Cílem velkorozměrových zkoušek je získat informace, které mohou v budoucnu zabránit škodám na životech i majetku. Akademici je zařadí do výuky hasičů i budoucích „bezpečáků“ a předají je i složkám IZS. Podrobnosti přiblížil proděkan pro vědu a výzkum a koordinátor Centra excelence pro bezpečnostní výzkum na FBI Vojtěch Jankůj.
Během loňského roku jste uskutečnili řadu experimentů ve vojenském újezdu Hradiště. Co bylo jejich cílem?
Naším cílem je zdokumentovat rizika možných reálných situací, vědět, jak na ně reagovat, a připravit na ně i bezpečnostní složky. Protože vodík je stále alternativním zdrojem nebo nosičem energie, zaměřili jsme se na rizikové situace, které mohou nastat v souvislosti s jeho přepravou a skladováním v tlakových láhvích o různých objemech a plněných pod různým pracovním tlakem, například při provozu vodíkových automobilů a podobně. Velkorozměrové zkoušky nám dávají reálný obraz toho, k čemu by mohlo dojít při nestandardních situacích, jako je například požár, a my tyto výsledky následně můžeme zahrnout do vzdělávacího procesu v rámci studijních programů, ale také pro vzdělávání a výcvik příslušníků HZS ČR. Získaná data a poznatky dále diskutujeme a sdílíme s Hasičským záchranným sborem, který na nové poznatky může reagovat případnou úpravou nebo doplněním standardních postupů při zásahu. Příkladem může být požár s výskytem vodíkové láhve o větším objemu a otázka, nemění-li se třeba bezpečná vzdálenost pro zasahující složky nebo není potřeba jiná taktika při zásahu.
Většina pokusů se uskutečnila ve vojenském újezdu Hradiště. Proč právě tam?
Do tohoto vojenského prostoru jezdíme dlouhodobě díky spolupráci se speciální jednotkou Policie ČR URNA a potkáváme se tam také se členy HZS z Prahy nebo s Technickým ústavem požární ochrany, s kterými na FBI dlouhodobě spolupracujeme. Jsme velmi rádi, že nám Armáda ČR umožňuje tento prostor využívat, byť je to primárně střelnice, a ne místo pro experimentální měření. Avšak z hlediska bezpečnosti realizace velkorozměrových zkoušek je toto jedno z mála míst, kde lze experimenty podobného rozsahu realizovat. Do realizace se zapojují i komerční firmy. S partnery mnohdy spolupracujeme už při návrhu experimentů. Například dubnové zkoušky probíhaly ve spolupráci s Univerzitou obrany, kdy byly využity i různé střelné zbraně pro řízené poškození tlakových lahví. Společnost Vítkovice Cylinders nám pro účely experimentu dodala tlakové láhve a my jsme ve spolupráci s firmou Linde Gas zajistili jejich plnění. Specifikace použitelných zbraní a munice šla z Univerzity obrany.
Mezi prvními jste provedli sérii velkorozměrových experimentů zaměřených na chování vodíkových tlakových láhví při požáru. Čím byly tyto experimenty jedinečné?
Zatímco doposud jsme využívali standardní 200 barové tlakové láhve o objemu 50 litrů, které jsou v praxi nejvíce rozšířené a používané, v experimentu jsme díky společnosti Vítkovice Cylinders měli láhev o objemu 250 litrů, což bylo unikátní. Cílem bylo zjistit, jak se takto velká láhev bude v podmínkách požáru chovat, a zda se při pětinásobně vyšším objemu rozšíří nebezpečná zóna a podobně.
Kde se takové láhve využívají a jaké situace jste tedy simulovali?
Mohou se vyskytovat zejména v průmyslových objektech jako stacionární zásobníky, kdy nejsou určeny k přemísťování jako láhve o objemu 50 litrů, ale lze v nich uskladnit větší množství plynu. Simulovali jsme požár a sledovali chování tlakové láhve až do jejího roztržení. Zaznamenávali jsme teplotu pláště tlakové láhve a vnitřní tlak, protože při požáru pevnost materiálu pláště klesá s rostoucí teplotou. Obecně tak sledujeme tyto parametry proto, abychom mohli určit hodnotu destrukčního tlaku při zvýšené teplotě.
Jakou jste při pokusech využívali techniku a jaké kritické body jste identifikovali?
Co se týče měřicí techniky, měřili jsme teploty na povrchu láhví, vnitřní tlak a dále používáme drony s termovizí, vysokorychlostní i standardní kamery. Zjistili jsme, že u láhve s vyšším objemem, tedy 250 litrů, došlo při neřízeném výbuchu k mnohem rozsáhlejší fragmentaci. Pro představu, půlmetrový fragment láhve doletěl až do vzdálenosti 700 metrů. Ohrožená zóna je v tomto případě tedy dosti veliká. Standardně je nastavena bezpečná vzdálenost na 300 metrů pro tlakové láhve o objemu 50 l, nyní jsme ji měli více než 800 metrů a sto metrů před nás dopadl kus železa. Další fragmenty letěly jinými směry ještě dál. S rostoucím objemem jsme se tedy dostali do zcela jiných parametrů nebezpečné zóny, a to je určitě důležitá informace.
Zaměřili jste se i na řízené prostřelení tlakové láhve. Je takový postup při požáru obvyklý?
Metoda řízeného prostřelení tlakové láhve je propojena s realizačním týmem naší fakulty, který se věnoval možnosti eliminace rizika destrukce tlakové láhve prostřelením v jednom z projektů, a to zejména v souvislosti s acetylenem v tlakové láhvi. Pokud je acetylen skladovaný v tlakové láhvi, teplo při požáru nebo nesprávná manipulace mohou uvnitř nastartovat rozkladné procesy, které mají za následek růst vnitřního tlaku a teploty. Ty mohou pokračovat dál, i když je požár uhašen a hrozí riziko samovolného roztržení láhve s časovým odstupem. Standardní postup je takový, že se láhev po uhašení dlouhodobě ochlazuje a musí se kontrolovat teplota povrchu láhve po dobu 24 hodin. Pokud je tlaková láhev například v průmyslové hale či garáži, musí se odstavit a vytyčit nebezpečná zóna více než 200 metrů. Toto řešení je poměrně náročné a například ve Švédsku vznikla myšlenka, že trénovaní hasiči láhev řízeně prostřelí, čímž okamžitě zastaví rozkladné procesy uvnitř.
Taková láhev je pak ihned bezpečná?
Ano a není třeba její dlouhodobé sledování a další postupy. Známe příklad požáru garáže s acetylenovou láhví pod dálničním mostem. Díky řízenému prostřelení nebyla nutná dlouhodobá uzávěra dopravy. Na základě těchto zkušeností se tým na fakultě této možnosti v minulosti věnoval a navrhl postup a doporučení do bojového řádu Hasičského záchranného sboru u těchto typů události.
Takže nyní jste postoupili od acetylenu k vodíku?
Na acetylen jsme navázali problematikou vodíku stlačeného v tlakových láhvích. Spolupráce se speciálními jednotkami umožňuje nácvik různých situací a krizových scénářů. Při pokusech byly využity různé zbraně umožňující řízené prostřelení láhví, a to jak ze standardního vybavení bezpečnostních složek, tak i další, které se testovaly poprvé díky spolupráci s Univerzitou obrany. Zároveň to byla příležitost ověřit, co je v podobných situacích možné použít. Při řízeném prostřelení sledujeme mimo jiné dosah plamene a možné ohrožení okolí nejen fragmenty, ale i tepelným účinkem. Zásah probíhá až tehdy, co je prostor plně zajištěn a vyloučí se riziko sekundárních škod.
Dalším z pokusů byl požár vodíkové vozidla. Proč?
Na tuto problematiku jsme se zaměřili kvůli možným doporučením pro hasiče, jak mají postupovat při požáru vodíkových vozidel. Teorie říká, že k uvolnění vodíku dochází při přehřátí nebo při zvýšeném tlaku a vodík z tlakových lahví umístěných ve vozidle se náhle uvolní pomocí přetlakové pojistky. Přestože byly v minulosti provedeny experimenty i nějaké simulace, nikde nebylo možné dohledat podrobnější informace. Jediná dostupná informace byla, že vodík uniká směrem dolů, ale jak dlouho to trvá a jakým způsobem, jsme nevěděli. Nikde nebyl ani reálný pohled, jak automobil při požáru vypadá, pouze samostatné tlakové láhve. Cílem experimentu proto bylo vzít vozidlo plně natlakované, což pro nás znamená ten nejhorší případ, nechat je v požáru a zjistit, kdy dojde k uvolnění plynu z tlakových láhví, sledovat šíření požáru a dosah zóny zasažené vodíkem, včetně sledování dalších parametrů.
Co jste zjistili?
Viděli jsme, že pojistka a řízené vypuštění vodíku z tlakové láhve ve vozidle zareagovaly tak, jak měly, což je super z pohledu uživatele. Současně jsme ale viděli, co se může stát, když v desáté minutě dorazí hasič na místo zásahu a začne hasit hořící auto ze zadní části, tak jak je zvyklý z konvenčních aut. Každý výrobce může mít nastavený bezpečnostní systém uvolnění paliva odlišným způsobem a podmínky nemusí být jednotné a unifikované. Vodíkové auto nemusí být na první pohled rozeznatelné, někdo třeba ani neví, že na našich silnicích už jezdí. Proto dáváme tyto informace dohromady pro další školení nejen pro Hasičský záchranný sbor, ale i pro veřejnost.
Jak je vlastně problematika bezpečnosti vodíkových technologií například v automobilech ošetřena? Máme již dostatek informací?
V tomto ohledu už bylo uděláno mnoho, ale zároveň je mnoho nejasného. Pro nás je důležité si vše osahat, vidět na vlastní oči. Teprve pak můžeme fundovaně školit a vzdělávat ostatní. Principiálně není potřeba se vodíkových aut obávat jen proto, že v nich je obsažen vodík. Vodíková auta jsou navržena bezpečně (což dokazuje i náš experiment), ale každá nová technologie a typ pohonu přináší nové výzvy a nová rizika, na které je potřeba reagovat a naučit se s nimi pracovat tak, jak je tomu například u rozvoje elektromobility nebo v minulost s využíváním LPG.
Co v tomto ohledu chystáte?
V souvislosti s experimentálním požárem vodíkového vozidla jsme připravili workshop, kdy jsme jednotkám HZS v Ostravě během tří dnů tuto problematiku představili. Viděli naše videa, záznamy pokusů i vozidlo na vlastní oči. Seznámili jsme je s možnými s riziky v rovině teorie i s ohledem na reálné experimenty. Jedním z doporučení je to, že u vodíkového auta nesmí vést zásah ze zadní části, tedy od kufru, ale z bočních stran, případně zepředu. Důležité je i informovat o tom, že tato auta existují a jak vypadají, a že se s nimi mohou při výjezdu setkat. Jak je případně rozeznat, i když to je velmi těžké. Odezva byla výborná. Potvrdilo se nám, že pro hasiče jsou tyto informace nové a potřebují je. Další šíření informací bude záviset na domluvě a koordinaci dalších činností s HZS ČR. Současně vše zaimplementujeme do našich vzdělávacích materiálů na VŠB-TUO. Víme, že do veřejného prostoru přichází nový trend a musíme na něj reagovat. K tomu ale musíme mít informace, proto se snažíme být vždy u aktuálních věcí.
Plánujete další experimenty?
Při dalších experimentech chceme během letošního roku vyzkoušet vodíkové tlakové láhve s menším objemem, ale vyšším tlakem až 1000 bar. Z hlediska plnění a logistiky je to nesmírně náročné a jsou to prozatím jen plány. Nicméně, naším cílem je sledovat tuto láhev v podmínkách požáru naplněnou vodíkem. K dispozici máme také ještě dvě vodíková auta pro účely experimentálních testů. Chtěli bychom nachystat kritický scénář, kdy ventil nouzového vypuštění vodíku nebude fungovat a dojde k neřízenému roztržení lahve. Dalším tématem by mohl být únik vodíku z vodíkového auta v garáži nebo samostatné kompozitní tlakové lahve s vodíkem stlačeným na 700 bar.
Jak hodnotíte přítomnost studentů na experimentech?
Studenti naší fakulty byli velice aktivní, šikovní a zajímalo je to. Navíc je to bavilo a o to bylo vše mnohem příjemnější. Jsme rádi, že máme své znalosti komu předávat a že se zajímají o dění mimo školní lavice. Byli jsme společně několik dnů, možnost potkat se a pracovat mimo školu byla skvělá. Přítomnost a zájem studentů byly určitě dalším příjemným benefitem těchto experimentů. Zároveň bych rád poděkoval na tomto místě i kolegům a týmu, který podniká tyto vědecko-výzkumné výpravy na západ republiky.
Jak vám pomohl projekt REFRESH pro transformaci Moravskoslezského kraje, jehož jste součástí?
V rámci projektu REFRESH podpořeného z operačního programu Spravedlivá transformace se věnujeme reakcím různorodých materiálů na požár. Přesně tomu experimenty odpovídají. Získané poznatky tvoří zároveň jeden z pilířů vzniklého Centra excelence pro bezpečnostní výzkum CESAR, financovaného z projektu Horizon ERA Chair, které má mimo jiné posílit naši schopnost provádět experimenty velkého rozsahu a předávat výsledky do vzdělávání i praxe.
Text: Martina Šaradínová, PR manažerka REFRESH
Foto. Zdroj: FBI