Wat komt er allemaal kijken wanneer een waterstofauto in de werkplaats komt? Om dat te inventariseren, ontwikkelde de Belgische opleidingsaanbieder Educam een opleidingswerkplaats. Deze kan beschouwd worden als een realistisch model voor de werkplaatspraktijk en biedt een blik in de toekomst.
610 waterstofauto's in Nederland
De snelst groeiende aandrijftechnologie in de auto-industrie is momenteel elektromobiliteit, maar waterstofvoertuigen hebben zeker ook een toekomst, vooral voor vrachtvervoer. Volgens gegevens van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) telde Nederland op 31 juli 2023 394.720 BEV’s. Het aantal PHEV’s in het Nederlandse wagenpark bedroeg toen 231.889. Het aantal waterstofauto’s steekt daar schril bij af: de teller bleef per 31 juli 2023 steken op 610 auto’s. Waterstofauto’s die je momenteel in Nederland kunt kopen zijn de Hyundai Nexo en de Toyota Mirai.
Hier is sprake van een soort “kip-of-eiverhaal”: zonder H2 tankstations zijn er nauwelijks H2 auto's, en voor de weinige H2 auto's is het niet de moeite waard om infrastructuur te bouwen. Een nationale strategie voor waterstofmobiliteit zou dit dilemma kunnen wegnemen, maar die bestaat momenteel nog niet.
Hyundai en Toyota zien al jaren toekomst in auto's met brandstofceltechnologie. Beide voertuigen functioneren ook perfect in het dagelijks gebruik, enkel de hoge aankoopprijs en de ontoereikende infrastructuur staan verdere distributie in de weg. Deze waterstofauto's gebruiken een brandstofcel om elektriciteit op te wekken voor de aandrijving van een elektromotor; het enige uitlaatgas dat vrijkomt is waterdamp. BMW heeft nu ook een waterstofauto, de BMW iX5 Hydrogen.
Waterstofverbrandingsmotor
In de bedrijfsvoertuigensector zijn de ogen gericht op waterstofverbrandingsmotoren. Volgens professor Stefan Pischinger van engineeringbureau FEV in Aachen is de waterstofverbrandingsmotor een robuuste en kostenefficiënte optie voor CO2-neutraal vervoer. Vergeleken met een standaard benzinemotor is er echter een hogere piekcilinderdruk en zijn er dus robuustere onderdelen nodig, zoals de krukaslagers.
Waterstofauto in de werkplaats
Krijg je een waterstofauto in de werkplaats, dan wordt er onderscheid gemaakt tussen verschillende soorten werkzaamheden:
- Conventionele werkzaamheden aan het voertuig zonder contact met de brandstofcel of de waterstoftank; dit zijn bijvoorbeeld bandenwissels, carrosseriewerkzaamheden, werkzaamheden aan 12- en 24-voltsystemen en reiniging.
- Werkzaamheden aan de brandstofcel en het waterstofsysteem (behalve de waterstoftank).
- Werkzaamheden aan de waterstoftank, zoals het doorspoelen en legen van de waterstoftank.
Brandstofcelvoertuigen die volgens de EU-richtlijnen zijn gebouwd en waarbij een lek kan worden uitgesloten, kunnen in de werkplaats worden behandeld zoals alle andere voertuigen. Het is belangrijk om te weten dat deze voertuigen zijn uitgerust met waterstofsensoren die een mogelijk lek kunnen detecteren en de bestuurder waarschuwen. Mechanische werkzaamheden die geen invloed hebben op de tank of het brandstofcelsysteem, zoals een reparatie aan de remmen van het voertuig, kunnen gewoon worden uitgevoerd. Zodra er echter een risico op lekkage bestaat, gelden er andere vereisten!
Eigenschappen van waterstof
Het belangrijkste verschil tussen conventionele voertuigen op benzine en diesel en waterstofvoertuigen (H2) is dat er rekening moet worden gehouden met de specifieke eigenschappen (gasvormig, kleurloos en reukloos). Hiervoor moeten werkplaatsen beschikken over personeel met de juiste knowhow om werkzaamheden uit te voeren aan H2-voertuigen. Bij werkzaamheden aan de brandstofcel en het H2-systeem kunnen soms kleine hoeveelheden H2 vrijkomen. Daarom moet de werkruimte worden uitgerust met geschikte ventilatie en H2-sensoren.
Waterstoftank doorspoelen en legen
Bij het doorspoelen of legen van H2-tanks kan waterstof vrijkomen. Daarom moeten deze werkzaamheden worden uitgevoerd in een daartoe uitgeruste werkplaats (eventueel buiten).
Voorbeeldwerkplaats
De potentiële risico's van waterstof vereisen infrastructurele aanpassingen en aangepaste processen in werkplaatsen. De Belgische opleidingsaanbieder Educam keek naar hoe veiligheidsnormen te implementeren zijn voor als het autobedrijf een waterstofauto in de werkplaats krijgt. Doel was een betaalbaar modelconcept te ontwikkelen, voor grote en kleine werkplaatsen.
In de praktijk is het belangrijk om niet onder industriële omstandigheden te werken - bijvoorbeeld een atmosfeer die waterstof bevat - maar om elk risico voor werknemers, stagiairs of klanten in het uitzonderlijke geval van een waterstoflek uit te sluiten. De belangrijkste punten voor explosiebeveiliging in werkplaatsen zijn de volgende:
- een zeer grondige risicobeoordeling voordat er bouwwerkzaamheden worden uitgevoerd;
- lokale wet- en regelgeving (veiligheid, ATEX, sociaal, stedenbouw);
- het type voertuigen dat in de werkplaats gerepareerd wordt en de aard van de werkzaamheden (klein of groot);
- de frequentie van werkzaamheden aan waterstofvoertuigen en het H2-systeem;
- de toegelaten hoeveelheid waterstof in de werkplaats;
- een analyse van de gebouwarchitectuur van de werkplaats en de brandvrije ruimtes;
- een analyse van de bestaande ventilatie in de werkplaats;
- een analyse van het verwarmingssysteem;
- extra ventilatie (luchtstroom) in geval waterstof aanwezig is in zone 2;
- de evacuatie van waterstof (luchtafvoersysteem);
- een gasdetectie- en waarschuwingssysteem;
- een elektrische installatie (ATEX-analyse en aanpassingen in de werkplaats).
Explosiegevaar
Een waterstof/luchtmengsel kan theoretisch ontstoken worden vanaf een waterstofaandeel van 4 volumeprocent. De bovenste explosiegrens van 77 volumeprocent maakt de ontsteking van een zeer rijk mengsel met lucht nog steeds mogelijk. Om dit risico te vermijden, bepaalt de hoeveelheid waterstof in de werkplaats het volume van de waterstofzone.
Voorbeeld: de Hyundai iX35 heeft een tankvolume van 5,63 kg H2 = 70 m3 bij 30°C. Als je rekening houdt met een veiligheidsmarge en dus uitgaat van 100 m3, dan is het ruimtevolume theoretisch 100/0,04 = 2.500 m3.
Er moet worden opgemerkt dat de gevaarlijkste zone zich onder het plafond van de hal bevindt, waar de gasconcentratie het hoogst is. Als er waterstof vrijkomt, stijgt deze zeer snel vanwege de zeer lage dichtheid (0,09 kg) en zal deze zich zeer snel ver verspreiden.
Potentieel explosieve atmosferen
Potentieel explosieve atmosferen zijn onderverdeeld in zones 0, 1 en 2.
In verband met waterstofvoertuigen worden de zones als volgt gedefinieerd:
- Zone 0 is bijna uitsluitend aanwezig in de waterstofonderdelen van de voertuigen. Dit zijn bijvoorbeeld de H2-tank en de gasleidingen.
- Zone 1 is een gebied waarin een gevaarlijke explosieve atmosfeer, bestaande uit een mengsel van lucht en brandbare gassen, dampen of nevels, bij normale werkzaamheden af en toe kan voorkomen. Zone 1 is bijvoorbeeld aanwezig in lekkende H2-voertuigen boven de openingen van de afblaasleiding op het voertuig, omdat hier tijdens normale werkzaamheden waterstof kan ontsnappen.
- Zone 2 is een plaats waar een explosieve atmosfeer, bestaande uit een mengsel van lucht en brandbare stoffen in de vorm van gas, damp of nevel, waarschijnlijk niet aanwezig zal zijn of, als deze toch aanwezig is, slechts kort zal blijven bestaan. Dit is bijvoorbeeld het geval bij een lek tijdens een ingreep in het gascircuit.
Elektrostatische ontlading
Door de potentiaalgradiënt van het voertuig ten opzichte van zijn omgeving bestaat er altijd een risico op elektrostatische ontlading. Bij werkzaamheden aan onderdelen van het gassysteem moeten waterstofvoertuigen worden aangesloten op een potentiaalvereffeningsverbinding met aarding, tenzij de werkplaats een geleidende vloer heeft.
Dit moet je doen als er waterstof vrijkomt
Detectieniveau 1: Waterstofsensoren detecteren vrijgekomen waterstof bij een detectiedrempel van 0,4 vol.-% H2. Bij een alarm worden visuele en akoestische waarschuwingen gegeven.
- Hier moeten alle activiteiten worden stopgezet en alle personen uit de werkplaats worden geëvacueerd - met uitzondering van de persoon die de leiding heeft.
- Lokaliseer het lek en ventileer de werkplaats.
- Verwijder indien nodig het voertuig uit de werkplaats.
Detectieniveau 2: Waterstofsensoren detecteren vrijgekomen waterstof bij een detectiedrempel van 0,8 vol.-% H2 (komt overeen met 20% van de onderste explosiegrens (LEL)). Bij een alarm wordt een visuele en akoestische waarschuwing gegeven.
- Hier moeten alle activiteiten worden stopgezet en alle personen uit de werkplaats worden geëvacueerd.
- Bij een alarm wordt het volledige elektrische systeem uitgeschakeld, met uitzondering van de explosieveilige installaties.
- Er worden extra dakkoepels geopend en er moet worden gezorgd voor geschikte ventilatie.
- Verwijder indien nodig het voertuig uit de werkplaats.
Als er een waterstofauto in de werkplaats komt, moet die werkplaats adequaat worden uitgerust. Maar veilig werken aan waterstofvoertuigen vereist ook nieuwe vaardigheden van werknemers en – net als de kwalificatie voor veilig werken aan elektrische en hybride voertuigen – een speciale opleiding om een competent persoon te worden.
De werkgevers- en werknemersorganisaties in de Belgische automobielsector hebben deze competentievereisten al omgezet in een nieuw en verplicht certificeringsconcept. Tot nu toe omvat het drie niveaus, aangevuld met een technologische inleiding. Educam ontwikkelde de bijhorende opleidingen in samenwerking met de sector. De drie niveaus zijn de gesensibiliseerde werknemer, de gespecialiseerde werknemer en de risico-expert.
Hoe zit het in Nederland?
En in Nederland? Volgens deskundige Gert-Jan Rap is de PGS-richtlijn met betrekking tot het veilig werken aan Waterstofvoertuigen inmiddels officieel gepubliceerd (november 2023). Hij heeft echter wel, net voor publicatie, nog een nieuw PGS-nummer gekregen. Hij heet nu:
- PGS 36 Waterstof
- Richtlijn voor het veilig bedrijfsmatig stallen, onderhouden en repareren van motorvoertuigen
"Deze PGS 36 verwijst, voor wat betreft de trainingen en kwalificatie specifiek op het gebied van waterstof, naar de FBHM-099 kwalificatiestructuur. Hoewel dit formeel een Duitse structuur betreft, is deze dus ook van toepassing binnen Nederland. De opbouw van deze kwalificatiestructuur is ook enigszins te vergelijken met de NEN 9140 voor HV-voertuigen met vier (4) kwalificatie niveaus", zegt Rap.
Het bedrijf van Gert-Jan Rap, RAP Clean Vehicle Technology, heeft meerdere jaren ervaring met het trainen en kwalificeren volgens deze FBHM-099 structuur in zowel Duitsland als diverse andere Europese landen en inmiddels ook binnen Nederland. "Naast het kwalificeren van personen dienen echter ook de werkplaats, werkplaatsprocedures et cetera te worden aangepast dan wel geoptimaliseerd met betrekking tot het werken specifiek aan waterstofvoertuigen", zegt Rap.
"Om te zorgen dat aan alle aspecten in en rond de H2-werkplaats wordt voldaan voeren wij daarvoor meestal het zogenaamde 5-stappen plan uit, zoals je terug kunt vinden op de website Werken aan schone voertuigen.
