim znakiem ostrzegawczym. W przypadku wystąpienia zmian w obszarze technologicznym i technicznym należy zaktualizować ocenę zagrożenia wybuchem. Opracowany dokument należy poddać ponownej weryfikacji na etapie realizacji projektu wykonawczego, a także na etapie użytkowania obiektów i instalacji.

Ekologiczne ryzyka związane z realizacją instalacji wodorowych

Zgodnie z definicją Environmental Protection Agency EPA ocena ryzyka ekologicznego to proces polegający na oszacowaniu prawdopodobieństwa związanego ze zdarzeniem lub działaniem powodującym szkody dla zdrowia ludzi lub środowiska. Ryzyko ekologiczne może być powodowane przez oddziaływanie sił przyrody na człowieka i gospodarkę (oddziaływanie antroposferyczne) oraz oddziaływanie człowieka, czyli związane z prowadzoną przez niego działalnością mającą wpływ na środowisko (oddziaływanie biosferyczne). Szczególny rodzaj zagrożeń występujących w środowisku to klęski o charakterze naturalnym: powodzie, huragany, katastrofy i wypadki związane z technologiami i wytworami (uwalnianie się niebezpiecznych substancji chemicznych, wybuchy, katastrofy komunikacyjne), charakteryzujące się niepowtarzalnością, losowością, wieloprzyczynowością i różnorodnością bezpośrednich skutków. Mogą one powodować zagrożenie zdrowia i życia ludzi, degradację środowiska czy też poważne straty gospodarcze.

Sprawny proces zarządzania zagrożeniem ekologicznym polega na ochronie ludzi i zasobów przyrody przed zagrożeniami związanymi z zanieczyszczeniem wody, powietrza, gleby, a także innych komponentów środowiska, w którym została naruszona równowaga. Szkodą w przypadku wystąpienia zagrożenia są negatywne skutki środowiskowe spowodowane zanieczyszczeniem komponentów środowiska lub zmianami w ekosystemach znajdujących się w zasięgu oddziaływania zdarzenia. 

Czynnikami wpływającymi na istotność szkody ekologicznej jest jej wielkość, rozległość, czas trwania oraz charakter szkodliwego działania zanieczyszczenia.

Proces zarządzania ryzykiem ekologicznym charakteryzują dwie fazy:

1.  analizy ryzyka, której celem jest zidentyfikowanie i ocenienie ryzyka,
2.  postępowania z ryzykiem, której celem jest wybór metod sterowania ryzykiem, wdrożenie ich w życie oraz monitorowanie i aktualizacja podjętych rozwiązań.

Podsumowanie

Nadchodzi właściwy czas, aby wykorzystać potencjał energetyczny pierwiastka, którego właściwości są już znane. Wiele wskazuje na to, że to wodór odegra najważniejszą rolę w procesie dochodzenia do innej rzeczywistości energetycznej – czystej, bezpiecznej i, jak można przypuszczać, przystępnej cenowo. Możliwe, że nastąpi to w nieodległej perspektywie czasowej. Zwiększenie skali pozyskiwania wodoru stwarza warunki obniżenia kosztów, dzięki czemu wodór mógłby być szeroko stosowany. Porozumienie sektorowe powinno wspomóc rządowe działania zmierzające do opracowania pragmatycznych i wykonalnych regulacji prawnych. Dzięki takiemu porozumieniu przemysł miałby szansę wejść w tę obiecującą dynamikę.

Praktyka eksploatowania właściwości wodoru to okazja sprostania różnym krytycznym wyzwaniom. Zastosowania wodoru umożliwiają bowiem dekarbonizację szeregu sektorów, w tym takich, jak: transport dalekobieżny, przemysł chemiczny, hutnictwo żelaza i stali, gdzie trudno jest osiągnąć znaczne redukcje emisji. Następstwem tych zastosowań byłaby poprawa jakości powietrza, wzmocnienie bezpieczeństwa energetycznego kraju.

Jest wiele możliwości i metod pozyskania wodoru: przy wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii (opcja magazynowania energii ze źródeł odnawialnych), za pomocą energetyki jądrowej, z gazu ziemnego, węgla czy ropy naftowej. 

Wodór może być transportowany jako gaz rurociągami lub w postaci płynnej, np. statkami, podobnie jak skroplony gaz ziemny. Zarówno wodór, jak i produkowane na jego bazie paliwa mogą transportować energię ze źródeł odnawialnych na duże odległości – od regionu z zasobami słonecznymi i wiatrowymi do energochłonnych miast i przemysłu. Wodór można przekształcić w energię elektryczną i metan do zasilania budynków mieszkalnych, a także pozyskać jako paliwo do samochodów, ciężarówek, statków czy samolotów. 

Dla rozwoju produkcji i wszechstronnego wykorzystania czystego wodoru w przestrzeni globalnej istotne znaczenie będzie miała międzynarodowa współpraca. Kooperacja rządowa różnych krajów prowadziłaby do pozyskania wodoru na szeroką skalę w skoordynowany sposób. Miałoby to realny wpływ na nowe inwestycje w fabryki i infrastrukturę, co z kolei pozwoliłoby obniżyć koszty. W konsekwencji możliwe byłoby dzielenie się wiedzą i najlepszymi praktykami. Biznes wodorowy skorzystałby, gdyby zostały wprowadzone wspólne międzynarodowe normy. Szczególne wsparcie w tym zakresie może zaoferować Międzynarodowa Agencja Energetyczna IEA, do której należy również Polska.

W związku z powyższym warto podejść do nadchodzących zmian śmiało i praktycznie. Już dziś można się do nich przygotować, wyznaczyć sobie swego rodzaju mapę drogową – studium wykonalności w zakresie produkcji, magazynowania i użytkowania wodoru.

Technologie wodorowe w Eko-Konsult

Specyficzne właściwości wodoru, wysokie parametry procesowe, a także wymogi prawne wpływają na to, że do uzyskania bezpieczeństwa projektów wodorowych konieczne jest przeprowadzenie wielu różnych analiz. Eko-Konsult opierając się na zdobytym doświadczeniu w sektorze instalacji wodorowych, oferuje szereg specjalistycznych usług dedykowanych dla inwestorów, biur projektowych i generalnych wykonawców. Zapraszamy do zapoznania się z pełną ofertą.