CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI
1. Verifica degli obiettivi
Obiettivo della tesi era la selezione degli eventi iniziatori di riferimento per l’identificazione dei pericoli utilizzando la metodologia hazid e confrontandola con un codice di calcolo innovativo come Idda che ponesse l’attenzione sulle possibilità di analisi di sicurezza sempre più precise nel campo della stima del rischio connesso alla realizzazione della stazione di rifornimento per autobus alimentati ad idrogeno nella città di Torino.
A fronte dell’analisi di rischio svolta si ritiene che la stazione di produzione, stoccaggio e rifornimento idrogeno presenti rischi di incidente del tutto accettabili se confrontati con i criteri usualmente applicati (Capitolo 3) ed eventualmente sono stati determinati gli eventi critici su cui poter eseguire successive valutazioni riguardanti le conseguenze. L’utilizzo di Idda ha determinato la sua efficacia e le sue possibilità nel poter essere applicato a diverse tipologie d’impianto dando una valutazione oggettiva e ben determinata dei risultati.
Per quanto riguarda gli obbiettivi specifici:
1. la ricerca effettuata sulle diverse tipologie di possibili stazioni di rifornimento idrogeno nel mondo ha evidenziato che sono in funzione 38 stazioni, alcune delle quali con doppia colonnina di distribuzione per poter rifornire i veicoli sia a idrogeno compresso che liquido, e circa altre 20 sono di prossima apertura. (vedi figura 1)
Figura 1: Distribuzione delle stazioni di rifornimento di idrogeno per tipologia di impianto (situazione prevista per la fine del 2005)
La netta maggioranza delle stazioni di rifornimento è senza dubbio ad idrogeno compresso e l’incidenza percentuale di questa tipologia di impianto è prevista in aumento per la fine del 2005; ciò è sicuramente dovuto al fatto che sarà più facile introdurre una nuova tecnologia, quale quella dell’idrogeno, sfruttando quello che è già noto per il gas naturale, combustibile caratterizzato da simili proprietà di infiammabilità e quindi da simili requisiti di normativa e di sicurezza.
In Italia non esistono ancora stazioni di rifornimento per idrogeno, anche se oltre alla proposta dell’ATM a Torino, AEM e BMW stanno lavorando a un progetto simile in Lombardia, nella zona della Bicocca.
La stazione di rifornimento presa in esame si colloca in un progetto più ampio che prevede la sperimentazione del primo esemplare di autobus urbano CityClass a idrogeno in Europa. Il progetto "Bus a idrogeno - Emissioni zero" è stato presentato, nel febbraio del 1999, al Ministero dell'Ambiente da parte di ATM, Iveco e Centro Ricerche Fiat a seguito dell'interesse
dimostrato, per l'utilizzo dell'idrogeno per il trasporto pubblico, da parte della Città di Torino. La costruzione del bus è avvenuta nello stabilimento Iveco-Irisbus di Valle Ufita. Le prove dei singoli componenti del veicolo si
utilizza la tecnologia International Fuel Cell Tecnologies (IFC), ossia del più grande produttore americano di generatori fuel cell, fornitore Nasa e partner del programma spaziale americano e ha percorso i primi 500 Km su pista. L'obiettivo finale è quello di iniziare la messa in esercizio di piccole flotte sperimentali a partire dal 2006, mentre le tempistiche per una maggiore diffusione di tale tipo di tecnologia dipenderanno dagli esiti della sperimentazione e dalle politiche di prezzo delle celle. Si può ritenere che tale diffusione possa avvenire intorno al 2010.
Dal punto di vista ambientale è molto importante rilevare come, in questo specifico caso, la produzione del combustibile avviene per via elettrolitica dall'acqua, utilizzando l'energia idroelettrica. L'"emissione zero" è quindi garantita per l'intero ciclo di produzione, sia del veicolo sia del carburante.
2. Lo studio dell’impianto con queste due metodologie ha permesso di individuare gli eventi critici che possono accadere nella stazione di rifornimento idrogeno; il confronto tra Hazid e Idda ha dimostrato che la prima a volte può essere insufficiente nel determinare univocamente le possibili deviazioni. Si è potuta riscontrare la profonda differenza nei risultati: l’analisi Hazid, che sostanzialmente costituisce una metodologia applicativa cui attenersi nell’analisi approfondita di un impianto soggetto a rischio, appare fortemente dipendente dalle capacità personali e dall’esperienza dell’analista nel determinare qualitativamente la frequenza e le conseguenze di una qualsiasi deviazione dell’impianto.
Il procedimento utilizzato nel codice Idda invece, basandosi su un’analisi decisionale dinamica e integrata, permette di identificare le relazioni che intercorrono tra ogni singolo componente dell’unità d’impianto considerata al fine di osservare ogni singola variazione possibile dell’installazione. Tali variazioni o deviazioni, a differenza di hazid, vengono ben determinate grazie al calcolo delle loro probabilità di accadimento (partendo dai ratei di guasto λ o γ che vengono ottenuti dalla consultazione di banche dati) e vengono considerate in un contesto globale producendo una serie completa di tutte le sequenze di eventi che possono accadere durante la vita dell’impianto.
La congruenza nella valutazione delle probabilità di accadimento di ogni deviazione possibile è così assicurata, in quanto si richiede che la probabilità totale sia eguale a uno considerando tutte le alternative.
Le uscite del programma Idda permettono di tenere ben presenti tutte le possibili condizioni di probabilità-conseguenza;questo lascia che le decisioni dell’analisi vengano effettuate con la piena conoscenza dell’intera distribuzione del vincolo causa-effetto.
Alla luce dei risultati ottenuti, si può quindi concludere che l’utilizzo di Idda ha determinato la sua efficacia e le sue possibilità nel poter essere applicato a diverse tipologie d’impianto dando una valutazione oggettiva e ben determinata dei risultati e contribuendo quindi a completare le analisi eseguite con procedure standard come Hazid. Inoltre deve essere considerata anche la possibilità di estendere tali conclusioni al calcolo delle conseguenze degli eventi critici così determinati.
2. Aspetti innovativi
Di seguito sono elencati gli aspetti innovativi del lavoro svolto:
• La rappresentazione delle diverse tipologie di possibili stazioni di rifornimento idrogeno nel mondo offre una rapida considerazione sullo sviluppo di questa nuova tecnologia e fornisce uno schema delle principali alternative utilizzate nella progettazione di tali stazioni
• Si è proposta un’accurata analisi storica degli incidenti che hanno coinvolto l’idrogeno nelle installazioni industriali, tralasciando gli incidenti che riguardano il trasporto su gomma e rotaia della sostanza; grazie a questa analisi si sono ottenute le prime indicazioni degli aspetti su cui porre maggior attenzione per la sicurezza
• L’analisi di rischio effettuata sulla stazione di rifornimento consente di dare dei suggerimenti per diminuire il valore di rischio ottenuto. I suggerimenti e le raccomandazioni già discussi nella tesi sono:
- manutenzione delle valvole e dei serbatoi, sostituzione periodica della manichetta di rifornimento dell'autobus
- di formare correttamente il personale sulle procedure di rifornimento e di manutenzione
- l’inertizzazione dei componenti che veicolano l’idrogeno in modo discontinuo,al fine di evitare miscele esplosive in ambiente confinato; con particolare attenzione alle procedure sulle valvole manuali di tipo HV (vedi allegato A)
- in caso di jet-fire, il mantenimento della bombola in pressione con gas inerte, fino all'esaurimento dell'idrogeno in essa contenuto, evitando di far entrare aria nella bombola con formazione di miscela esplosiva; (considerazioni effettuate dalla verifica di alcuni incidenti nell’analisi storica)
- in caso di jet-fire, di non provvedere allo spegnimento della fiamma ma lasciarla estinguere per evitare rientri di aria all’interno della bombola o della tubazione con conseguente esplosione; (considerazioni effettuate dalla verifica di alcuni incidenti nell’analisi storica)
- inserimento di una valvola pneumatica per poter isolare la linea che parte dal compressore dalle bombole e in caso di rottura della linea limitare la quantità che può fuoriuscire o incendiarsi; (considerazioni valutate tramite Idda)
• L’utilizzo di un nuovo codice di calcolo basato sull’analisi decisionale dinamica e integrata, pur essendosi limitata a considerare il gruppo compressore, evidenzia caratteristiche di sicurezza legata anche agli altri aspetti di gestione dei processi realizzati nelle diverse fasi operative previste, il controllo automatico dei processi e gli interventi degli operatori e gi aspetti legati alla produttività. Inoltre offre un ulteriore approfondimento riguardante le relazioni tra diversi componenti:
- E’ importante poter rilevare la rottura di una tubazione tramite sistemi di protezione e poter fermare l’impianto per non continuare ad alimentare la tubazione guasta, per cui tutti i sistemi presenti nell’impianto dovrebbero disporre di tale controllo. Se la tubazione contiene idrogeno a bassa
pressione il rilascio a seguito di rottura è limitato, in caso contrario si può formare una nube che se innescata può generare un’esplosione: per questo motivo sono molto importanti i sistemi che mi rilevano l’eventuale rottura della tubazione perché il loro fallimento può avere conseguenze gravi con effetti domino anche sul resto dell’impianto
- In caso di incendio esterno durante la fase di carica, nel sistema di rifornimento non è previsto il controllo dell’alta pressione. Questo potrebbe creare, se si verificasse un incendio proprio nella fase di rifornimento dell’autobus, una rapida sovrapressione nella carica con rischio eventuale di effetti domino. La depressurizzazione e il lavaggio dovrebbe essere azionato anche dall’alta pressione e si potrebbe prevedere comunque una valvola di sicurezza nel caso che non avvenga la depressurizzazione
- La fornitura di azoto per il corretto funzionamento degli strumenti è molto importante, come anche per la fase di inertizzazione. E’ consigliabile dotare ogni sistema che utilizza l’azoto di un rilevatore di bassa pressione (come è già previsto per il sistema di carica ed il compressore) con allarme di blocco perché se il sistema è adeguatamente inertizzato si può procedere alla manutenzione, inoltre non accorgersi che l’azoto non è disponibile per l’inertizzazione è molto pericoloso proprio per la fase di manutenzione.
3. Analisi critica
Nella valutazione del rischio sono emersi alcuni aspetti critici dell’analisi stessa, soprattutto perché l’utilizzo di idrogeno in applicazioni come questa non è ancora molto diffuso e ci sono pochi dati al riguardo. In particolare si può evidenziare:
- L’analisi storica è stata fatta con dati che non riguardano direttamente le stazioni di produzione e stoccaggio di idrogeno, ma impianti che in qualche modo utilizzano idrogeno per vari motivi: i risultati ottenuti possono andar bene per evidenziare le conseguenze più probabili a seguito di rilascio,
- Lo stesso discorso vale per i ratei di guasto di ogni componente analizzato: dalle tubazioni che trasportano idrogeno ai serbatoi di stoccaggio; i dati a disposizione sono pochi e non sono italiani. Nell’analisi si sono utilizzati conservativamente i dati ottenuti dall’utilizzo della banca dati EIReDA 1998; European industry Reliability Data Bank e confrontati anche con i dati presenti in Frank P. Lees: loss prevention in the process industries in cui sono trattati componenti utilizzati in campo nucleare. I valori ricavati da EIReDA sono stati presi da EDF, i cui parametri e gli intervalli di probabilità sono stati estesi ad altre sorgenti e campi rispettando l’omogeneità.
L’utilizzo di banche dati specializzate permette un’analisi più dettagliata e veritiera, tuttavia tali disponibilità sono riservate ai soci di queste banche e quindi non disponendo di tali autorizzazioni, si è limitata l’analisi ai dati ottenuti che pur essendo conservativi non permettono una trattazione più precisa; tuttavia anche in questi casi si è potuto constatare l’efficacia di Hazid e Idda nell’individuare gli eventi critici di tale impianto
- Il codice Idda è stato utilizzato solo per analizzare il gruppo surpressore in quanto ci sono state delle difficoltà nel reperire i dati necessari all’utilizzo del programma in quanto i P&I estesi di impianto normalmente sono allegati riservati e di difficile consultazione. Per quanto riguarda la stazione di rifornimento idrogeno sono riuscito ad ottenere i P&I del purificatore, dissociatore e gruppo surpressore. Quest’ultimo mi è parso il più idoneo ad essere analizzato con Idda.
Pur essendo un componente intrinsecamente sicuro, dall’analisi effettuata sono emerse diverse considerazioni utili per la sicurezza non solo del compressore, ma anche in relazione al suo collocamento nell’impianto considerato. E questo rappresenta una prova ulteriore dell’efficacia di tale programma.
4. Possibili sviluppi futuri
In aggiunta a quanto discusso nella tesi, nuovi temi di discussione possono essere sviluppati :
- In Italia non esistono normative per le stazioni di produzione e stoccaggio di idrogeno: si potrebbero analizzare i criteri normativi utilizzati per la costruzione delle altre stazioni di rifornimento già presenti nel mondo e fare una panoramica della normativa esistente al riguardo ( alcuni criteri utilizzati nel progetto analizzato nella tesi sono riportati nel paragrafo 2.5)
- La stazione di rifornimento è stato oggetto di analisi nella sola fase di produzione, stoccaggio e rifornimento: sarebbe interessante studiare cosa può accadere in fase di manutenzione e definire delle procedure al riguardo
- Dal confronto delle due metodologie si sono potute estrapolare importanti osservazioni sulla probabilità di guasto di un componente e sulla frequenza di accadimento di un determinato evento sia esso il normale funzionamento o un guasto pericoloso. Sarebbe opportuno calcolare le conseguenze di tali eventi per poter valutare il rischio associato. Per quanto riguarda il sistema compressore si è visto come gli eventi che possono portare ad avere danni all’impianto abbiano una probabilità trascurabile, tuttavia ogni deviazione che porta allo shutdown del gruppo surpressore causa danni alla produttività per quanto riguarda la ferma dell’impianto e per un’eventuale manutenzione e in questo caso come abbiamo visto nel capitolo 7 le probabilità sono significative.
Per poter sviluppare un’analisi di rischio vera e propria, occorrerebbe considerare come conseguenza il tempo di fuori servizio, traducibile se necessario in un costo di perdita di produzione, dovuto a ciascuno dei vari incidenti individuati rappresentati dai guasti di ogni componente.
5.
Considerazioni sull’analisi di rischio
L'identificazione dei pericoli consiste nell'analizzare tutte le installazioni presenti sul sito e le funzioni che queste devono svolgere, al fine di evidenziare le anomalie che potenzialmente potrebbero verificarsi a seguito di guasti dei componenti, errori umani ed eventi esterni. L'approccio si suddivide in due fasi, la prima orientata a descrivere in un modello le funzioni svolte dal sistema, la seconda orientata ad
E’ facile constatare come un metodo per affrontare i problemi permetta di costruire un modello completo del sistema in via di sviluppo, che possa essere sempre più dettagliato nella sua descrizione logica, e sempre più motivato nella sua quantificazione probabilistica, ma, soprattutto, sempre meglio conosciuto in tutte le modalità dei suoi comportamenti, quindi, con un numero sempre minore di aspetti
imprevisti.
Si ha così uno strumento che consente di prendere decisioni documentate, motivate e giustificabili, non solo in fase di progetto, ma anche in fase di esercizio.
Inoltre, permette di risolvere anche il difficile problema del, così detto, “Technological Transfer”, il problema, cioè, di quella fase in cui sarebbe importante che le conoscenze, generali e di dettaglio, accumulate in fase di progetto potessero essere travasate in modo completo a chi si dovrà poi occupare del corretto funzionamento e della buona manutenzione del sistema.
IDDA consente di avere sempre presente al momento delle decisioni di progetto o di processo tutte le possibili condizioni probabilità/conseguenza.
Questo consente di prendere delle decisioni basandosi sulla conoscenza dell’intera distribuzione del rischio e non solo di valori medi riferiti a situazioni particolari ed individuali.
