Rescue Operations During Incidents Involving Alternatively Powered Vehicles. Hydrogen Propulsion Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Jan Kielina)*, Jacek Zboinaa), Grzegorz Bugajb), Jacek Zalechc), Damian Bgka)

a) Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpozarowej im. Jozefa Tuliszkowskiego - Panstwowy Instytut Badawczy

b) Central Institute for Labour Protection - National Research Institute / Centralny Instytut Ochrony Pracy - Panstwowy Instytut Badawczy (CIOP-PIB)

c) National Headquarters of the State Fire Service of Poland / Komenda Glowna Panstwowej Strazy Pozarnej * Corresponding author / Autor korespondencyjny: [email protected]

Rescue Operations During Incidents Involving Alternatively Powered Vehicles. Hydrogen Propulsion

Dziatania ratownicze podczas zdarzen z udziatem pojazdow z nap^dem alternatywnym. Nap^dy wodorowe

ABSTRACT

Aim: This article presents key information and conclusions about hydrogen-powered motor vehicles, as well as technological equipment and technical infrastructure enabling the work of hydrogen fuel cells in the context of their fire safety, particularly the conduct of rescue operations. The authors' main areas of consideration are the challenges for emergency services and the possible risks associated with the development and increasingly widespread and varied use of these technologies.

Introduction: We are currently in the midst of the biggest energy crisis since the end of World War II. Therefore, the world's leading economies are taking steps to intensify the production of alternative fuels - including hydrogen - and thus reduce the extraction of fossil fuels. One area of consideration and challenge related to increased extraction, processing and use of hydrogen is safety, particularly fire safety. In this regard, a major challenge is the knowledge, skills, equipment and facilities for rescue operations.

Methodology: Based on a review and analysis of literature on the subject and available research results, key information, conclusions and recommendations directed to emergency services conducting operations during accidents and fires involving fuel cells were developed. Taken into account are the specific properties of hydrogen and the need to store it under high pressure. The article reviews the current state of knowledge regarding hazards and how to deal with them when conducting rescue operations during incidents involving hydrogen-powered vehicles.

Conclusions: The development of this and other technologies, as well as the use of new alternative fuels, along with the increase in the number of vehicles powered in this way, will undoubtedly result in numerous and varied challenges for fire protection in the near future, including the need for rescue operations. These changes require systemic preparation and improvement of both the knowledge, skills of the rescuers and their equipment. Therefore, it is urgently necessary to work on the preparation/adaptation of appropriate education, training and professional development programs and teaching materials. It is necessary also to clarify the technical requirements for equipment for storing and supplying hydrogen to vehicles for example passenger vehicles and technical equipment in plants such as forklifts or generators for providing electricity in emergency situations. Work on these regulations is currently underway. Keywords: hydrogen drives, fire safety, rescue operations, rescue card Type of article: review article

Received: 16.10.2023; Reviewed: 06.12.2023; Accepted: 06.12.2023;

Authors" ORCID IDs: J. Kielin - 0000-0002-3506-5424; J. Zboina - 0000-0002-9436-5830; G. Bugaj - 0000-0003-1650-023X; J. Zalech - 0000-0001-7948-2812; D. Bgk - 0000-0002-2549-3855;

Percentage contributon: J. Kielin - 30%; J. Zboina - 20%; G. Bugaj - 20%; J. Zalech - 15%; D. Bgk - 15%;

Please cite as: SFT Vol. 62 Issue 2, 2023, pp. 6-32, https://doi.org/10.12845/sft.62.2.2023.1;

This is an open access article under the CC BY-SA 4.0 license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).

ABSTRAKT

Cel: W niniejszym artykule przedstawiono kluczowe informacje i wnioski dotyczqce pojazdöw mechanicznych napçdzanych wodorem, a takze urzqdzen technologicznych oraz infrastruktury technicznej umozliwiajqcych dzialanie wodorowych ogniw paliwowych w kontekscie ich bezpieczenstwa pozaro-wego, w szczegölnosci prowadzenia dzialan ratowniczych. Glöwnym obszarem rozwazan autoröw sq wyzwania dla sluzb ratowniczych oraz mozliwe zagrozenia zwiqzane z rozwojem oraz coraz powszechniejszym i röznorodnym stosowaniem tych technologii.

Wprowadzenie: Obecnie znajdujemy si§ w samym srodku najwi^kszego kryzysu energetycznego od zakonczenia II wojny swiatowej. Dlatego wiodgce gospodarki swiatowe podejmujg dzialania majgce na celu zintensyfikowanie produkcji paliw alternatywnych - m.in. wodoru - i tym samym ograniczenie wydobycia paliw kopalnych. Jednym z obszarow rozwazan i wyzwan zwigzanych ze zwi^kszonym wydobyciem, przetwarzaniem i zastosowaniem wodoru jest bezpieczenstwo, szczegolnie bezpieczenstwo pozarowe. W tym zakresie istotnym wyzwaniem sg wiedza, umiejQtnosci, sprz^t i wyposazenie do prowadzenia dzialan ratowniczych.

Metodologia: Na podstawie przeglgdu i analizy literatury przedmiotu oraz dost^pnych wynikow badan opracowano kluczowe informacje, wnioski i reko-mendacje kierowane do sluzb ratowniczych prowadzgcych dzialania podczas wypadkow i pozarow z udzialem ogniw paliwowych. Uwzgl^dniono w nich specyficzne wlasciwosci wodoru oraz koniecznosc magazynowania go pod wysokim cisnieniem. Artykul przeglgdowo przedstawia obecny stan wiedzy w zakresie zagrozen i radzenia sobie z nimi podczas prowadzenia dzialan ratowniczych z udzialem pojazdow z nap^dami wodorowymi. Wnioski: Rozwoj tej i innych technologii, a takze zastosowania nowych paliw alternatywnych, wraz ze wzrostem liczby pojazdow zasilanych w ten sposob, bez wgtpienia skutkowac b^dzie w najblizszej przyszlosci licznymi i roznorodnymi wyzwaniami dla ochrony przeciwpozarowej, w tym koniecznoscig prowadzenia dzialan ratowniczych. Te zmiany wymagajg systemowych przygotowan i doskonalenia zarowno wiedzy, umiejQtnosci ratownikow, jak i ich wyposazenia. Dlatego konieczne jest pilne podj^cie prac nad przygotowaniem/dostosowaniem odpowiednich programow ksztalcenia, szkolenia i doskonalenia zawodowego oraz materialow dydaktycznych.

Niezb^dne jest takze doprecyzowanie wymagan technicznych dla urzgdzen do przechowywania i dostarczania wodoru do pojazdow np. samochodow osobowych i urzgdzen technicznych w zakladach np. wozkow widlowych czy agregatow prgdotworczych. Aktualnie trwajg prace nad tymi regulacjami. Stowa kluczowe: nap^dy wodorowe, bezpieczenstwo pozarowe, dzialania ratownicze, karta ratownicza Typ artykutu: artykul przeglgdowy

Przyj?ty: 16.10.2023; Zrecenzowany: 06.12.2023; Zaakceptowany: 06.12.2023;

Identyfikatory ORCID autorow: J. Kielin - 0000-0002-3506-5424; J. Zboina - 0000-0002-9436-5830; G. Bugaj - 0000-0003-1650-023X; J. Zalech - 0000-0001-7948-2812; D. Bgk - 0000-0002-2549-3855;

Procentowy wklad merytoryczny: J. Kielin - 30%; J. Zboina - 20%; G. Bugaj - 20%; J. Zalech - 15%; D. Bgk - 15%; Prosz? cytowac: SFT Vol. 62 Issue 2, 2023, pp. 6-32, https://doi.org/10.12845/sft.62.2.2023.1; Artykul udost^pniany na licencji CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).

Introduction

The growing use of fuel cells in road, marine, rail transportation means that emergency services may increasingly face the challenge of conducting rescue operations during incidents involving a variety of equipment that use fuel cells as an energy source. This incidents such as traffic accidents and failures of such equipment during its operation, requiring urgent intervention of emergency services, especially the fire department and ambulance service.

According to numerous experts, fuel cells provide an environmentally friendly, quiet, flexible and safe solution for providing reliable power in mobile applications. They are available in various formats as control cabinets, trailers, portable outdoor boxes, vehicle-based or directly integrated into vehicles [1, p. 40].

Combined with environmentally friendly hydrogen, fuel cells are currently the most environmentally friendly power source. Direct-methanol fuel cells (DMFCs) are designed for mobile use. The most popular types of hydrogen fuel cells are proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) and solid oxide fuel cells (SOFC). The latter are typically used in stationary applications, but PEMFC fuel cells - thanks to their high efficiency, fast response times and small size and weight - are ideal for portable applications. They convert hydrogen, supplemented with oxygen from the air, into electricity, producing the only by-product - water [1, p. 40].

At present, in emergency practice, we can already encounter the use of hydrogen as a fuel in fuel cells that generate electricity to drive electric motors or to power other consumers, such as

Wprowadzenie

Rosnqce zastosowanie ogniw paliwowych w transporcie dro-gowym, morskim, kolejowym powoduje, ze przed stuzbami ratow-niczymi coraz cz?sciej moze pojawiac si? wyzwanie prowadzenia dziatan ratowniczych podczas zdarzen z udziatem roznorodnych urzgdzen, w ktorych wspomniane ogniwa paliwowe stuzq jako zrodto energii. Dotyczy to takze zdarzen typu wypadki komuni-kacyjne oraz awarie takich urzgdzen podczas ich eksploatacji, wymagajqcych pilnej interwencji stuzb ratowniczych, w szcze-golnosci strazy pozarnej i pogotowia ratunkowego.

Ogniwa paliwowe w opinii licznych ekspertow stanowiq przy-jazne dla srodowiska, ciche, elastyczne i bezpieczne rozwiqzanie zapewniajqce niezawodne zasilanie w zastosowaniach mobil-nych. Sq one dost?pne w roznych formatach jako szafy sterow-nicze, przyczepy, przenosne skrzynki zewn?trzne, oparte na pojaz-dach lub bezposrednio zintegrowane z pojazdami [1, s. 40].

W potqczeniu z ekologicznym wodorem ogniwa paliwowe sq obecnie najbardziej sprzyjajqcym srodowisku zrodtem zasilania. Ogniwa paliwowe na wodor i metanol (DMFC) sq przystosowane do uzytku mobilnego. Najpopularniejszymi typami wodorowych ogniw paliwowych sq ogniwa z membranq protonowymiennq (PEMFC) i ogniwa paliwowe ze statym tlenkiem (SOFC). Te ostatnie sq zwykle uzywane w zastosowaniach stacjonarnych, ale ogniwa paliwowe PEMFC - dzi?ki wysokiej wydajnosci, krotkim czasom reakcji oraz niewielkim rozmiarom i wadze - sq idealne do zasto-sowan przenosnych. Zamieniajq one wodor, uzupetniony tlenem z powietrza, w energi? elektrycznq, produkujqc jedyny produkt uboczny - wod? [1, s. 40].

lighting systems used in emergency situations, powering facilities important for the safety of people, such as hospitals, nursing homes and other facilities important in emergency situations.

Some countries are also already using methanol fuel cell generators. They are used to supply power to the growing number of devices used by rescuers (fans, rescue tools, lighting of the action area, etc.). They eliminate the need to run both the car engine and the internal combustion engines that drive the generator set, which emit exhaust fumes and generate noise. The factors of the rescue workers' working environment mentioned above are increasingly being analyzed. Alternatives are being sought -including those that will not impede long-term search operations in rubble or earthquake zones. In doing so, it should be noted that methanol-powered fuel cells achieve significantly lower power output compared to hydrogen-powered cells (see Table 2).

The article, as synthetically as possible, presents the most important information and conclusions useful and needed during rescue operations involving hydrogen-powered vehicles. In addition, the area of consideration includes technical infrastructure and related technological equipment. The development of new technologies, including hydrogen propulsion, results in the need for rescuers to improve their training, adjusting their education and training programs - with a particular focus on the necessary knowledge, skills, as well as equipment and supplies needed for rescue operations. To meet this important need, the following sections of the following article, based on the available research results and literature on the subject (hydrogen-oxygen electric cells and motors, hydrogen propulsion), present the identified risks that may arise during operations, failures and accidents, proposals for assessing the risks in the context of response, as well as detailed tactical worksheets proposed for selected incidents. The summary formulates conclusions and recommendations.

Hydrogen-oxygen fuel cells and electric motors

Vehicles with this type of engine generate the electricity they need from a fuel cell, which produces electricity from the energy carrier known as hydrogen. It is a galvanic cell to which fuel and oxidant are continuously supplied. Hydrogen-oxygen cells are distinguished by the fact that the chemically bound energy of the fuel is not first burned, converted into thermal energy and then converted into electrical energy, but is converted directly from chemical energy into electrical energy. In passenger cars, the fuel for the fuel cell is hydrogen or a hydrogen compound. Fuel cells for other applications may also have other energy sources.

A fuel cell converts hydrogen into electricity. It converts chemical energy directly into electrical energy. Hydrogen is continuously

Obecnie w praktyce ratowniczej mozemy juz spotkac si? z zasto-sowaniem wodoru jako paliwa w ogniwach paliwowych wytwarzajq-cych prqd do nap?du silnikow elektrycznych lub do zasilania innych odbiornikow, jak np. instalacje oswietleniowe wykorzystywane w sytu-acjach awaryjnych, zasilanie w energie elektrycznq obiektow waznych ze wzgl?du na bezpieczenstwo osob, takich jak szpitale, domy opieki oraz inne obiekty wazne w sytuacjach kryzysowych.

W niektorych krajach stosuje si? juz takze agregaty prqdo-tworcze z nap?dem na ogniwo paliwowe na metanol. Stuzq one do zasilenia w energi? coraz liczniejszych urzqdzen stosowanych przez ratownikow (wentylatory, narz?dzia ratownicze, oswietlenie terenu akcji itp.). Eliminujq one koniecznosc pracy zarowno silnika samochodowego, jak i silnikow spalinowych nap?dzajqcych agregat prqdotworczy, ktore emitujq spaliny i generujq hatas. Wymie-nione czynniki srodowiska pracy ratownikow sq coraz cz?sciej przedmiotem analiz. Poszukuje si? rozwiqzan alternatywnych -w tym takich, ktore nie b?dq utrudniac dtugotrwatych akcji poszu-kiwawczych na gruzowiskach lub w strefach po trz?sieniach ziemi. Nalezy przy tym zaznaczyc, ze ogniwa paliwowe zasilane metano-lem uzyskujq znacznie nizszq moc w porownaniu z ogniwami zasi-lanymi wodorem (zob. tabela 2).

W artykule, w sposob mozliwie syntetyczny, przedstawiono najwazniejsze informacje i wnioski uzyteczne i potrzebne podczas dziatan ratowniczych z udziatem pojazdow z nap?dem wodoro-wym. Dodatkowo obszarem rozwazan obj?to infrastruktur? tech-nicznq i zwiqzane z niq urzqdzenia technologiczne. Rozwoj nowych technologii, w tym nap?dow wodorowych, skutkuje potrzebq doskonalenia zawodowego ratownikow, dostosowywania progra-mow ich ksztatcenia i szkolenia - ze szczegolnym uwzgl?dnieniem niezb?dnej wiedzy, umiej?tnosci, a takze sprz?tu i wyposazenia koniecznych do prowadzenia dziatan ratowniczych. Wychodzqc naprzeciw tej waznej potrzebie, w kolejnych cz?sciach ponizszego artykutu, na podstawie dost?pnych wynikow badan i literatury przedmiotu (wodorowo-tlenowe ogniwa i silniki elektryczne, nap?dy wodorowe), przedstawiono zidentyfikowane zagrozenia, jakie mogq powstawac podczas eksploatacji, awarii i wypadkow, propozycje oceny zagrozen w kontekscie reagowania, a takze szczegotowe arkusze taktyczne proponowane dla wybranych zda-rzen. W podsumowaniu sformutowano wnioski i rekomendacje.

Wodorowo-tlenowe ogniwa paliwowe i silniki elektryczne

Pojazdy z silnikiem tego typu wytwarzajq potrzebnq im energi? elektrycznq z ogniwa paliwowego, ktore produkuje energi? elek-trycznq z nosnika energii, jakim jest wodor. Jest to ogniwo gal-waniczne, do ktorego w sposob ciqgty doprowadzane jest paliwo i utleniacz. Ogniwa wodorowo-tlenowe wyroznia to, ze zwiqzana chemicznie energia paliwa nie jest najpierw spalana, przeksztat-cana w energi? cieplnq i dopiero zamieniana na energi? elek-trycznq, lecz jest przeksztatcana bezposrednio z energii che-micznej w elektrycznq. W samochodach osobowych paliwem dla ogniwa paliwowego jest wodor lub zwiqzek wodoru. Ogniwa paliwowe do innych zastosowan mogq miec rowniez inne zro-dta energii.

supplied to it. The resulting waste product is water. The operating voltage is in the range of 200-650 V [2].

Ogniwo paliwowe przetwarza wodor na pryd elektryczny. Przeksztatca energiç chemiczny bezposrednio w energiç elektryczny. Wodor jest do niego stale doprowadzany. Powstajycym produktem odpadowym jest woda. Napiçcie robocze miesci siç w przedziale 200-650 V [2].

FC boost converter / Konwerter podwyzszajycy napiçcie

Electrical output / Moc elektryczna

Hydrogen supply / Zapotrzebowanie na wodor

Figure 1. Example of connection between a fuel cell (FC) module and external devices (visualization)

Rycina 1. Przyktad potgczenia miçdzy modutem ogniwa paliwowego (FC) a urzgdzeniami zewnçtrznymi (wizualizacja)

Source: Own elaboration based on [3].

Zrodto: Opracowanie wtasne na podstawie [3].

A hydrogen vehicle is an electric vehicle (E) connected to a hydrogen fuel cell system (A-B-C-D). Its fuel cell is fuelled by hydrogen and oxygen (from ambient air), and produces the electricity needed to charge batteries and operate electric motors.

Pojazd na wodor to pojazd elektryczny (E) potyczony z sys-temem wodorowych ogniw paliwowych (A-B-C-D). Jego ogniwo paliwowe zasilane jest wodorem i tlenem (z powietrza atmosfe-rycznego), wytwarza energiç elektryczny niezbçdny do tadowania akumulatorow i obstugi silnikow elektrycznych.

Hydrogen drives and fuel cells

Hydrogen-powered vehicles, based on their use, are divided into two types. On the one hand, hydrogen can be used as an alternative fuel for the internal combustion engine, and on the other, it can be converted into electricity in a fuel cell. This energy is used to power the engine or electric motors. Fuel cells are the most energy-efficient device for extracting energy from fuels. The maximum efficiency of the fuel cell is 60%, which is 37% higher than that of a diesel engine.

Properties of hydrogen

Under standard conditions of temperature and pressure (273.15 K - 0°C / 101.325 kPa - 1 bar), hydrogen:

- is gaseous;

- floats due to its very low relative density - compared to air;

- mixes very quickly with the atmosphere, where it is released;

Napçdy wodorowe i ogniwa paliwowe

Pojazdy napçdzane wodorem, ze wzglçdu na sposob uzyt-kowania, dziely siç na dwa rodzaje. Z jednej strony wodor moze bye stosowany jako alternatywne paliwo dla silnika spalino-wego, a z drugiej moze bye przeksztatcany w energiç elektryczny w ogniwie paliwowym. Energia ta jest wykorzystywana do zasila-nia silnika lub silnikow elektrycznych. Ogniwa paliwowe to najbar-dziej wydajne energetycznie urzydzenie do pozyskiwania energii z paliw. Maksymalna sprawnose ogniwa paliwowego wynosi 60%, a wiçc o 37% wiçcej niz silnika Diesla.

Wlasciwosci wodoru

W standardowych warunkach temperatury i cisnienia (273,15 K -- 0°C / 101,325 kPa - 1 bar), wodor:

- jest gazowy;

- unosi siç ze wzglçdu na swojy bardzo nisky - w porownaniu z powietrzem - gçstosé wzglçdny;

- has a wide range of flammability;

- can be ignited by one of the lowest gas ignition energies (e.g. static electricity, rubbing, shock, heat);

- spontaneous ignition with sudden release is possible.

If the release is the result of a liquid hydrogen leak, the extremely low temperature of the gas can cause the hydrogen cloud to flow horizontally or downward upon immediate release. Condensation of atmospheric moisture can make the cloud visible for a while, even if the hydrogen itself is invisible.

- bardzo szybko miesza siç z atmosfery w której jest uwal-niany;

- ma szeroki zakres palnosci;

- moze zostac zapalony przez jedny z najnizszych energii zaptonu gazu (np. elektrycznosc statyczna, pocieranie, wstrzysy, ciepto);

- mozliwy jest spontaniczny zapton przy nagtym uwolnieniu.

Jezeli uwolnienie jest wynikiem wycieku ciektego wodoru,

to skrajnie niska temperatura gazu moze spowodowac, ze po natychmiastowym uwolnieniu chmura wodoru bçdzie ptynyc poziomo lub w dót. Kondensacja wilgoci atmosferycznej moze sprawic, ze chmura bçdzie przez chwilç widoczna, nawet jesli sam wodór jest niewidoczny.

Table 1. Properties of hydrogen Tabela 1. Wtasciwosci wodoru

Colour / Kolor Colourless / Bezbarwny

Scent/Zapach Odourless / Bezwonny

Melting point / Temperatura topnienia -259°C (solid to liquid) / -259°C (ciato state w ciecz)

Boiling point / Temperatura wrzenia -253°C (liquid to gas) / -253°C (ciecz do gazu)

Self-ignition temperature / Temperatura samozaptonu 560°C

Flammability range / Zakres palnosci 4-77% volume in air / 4-77% obj. w powietrzu

Detonation range / Zakres detonacji 11-59% in air / 11-59% w powietrzu

Relative density, hydrogen/air / Gçstosc wzglçdna, wodór/powietrze 0.07/1

Relative density, air/hydrogen / Gçstosc wzglçdna, powietrze/wodór 14.28/1

Solubility in water / Rozpuszczalnosc w wodzie 1.6 mg/l

Ignition energy / Energia zaptonu 0.017 mJ

Source: Own elaboration based on [2]. Zródto: Opracowanie wtasne na podstawie [2].

Classification, labelling and packaging (CLP) [4]:

H220 - extremely flammable gas.

H280 - contains gas under pressure; may explode when heated.

P210 - keep away from heat, hot surfaces, sparks, open flames and other sources of ignition. Do not burn.

P377 - fire caused by a gas leak: do not extinguish unless leak can be stopped safely.

P381 - eliminate all ignition sources if safe to do so.

P403 - store in a well-ventilated place.

P410+P403 - protect from sunlight. Store in a well-ventilated place.

Klasyfikacja, oznakowanie i pakowanie (CLP) [4]:

H220 - skrajnie tatwopalny gaz.

H280 - zawiera gaz pod cisnieniem; moze wybuchnyc po podgrzaniu.

P210 - przechowywac z dala od ciepta, gorycych po-wierzchni, iskier, otwartego ognia i innych zró-det zaptonu. Nie palic.

P377 - pozar spowodowany nieszczelnosciy gazu: nie gasic, chyba ze wyciek moze byc bezpiecznie zatrzymany.

P381 - wyeliminowac wszystkie zródta zaptonu, jezeli

jest to bezpieczne.

P403 - przechowywac w dobrze wentylowanym miejscu.

P410+P403 - chronic przed swiattem stonecznym. Przechowywac w dobrze wentylowanym miejscu.

Identification characteristics of hydrogen containers

Hydrogen is a colourless and odourless gas that is neither irritant nor toxic. However, in the event of a hydrogen leak, breathing apparatus that isolates the airways should always be used. If the hydrogen ignites, the flame is barely visible and has a combustion temperature of about 2000°C. Measurement of explosive atmospheres is possible with the measuring equipment provided by fire brigade units.

Cechy identyfikacyjne zbiorników na wodór

Wodór jest bezbarwnym i bezwonnym gazem, który nie jest ani drazniqcy, ani toksyczny. Jednak w przypadku wycieku wodoru nalezy zawsze uzywac aparatów powietrznych izolujqcych drogi oddechowe. Jesli wodór siç zapali, ptomien jest ledwo widoczny i ma temperature spalania wynoszqcq ok. 2000°C. Pomiar atmos-fery wybuchowej jest mozliwy za pomocq urzqdzeñ pomiarowych bçdqcych na wyposazeniu jednostek strazy pozarnych.

Figure 2. Hydrogen cylinder kit Rycina 2. Zestaw butli z wodorem

Source / Zrodto: Lecomte L., European Emergency Response Guide, ENSOSP, 2022 [2].

Table 2. Comparison of the properties of hydrogen and other motor fuels Tabela 2. Porownanie wtasciwosci wodoru i innych paliw silnikowych

Hydrogen / Wodór Methane / Metan Gasoline / Benzyna Diesel / Olej napçdowy

Properties / Wtasciwosci Chemical formula / Wzór chemiczny

H2 CH4 C8H18 C8H20

Carbon content [% by weight] / Zawartosc wçgla [% mas.] 0 75 84 86

Calorific value [MJ/kg] / Wartosc opatowa [MJ/kg] 119.9 45.8 43.9 42.5

Density (1 bar & 273 K) [kg/m3] / Gçstosc (1 bar & 273 K) [kg/m3] 0.089 0.72 730-780 830

Volumetric energy content (1 bar & 273 K) [MJ/m3] / Objçtosciowa zawartosc energii (1 bar & 273 K) [MJ/m3] 10.7 33.0 33 x 103 35 x 103

Molecular weight [g/mol] / Masa czqsteczkowa [g/mol] 2.016 16.043 ~110 ~170

Boiling temperature [K] / Temperatura wrzenia [K] 20 111 298-488 453-633

Self-ignition temperature [K] / Temperatura samozaptonu [K] 853 813 ~623 ~523

Minimum ignition energy in air (1 bar, stoichiometric mixture) [mJ] / Minimalna energia zaptonu w powietrzu (1 bar, mieszanka stechiometryczna) [mJ] 0.02 0.29 0.24 0.24

Stoichiometric excess air coefficient [mass] / Stechiometryczny wspótczynnik nadmiaru powietrza [mas.] 34.4 17.2 14.7 14.5

Diffusion coefficient in air (1 bar & 273 K) [m2/s] / Wspótczynnik dyfuzji w powietrzu (1 bar & 273 K) [m2/s] 8.5 x 10-6 1.9 x 10-6 - -

Flammability limits in air [% vol.] / Granice palnosci w powietrzu [% obj.] 4-76 5.3-15 1-7.6 0.6-5.5

Octane rating (R + M)/2 / Liczba oktanowa (R + M)/2 130+ 120+ 86-94 -

Cetane number* / Liczba cetanowa* - - 13-17 40-55

* Cetane number (LC) - a quantity characterising the self-ignition capacity of a liquid fuel in a compression-ignition internal combustion engine, source: PWN Encyclopaedia. / *Liczba cetanowa (LC) - wielkosc charakteryzujgca zdolnosc paliwa ciektego do samozaptonu w ttokowym silniku spalinowym o zaptonie samoczynnym, zrodto: Encyklopedia PWN.

Source / Zródto: Stçpien Z., Urzçdowska W., Tlokowe silniki spalinowe zasilane wodorem - wyzwania, „Nafta-Gaz" 2021, 12, s. 832 [5].

Hydrogen is stored in pressurised composite gas tanks at pressures of around 16 bar and above, either deeply cooled (LH2) or in gaseous form (GH2) at pressures of up to 700 bar. Some of these tanks are installed in the boot or under the vehicle.

The most common way to store hydrogen as a compressed gas or as a cryogenic liquid is in metal or composite cylinders or tanks. Cylinders can vary in size, capacity (20-300 litres) and pressure (20-70 MPa), and in some applications can be bundled or collected in a basket for transport [6]. Hydrogen gas can be compressed to pressures of 20-100 MPa. The main problems with storing hydrogen as a compressed gas are the amount of energy required for the compression process, the inherent safety issues associated with storing hydrogen at such high pressures and the additional cost and weight of the cylinders for this purpose. Problems such as permeation and embrittlement are proportional to gas pressure, so at higher pressures they can be more of a problem. In Europe, most portable cylinders only have a valve as a safety feature [6].

Hydrogen can also be stored in a structure or on the surface of some solid materials. This storage option requires neither high pressure nor low temperatures as with the previous two methods; instead, it offers advantages in terms of material safety.

Fuel cellelectric vehicles (FCVs) have an electric propulsion system powered by a fuel cell that generates electricity through an electrochemical reaction using hydrogen. The key elements of the FCV are:

A - hydrogen refuelling system;

B - hydrogen storage system;

C - hydrogen fuel delivery system;

D - fuel cell system;

E - electric drive and energy management system.

Wodor jest przechowywany w cisnieniowych zbiornikach gazowych z materiatow kompozytowych pod cisnieniem od ok. 16 barow, gt^boko schtodzony (LH2) lub w postaci gazowej (GH2) przy cisnieniu do 700 bar. Niektore z tych zbiornikow sy zainstalowane w bagazniku lub pod pojazdem.

Najpopularniejszym sposobem przechowywania wodoru jako gazu spr^zonego lub jako cieczy kriogenicznej sy metalowe lub kompozytowe butle lub zbiorniki. Butle mogy miec rozne roz-miary, pojemnosci (20-300 l) i cisnienia (20-70 MPa), a w niekto-rych zastosowaniach mogy byc potyczone w wiyzk? lub zebrane w koszu do transportu [6]. Gazowy wodor moze byc spr^zany do cisnienia 20-100 MPa. Podstawowe problemy dotyczyce przechowywania wodoru w postaci spr^zonego gazu to ilosc energii potrzebnej do procesu spr^zania, nieodtyczne kwestie bezpie-czenstwa zwiyzane z przechowywaniem wodoru pod tak wysokim cisnieniem oraz dodatkowe koszty i masa butli przeznaczonych do tego celu. Problemy, takie jak przenikanie i kruchosc, sy pro-porcjonalne do cisnienia gazu, dlatego przy wyzszych cisnieniach mogy stanowic wi^kszy problem. W Europie wi^kszosc butli prze-nosnych posiada jedynie zawor jako element zabezpieczajycy [6].

(H2)

Wodór moze byc równiez przechowywany w strukturze lub na powierzchni niektórych materiatów statych. Ta opcja sktado-wania nie wymaga ani wysokiego cisnienia, ani niskich temperatur, jak w przypadku dwóch poprzednich metod; za to przynosi korzysci w zakresie bezpieczenstwa materiatów.

Pojazdy elektryczne z ogniwami paliwowymi (FCV) majy elek-tryczny uktad nap^dowy zasilany przez ogniwo paliwowe, które generuje energy elektryczny w reakcji elektrochemicznej z wyko-rzystaniem wodoru. Kluczowe elementy pojazdu FCV to:

A - system tankowania wodoru;

B - system magazynowania wodoru;

C - system dostarczania paliwa wodorowego;

D - system ogniw paliwowych;

E - elektryczny uktad nap^dowy i zarzydzania energiy.

■ / í I-:

a) Surface Adsorption / Adsorpcja powierzchniowa

I •• t

/ ■* 1

■ \ t ■* I

!BI

b) Intermetallic Hydride / Hybryda mi^dzymetaliczna

■ t i ■ * *

c) Complex Hydride / Hybryda ztozona

• 0 o»^. ..»e««

t A t • ■ A I

•• •• • e *

« • • •

c) Chemical Hydride / Hybryda chemiczna

Increasing Density / Wzrost g^stosci

i Hydrogen Atom (H) / Atom wodoru (H) ** Hydrogen Molecule (H2) / Cz^steczka wodoru

Figure 3. Examples of materials and compounds suitable for hydrogen storage in the solid state

Rycina 3. Przyktady materiatow i zwiyzkow odpowiednich do przechowywania wodoru w stanie statym

Source / Zrodto: European Train the Trainer Programme for Responders, Lecture 1: Introduction to hydrogen safety for responders [6].

A. Hydrogen Fueling / A. Tankowanie wodoru

Fueling receptacle / Gniazdo tankowania

li ■I I

I TIPRD -y Check Valve / ' Zawór zwrotny ■

V Л t>a—r

L

i I I I I I I I

Hydrogen Storage Container I Zbiornik do przechowywania wodoru

B. Hydrogen Storage I B. Magazynowanie wodoru

C. Hydrogen Delivery I C. Dostarczenie wodoru

D. Fuell Cell System I D. System ogniw paliwowych

Exhaust I Wydech

Cathode Exhaust I Wydech katodowy

Anode Exhaust I Wydech anodowy

Flow Controller I Kontroler przeptywu

Air I Powietrze

Fuel Cell I Ogniwo paliwowe

Blower I Dmuchawa

1 I I I I I I

I I I I I

E. Electric Propulsion Power Management / E. Napçd elektryczny, zarzydzanie energy

Batteries / Akumulatory

Super Ultra Capacitors / Super ultra kondensatory

1

Electric Power Management I Zarzydzanie energiy elektryczny

~Л Г

Drive Motor Controller

& Electric Braking / Kontroler silnika napç-dowego i hamowania elektrycznego

Drive Motor I Silnik napçdowy

Figure 4. Main components of the FCV drive system

Rycina 4. Gtówne elementy systemu napçdowego pojazdu FCV

Source / Zródto: European Train the Trainer Programme for Responders, Lecture 1: Introduction to hydrogen safety for responders [6].

FVC vehicles come in two variants, as:

- hydrogen-only fuel cell vehicle with H2 storage at 700 bar;

- hybrid electric vehicle with battery and H2 range extender, with a 350 bar hydrogen tank.

The hydrogen fuel tanks have a capacity of approximately 80 litres (2 tanks) or 140 litres. This allows 5 to 7 kg of H2 to be stored.

Hydrogen tanks are usually installed transversely at the rear of the car, but can also be installed along the car's centre tunnel. The fuel cells and auxiliary equipment are usually located underneath the passenger compartment along with the energy management system, propulsion engine controller and propulsion engines. Given the size and weight of traction batteries and ultracapacitors, these components are usually mounted in the car to maintain the desired weight balance for proper driving.

For a fuel cell electric vehicle, the main hazard events are:

1. Release of hydrogen from a thermally activated pressure relief device (TPRD) or other device (e.g. rupture of a pipe, loss of integrity of connections), and the consequences are:

a) release of hydrogen from a non-ignited container;

b) hydrogen release with ignition:

- with immediate ignition causing a jet fire,

- with delayed ignition resulting in a flammable cloud and potential vapour cloud explosion in free space,

2. Mechanical rupture of the container causing a shock wave.

Pojazdy FVC wystçpujy w dwóch wariantach, jako:

- pojazd zasilany wytycznie wodorem w ogniwie paliwo-wym z zasobnikiem H2 o cisnieniu 700 bar;

- hybrydowy pojazd elektryczny z akumulatorem i rozszer-zaczem zasiçgu H2, ze zbiornikiem na wodór o cisnieniu 350 barów.

Zbiorniki wodoru paliwa majy pojemnosc ok. 80 l (2 zbiorniki) lub 140 l. Pozwala to na zgromadzenie od 5 do 7 kg H2.

Zbiorniki na wodór sy zwykle instalowane poprzecznie z tytu samochodu, ale mogy byc równiez montowane wzdtuz srodko-wego tunelu samochodu. Ogniwa paliwowe i urzydzenia pomoc-nicze sy zwykle umieszczone pod kabiny pasazersky wraz z sys-temem zarzydzania energiy, sterownikiem silnika napçdowego i silnikami napçdowymi. Bioryc pod uwagç rozmiar i wagç aku-mulatorów trakcyjnych i ultrakondensatorów, komponenty te sy zwykle montowane w samochodzie tak, aby zachowac pozydany réwnowagç masy dla prawidtowego prowadzenia samochodu.

Dla pojazdu elektrycznego z ogniwem paliwowym gtówne zdarzenia powodujyce zagrozenie to:

1. Uwolnienie wodoru z termicznie aktywowanego urzydzenia nadmiarowego (TPRD) lub innego urzydzenia (np. pçkniçcie przewodu, utrata szczelnosci potyczen), a konsekwencje to:

a) uwolnienie wodoru ze zbiornika bez zaptonu;

b) uwolnienie wodoru z zaptonem:

- z natychmiastowym zaptonem wywotujycym pozar strumieniowy,

- z opóznionym zaptonem powodujycym pow-stanie palnej chmury i potencjalny eksplozjç chmury par w wolnej przestrzeni,

2. Mechaniczne rozerwanie zbiornika wywotujyce falç ude-rzeniowy.

Table 3. Duration of tank blowdown for different discharge volumes and diameters

Tabela 3. Czas trwania przedmuchiwania zbiornika dla roznych obj^tosci i srednic wyptywu

Tank capacity / Storage pressure / Duration of blowdown / Czas trwania przedmuchu

Pojemnosc zbiornika sktadowania 0.1 mm 1 mm 2 mm 4 mm

60 l 350 bar 25 h 13 min 20 s 3 min 40 s 52 s

150 l 350 bar 47 h 28 min 10 s 7 min 1 min 40 s

80 l 700 bar 29 h 17 min 10 s 4 min 10 s 56 s

150 l 700 bar 54 h 32 min 20 s 8 min 1 min 50 s

Source: Own elaboration based on [6]. Zrodto: Opracowanie wtasne na podstawie [6].

Table 4. Duration of tank blowdown for different discharge volumes and diameters

Tabela 4. Czas trwania przedmuchiwania zbiornika dla roznych obj^tosci i srednic wyptywu

Thermal effects / Skutki termiczne

Hole diameter / Pressure in the tank / -

Srednica otworu Cisnienie w zbiorniku Flame length / No damage / Pain threshold / 3rd degree burns /

Dtugosc ptomienia Brak szkod Prog odczuwania bolu Poparzenia 3 stopnia

0.1 mm 350 bar 0.2 m 0.7 m 0.6 m 0.4 m

1 mm 350 bar 2.3 m 8 m 7 m 4.6 m

2 mm 350 bar 4.5 m 16 m 14 m 9 m

4 mm 350 bar 9.1 m 32 m 27 m 18 m

0.1mm 700 bar 0.3 m 1 m 0.9 m 0.6 m

1 mm 700 bar 3 m 11 m 9 m 6 m

2 mm 700 bar 6.1 m 21 m 18 m 12 m

4 mm 700 bar 12.1 m 42 m 36 m 14 m

Source: Own elaboration based on [6]. Zrodto: Opracowanie wtasne na podstawie [6].

Threats of FCV gas drives H2

Currently, existing fuel cell buses and trains have hydrogen gas (not LH2) tanks. For FCVs, the main events of concern, are the release of hydrogen from the TPRD or other equipment (e.g. rupture of the cable, loss of tight connections), and the potential consequences are:

1. Tank burst without ignition.

2. Hydrogen release with ignition:

- with immediate ignition causing a jet fire,

- with delayed ignition causing a flammable cloud and a potential vapour cloud explosion,

3. Mechanical rupture of the tank causing a shock wave.

In FCVs, the TPRD outlet is usually located very close to the

ground, while in trains and buses it is on the roof. The location of the TPRD varies for FCV gas trucks with H2, depending on the original design manufacturer.

Hydrogen storage tanks are most often located on the roof of buses and trains, and in the case of trucks they are located on the underside of the frame or chassis. The pressure in storage

Zagrozenia nap^dow FCV gazowe H2

Obecnie istniejyce autobusy i pociygi z ogniwami paliwo-wymi posiadajy zbiorniki na wodor gazowy (nie LH2).

W przypadku pojazdow FCV gtowne zdarzenia, ktorych mozna si? obawiac, to uwolnienie wodoru z TPRD lub innych urzydzen (np. rozerwanie przewodu, utrata szczelnosci potyczen), a poten-cjalne konsekwencje to:

1. Rozerwanie zbiornika bez zaptonu.

2. Uwolnienie wodoru z zaptonem:

- z natychmiastowym zaptonem wywotujycym pozar strumieniowy,

- z opoznionym zaptonem wywotujycym tatwopalny chmur? i potencjalny eksplozj? chmury par,

3. Mechaniczne rozerwanie zbiornika wywotujyce fal? ude-rzeniowy.

W przypadku FCV wylot TPRD zlokalizowany jest najcz?sciej bardzo blisko podtoza, z kolei w pociygach i autobusach znajduje si? na dachu. Lokalizacja TPRD jest rozna dla gazowych ci?za-rowek FCV z H2, zaleznie od producenta oryginalnego projektu.

tanks is typically 350 bar, and they have a larger capacity than FCVs. However, it can be anticipated that the pressure in the tank will be increased up to 700 bar.

The capacity of the tanks is currently about 170 litres (buses, trucks) or 240 litres (trains). The number of hydrogen tanks depends on the designed range. Thus, there can be from 5 to 10 cylinders per bus or rail car.

The fuel supply - H2 ranges from 30 to 45 kg for buses and can reach up to 180 kg for trains [7].

Zbiorniki magazynowe wodoru znajdujy siç najczçsciej na dachu autobusow i pociygow, a w przypadku ciçzarôwek lokalizo-wane sy na dolnej czçsci ramy lub podwozia. Cisnienie w zbiorni-kach magazynowych wynosi zwykle 350 barow, a majy one wiçk-szy pojemnosc niz samochody FCV. Mozna jednak przewidywac, ze cisnienie w zbiorniku bçdzie zwiçkszone nawet do 700 barow.

Pojemnosc zbiornikow wynosi aktualnie ok. 170 l (autobusy, ciçzarôwki) lub 240 l (pociygi). Liczba zbiornikow wodoru zalezy od projektowanego zasiçgu. Na jeden autobus lub jeden wagon kolejowy moze wiçc przypadac od 5 do 10 butli.

Zapas paliwa - H2 wynosi od 30 do 45 kg dla autobusow i moze osiygnyc nawet 180 kg dla pociygow [7].

Hydrogen tanks

Hydrogen storage is a key enabling technology for the development of fuel cell hydrogen (FCH) for applications including stationary, mobile and transportation power generation [8]. There is no one-size-fits-all solution for hydrogen storage, and all those used must be carefully designed to meet the system requirements already specified. For instance, space and weight are critical factors for FCV passenger vehicles, while weight may be a desirable attribute for FC forklifts or for marine applications. NASA has been using liquid hydrogen in space applications for years.

Hydrogen at ambient temperature is not a liquid, so in order to store sufficient quantities for a certain driving range of a vehicle (above 500 kilometres), it is necessary to either compress it to very high pressures (e.g. up to 700 bar in automotive applications) or to cool it significantly to make it a liquid. These extremes of pressure and temperature pose a challenge to the safety of the materials used and if airtightness is lost.

Five types of tanks are used to transport and store hydrogen:

- type I: seamless metal container,

- type II: seamless metal container wrapped with a fibre-resin composite rim,

- type III: metal cladding fully wrapped in fibre-resin composite,

- type IV: polymer liner fully wrapped in fibre-resin composite,

- type V: all-composite tank without liner.

Currently, fuel cell-powered light passenger vehicles typically store up to 6 kg of hydrogen in the vehicle tank needed to provide a driving range of 400-500 km [8]. Hydrogen-powered buses store hydrogen on the roof in several tanks. The fuel cell stack is usually located in the rear engine compartment of the bus. Up to 50 kg of hydrogen can be stored on board the FC bus.

The main safety feature of hydrogen storage systems (in both automotive and stationary applications) are pressure relief devices (PRDs). In case of a fire, a temperature-activated venting device (TPRD) ensures the controlled release of GH2 hydrogen gas from the high-pressure storage tank before its walls are weakened by high temperatures, which could eventually lead to rupture. Therefore, TPRD devices quickly release the entire contents of the container. In case of hydrogen systems, they do not close the tank or allow it to re-pressurize.

Accumulation of hydrogen for long periods of time in rooms such as the garage, workshop room or passenger compartments

Zbiorniki wodoru

Magazynowanie wodoru to kluczowa technologia umozliwia-jyca rozwoj wodorowych ogniw paliwowych (FCH) w zastosowa-niach obejmujycych generowanie energii elektrycznej stacjonar-nie, mobilnie i w srodkach transportu [8]. Nie istnieje uniwersalne rozwiyzanie do magazynowania wodoru, a wszystkie stosowane muszy byc starannie projektowane, aby spetnic okreslone juz wyma-gania systemowe. Na przyktad, przestrzen i waga sy krytycznymi czynnikami dla pojazdow pasazerskich FCV, podczas gdy waga moze byc pozydanym atrybutem dla wozkow widtowych FC lub dla zastosowan morskich. W zastosowaniach kosmicznych NASA od lat wykorzystuje ciekty wodor.

Wodor w temperaturze otoczenia nie jest cieczy, a zatem aby przechowywac ilosci wystarczajyce do pewnego zasiçgu jazdy pojazdu (powyzej 500 km), konieczne jest albo sprçzenie go do bardzo wysokich cisnien (np. do 700 barow w zastosowaniach motoryzacyjnych), albo znaczne schtodzenie w celu uzyskania postaci ciektej. Te ekstremalne wartosci cisnienia i temperatury stanowiy wyzwanie dla bezpieczenstwa stosowanych materia-tow oraz w przypadku utraty hermetycznosci.

Do transportu i magazynowania wodoru stosuje siç piçc rodzajow zbiornikow:

- typ I: bezszwowy metalowy pojemnik,

- typ II: bezszwowy metalowy pojemnik owiniçty obrçczy z kompozytu wtokno-zywica,

- typ III: metalowe oktadziny w petni owiniçte kompozytem z zywicy wtoknistej,

- typ IV: wktadka polimerowa w petni owiniçta kompozytem z zywicy wtoknistej,

- typ V: catkowicie kompozytowy zbiornik bez wyktadziny.

Obecnie lekkie pojazdy pasazerskie napçdzane ogniwami

paliwowymi zazwyczaj przechowujy w zbiorniku pojazdu do 6 kg wodoru potrzebnego do zapewnienia zasiçgu jazdy w zakre-sie 400-500 km [8]. Autobusy zasilane wodorem przechowujy wodor na dachu w kilku zbiornikach. Stos ogniw paliwowych znaj-duje siç zwykle w tylnej komorze silnika autobusu. Na poktadzie autobusu FC mozna przechowywac nawet do 50 kg wodoru.

Gtowny cechy bezpieczenstwa systemow magazynowania wodoru (zarowno w zastosowaniach motoryzacyjnych, jak i stacjonarnych) sy cisnieniowe urzydzenia zabezpieczajyce (PRD). W przypadku pozaru aktywowane termicznie urzydzenie upustowe (TPRD) zapewnia kontrolowane uwolnienie gazowego wodoru GH2 z wysokocisnieniowego zbiornika magazynowego,

of vehicles can lead to asphyxiation due to the displacement of oxygen by hydrogen.

Potential risks associated with storing compressed hydrogen gas on board a vehicle include [8]:

1. Difficulty in identifying hydrogen release as the gas is odourless, colourless and tasteless. No odorous substances can be added to hydrogen.

2. Hydrogen can cause metals to become brittle. This can result in a reduction in the strength of the material and subsequent rupture of the container, leading to hydrogen leakage.

3. Formation of flammable mixtures of hydrogen with oxygen or hydrogen with air.

4. The ingress of a flammable mixture into the ventilation system of a building can lead to deflagration or even detonation.

5. High-pressure hydrogen jets can cut unprotected skin.

6. Overpressure and impulse can lead to: eardrum damage in humans, tank rupture, flying debris, broken glass, etc.

7. The pressure surge phenomenon can cause a garage to collapse in just one second.

8. Hydrogen can easily ignite because its minimum ignition energy (MIE) is 0.017 mJ - 10 times less than other fuels. A static spark can ignite the released hydrogen.

9. When pure hydrogen burns, its flames are invisible in daylight.

10. Hydrogen burns quickly and does not produce smoke.

11. External fire, heat or radiant heat can cause mechanical rupture of the tank due to thermal decomposition of polymeric materials and composite materials. The current fire resistance value is up to 12 minutes before a catastrophic failure occurs.

12. In case of a TPRD failure, the worst-case scenario is possible: rupture of the of the hydrogen tank, producing a fireball, shock waves and burning debris (meaning a catastrophic failure).

The main risk associated with reservoirs is rupture due to pressure build-up caused by a rise in temperature.

To prevent tank rupture due to pressure build-up, each tank is fitted with a thermal relief device (TPRD). The TPRD is designed to open when the ambient temperature reaches 110°C (230°F) and vent hydrogen into the atmosphere.

zanim jego sciany zostany ostabione przez wysokie temperatury, co w konsekwencji moze doprowadzic do jego pçkniçcia. Dlatego urzydzenia TPRD szybko uwalniajy caty zawartosc pojemnika. W przypadku systemów wodorowych nie zamykajy one zbiornika ani nie umozliwiajy ponownego zwiçkszenia w nim cisnienia.

Nagromadzenie wodoru przez dtugi czas w pomieszczeniach, takich jak garaz, pomieszczenie warsztatowe lub przedziaty pasa-zerskie pojazdów, moze doprowadzic do uduszenia z powodu wyparcia tlenu przez wodór.

Potencjalne zagrozenia zwiyzane z przechowywaniem na poktadzie pojazdu sprçzonego wodoru gazowego obejmujy [8]:

1. Trudnosc w identyfikacji uwolnienia wodoru, poniewaz gaz jest bezwonny, bezbarwny i bez smaku. Do wodoru nie mozna dodawac substancji zapachowych.

2. Wodór moze powodowac kruchosc metali. Moze to skut-kowac zmniejszeniem wytrzymatosci materiatu, a w konsekwencji pçkniçciem zbiornika, prowadzyc do wycieku wodoru.

3. Tworzenie siç tatwopalnych mieszanin wodoru z tlenem lub wodoru z powietrzem.

4. Dostanie siç tatwopalnej mieszaniny do systemu wen-tylacyjnego budynku moze prowadzic do deflagracji lub nawet detonacji.

5. Strumienie wodoru pod wysokim cisnieniem mogy prze-ciyc nieostoniçty skôrç.

6. Nadcisnienie i impuls mogy prowadzic do: uszkodzenia btony bçbenkowej u ludzi, pçkniçcia zbiornika, latajycych odtamków, rozbitego szkta itp.

7. Zjawisko skoku cisnienia moze doprowadzic do zawale-nia siç garazu w ciygu zaledwie jednej sekundy.

8. Wodór moze tatwo ulec zapaleniu, poniewaz jego minimalna energia zaptonu (MIE) wynosi 0,017 mJ - czyli 10 razy mniej niz w przypadku innych paliw. Iskra statyczna moze zapalic uwolniony wodór.

9. Gdy pali siç czysty wodór, jego ptomienie sy niewidoczne w swietle dziennym.

10. Wodór spala siç szybko i nie wytwarza dymu.

11. Zewnçtrzny ogien, ciepto lub promieniowanie cieplne mogy spowodowac mechaniczne pçkniçcie zbiornika z powodu rozktadu termicznego materiatów polimero-wych i kompozytowych. Aktualna wartosc odpornosci ogniowej wynosi do 12 minut przed wystypieniem kata-strofalnej awarii.

12. W przypadku awarii TPRD mozliwy jest najgorszy sce-nariusz: pçkniçcie zbiornika wodoru, wytwarzajyce kulç ognia, fale uderzeniowe i ptonyce odtamki (co oznacza katastrofalny w skutkach awariç).

Gtównym zagrozeniem zwiyzanym ze zbiornikami jest ich rozerwanie w wyniku wzrostu cisnienia spowodowanego wzro-stem temperatury.

Aby zapobiec pçkniçciu zbiornika na skutek wzrostu cisnienia, kazdy wyposaza siç w termiczne urzydzenie nadmiarowe (TPRD). Urzydzenie TPRD jest zaprojektowane tak, aby otwierato siç i upuszczato wodór do atmosfery, gdy temperatura otoczenia osiygnie 110°C (230°F).

Identification characteristics of the hydrogen powered vehicle

1. Vehicle markings - not currently required by law. The recommended marking according to the ISO standard is described by the author's team in an article entitled Rescue and firefighting operations during incidents involving alternatively propelled vehicles. Gas propulsion [9].

2. Additional fuel filler flap.

3. Additional fuel level indicator.

4. Outlets above the roof (manufacturer-specific), which can also be used to identify escaping gas through "rattling noises" (the sound of a valve operating).

Cechy identyfikacyjne pojazdu napçdzanego wodorem

1. Oznaczenia pojazdow - nie sy wymagane aktualnie przez prawo. Zalecane oznakowanie zgodnie z normy ISO zostato opisane przez zespot autorski w artykule pt. Dziatania ratow-niczo-gasnicze podczas zdarzen z udziafem pojazdôw z napq-dem alternatywnym. Napqdy gazowe [9].

2. Dodatkowa klapka wlewu paliwa.

3. Dodatkowy wskaznik poziomu paliwa.

4. Otwory wylotowe nad dachem (specyficzne dla produ-centa), ktore mogy byc rowniez wykorzystywane do iden-tyfikacji ulatniajycego siç gazu poprzez „odgtosy grze-chotania" (odgtosy pracy zaworu).

Figure 5. Identification of the propulsion system used on the vehicle Rycina 5. Oznaczenie nap^du zastosowanego w pojezdzie

Source / Zrodto: ix35 FCEV Hundai Emergency Response Guide, https://h2tools.org/sites/default/files/training/training/ix35%20FCEV%20ERG_Eng.pdf [19].

Hydrogen-fuelled internal combustion engine

Currently, there are a small number of hydrogen-powered vehicles on Polish roads. A hydrogen-powered engine is designed similarly to a petrol or diesel engine. Modified internal combustion engines can use hydrogen as an alternative fuel. The aim is to optimise the emission values of the passenger car. In passenger cars, hydrogen is stored in regular gas cylinders, as well as in other manufacturer-specific storage tanks.

Silnik spalinowy zasilany wodorem

Obecnie po polskich drogach jezdzi niewielka liczba pojazdow napçdzanych wodorem. Silnik zasilany wodorem jest skonstru-owany podobnie jak silnik benzynowy lub wysokoprçzny. Zmo-dyfikowane silniki spalinowe mogy wykorzystywac wodor jako paliwo alternatywne. Celem jest optymalizacja wartosci emisji spalin przez samochod osobowy. W samochodach osobowych wodor jest przechowywany w zwyktych butlach gazowych, a takze w innych, specyficznych dla danego producenta zasobnikach.

Air pump system / Zespot pompy Electric powietrza heater / Fuse box under the hood / Grzejnik

Skrzynia bezpiecznikow elektryczny

pod maskq

12 V battery / Akumulator 12 V Drive unit (PDU) / Zespot nap^dowy (PDU)

AC Compressor / Spr^zarka AC

DC-DC converter / Konwerter DC-DC

Fuell cell / Ogniwo paliwowe

Hydrogen supply and hydration system / Systemy zasilania i nawilzania wodoru

Drive motor/gearbox / Napçd/przektadnia

High voltage Fuel cell cables / contractor / Kable wysokiego Stycznik napiQcia ogniwa

paliwowego

Battery voltage High voltage control unit / battery / Jednostka Bateria wysokiego steruj^ca napi^cia

napi^ciem akumulatora

Hydrogen tank / Zbiornik wodoru

Figure 6. Honda's fuel cell vehicle

Rycina 6. Pojazd Honda z ogniwami paliwowymi

Source / Zrodto: Honda Emergency Response Guide [17].

Propulsion of vehicles using fuel cells is already being used in:

1. Passenger cars - hydrogen is stored in on-board compressed hydrogen tanks up to a pressure of 700 bar (there may also be more than one tank, e.g. Toyota Mirai FCV has two 70 MPa tanks).

2. Forklift trucks in industry (forklift applications and infrastructure use hydrogen gas:

- at 200 bar for storage,

- up to 1000 bar for intermediate storage in buffers,

- at 350 bar in forklift tanks).

3. Buses (pressures of up to 350 bar are used in the fuel tanks of buses powered by compressed hydrogen).

4. Motorcycles.

5. Heavy goods vehicles.

6. Maritime vessels.

7. Trains.

8. Airplanes.

Nap?d pojazdow przy wykorzystaniu ogniw paliwowych sto-suje si? juz w:

1. Samochodach osobowych - wodor przechowuje si? w poktadowych zbiornikach spr?zonego wodoru do cisnie-nia 700 bar (moze tez bye wi?cej niz jeden zbiornik np. Toyota Mirai FCV ma dwa zbiorniki 70 MPa).

2. Wozkach widtowych w przemysle (aplikacje i infrastruk-tura wozkow widtowych wykorzystujy gazowy wodor

- przy 200 barach do magazynowania,

- do 1000 barow do posredniego magazynowania w buforach,

- przy 350 barach w zbiornikach wozkow widtowych).

3. Autobusach (w zbiornikach paliwowych autobusow nap?-dzanych spr?zonym wodorem stosuje si? cisnienie do 350 bar).

4. Motocyklach.

5. Samochodach ci?zarowych.

6. Statkach morskich.

7. Pociygach.

8. Samolotach.

r-

Hydrogen storage / Przechowywanie wodoru

High voltage battery / Bateria wysokiego napi^cia

Air conditioning with high voltage battery cooler / Klimatyzacja z wysokonapi^ciowq chtodnicy akumulatora

Main cooling / Gtowne chtodzenie

^^^^^^ x

Brake resistor / Rezystor hamowania

Vapour exhaust / Wylot oparöw

Converters / Konwertery

PEM electrical motor / Silnik elektryczny PEM

Fuel Cell unit / Zespöt ogniwa paliwowego

Elecrical compartment KEB / Przedziat elektryczny KEB

Figure 7. Diagram of a bus powered by fuel cells Rycina 7. Pojazd Honda z ogniwami paliwowymi

Source / Zrodto: Lecomte L., European Emergency Response Guide, ENSOSP, 2022 [2].

Hydrogen fuel tank / Fuel-cell composition / Zbiornik paliwa Zestaw ogniw paliwowych wodorowego

Traction motor/ Silnik trakcyjny

Traction inverter & DC/DC-converter / Przetwornica trakcyjna i przetwornica DC/DC

Auxiliary converter / Konwerter pomocniczy

Battery composition / Zestaw baterii

Figure 8. Main components of a hydrogen train (i Lint)

Rycina 8. Gtowne elementy poci^gu z nap^dem wodorowym (i Lint)

Source / Zrodto: Lecomte L., European Emergency Response Guide, ENSOSP, 2022 [2].

Hydrogen as fuel for fuel cell vehicles

As mentioned earlier, hydrogen is usually stored as a pressurised gas in the tanks of powered vehicles. This pressure can range from 350 bar (buses) to 700 bar (cars).

The vent line can be located on the roof (buses), on the side (forklift trucks) and between the rear wheels (cars). Hydrogen tanks are filled at filling stations through a special filler hole.

Wodór jako paliwo pojazdów z ogniwami paliwowymi

Jak juz wspomniano wczesniej, wodór jest zwykle przecho-wywany jako gaz pod cisnieniem w zbiornikach napçdzanych pojazdów. Cisnienie to moze wynosic od 350 barów (autobusy) do 700 barów (samochody osobowe).

Przewód odpowietrzajycy moze byc zlokalizowany na dachu (autobusy), z boku (wózki widtowe) i miçdzy tylnymi kotami (samochody). Zbiorniki z wodorem napetniane sy na stacjach paliwowych przez specjalny otwór wlewowy.

Figure 9. Connector for hydrogen refuelling Rycina 9. Ztgcze do tankowania wodoru

Source / Zrodto: Merkblatt für die Feuerwehren Bayerns. Alternativ angetriebene Fahrzeuge... [18, s. 13].

Table 5 presents the main risks associated with the use of fuel cells in vehicles, together with an indication of the potential origin of the risk and a description of the circumstances (situations) in which the risk may occur.

Tabela 5 prezentuje gtówne ryzyka zwiyzane ze stosowaniem ogniw paliwowych w pojazdach wraz ze wskazaniem potencjal-nego pochodzenia zagrozenia i opisem okolicznosci (sytuacji), w jakich moze dane ryzyko wystçpowac.

Table 5. Risks associated with the use of fuel cells in vehicles

Tabela 5. Ryzyka zwiyzane ze stosowaniem ogniw paliwowych w pojazdach

Risk I Ryzyko

Origin of the threat I Pochodzenie zagrozenia

Situation I Sytuacja

Electrocution / Porazenie prçdem

Batteries I Baterie

Electric shock due to malfunction, fire, accident, pulling out of water / Porazenie prydem elektrycznym w wyniku nieprawidtowego dziatania, pozar, wypadek, wyciygni^cie z wody

Burns I Oparzenia

Supercapacitors I Superkondensatory

Outflows of molten metal as a result of using an inappropriate

agent (water) to extinguish the fire / Wyptywy stopionego metalu w wyniku uzycia nieodpowiedniego srodka (wody) do gaszenia pozaru

Violent, unquenchable fire / Gwattowny, nie daj^cy siç ugasic pozar

Combustion of metal alloys I Spalanie stopów metali

Batteries are discharged during a fire / Akumulatory ulegajq roztadowaniu podczas pozaru

Poisoning I Zatrucie

Batteries I Baterie

Fire or housing failure (accident) / Pozar lub awaria obudowy (wypadek)

Source: Own elaboration based on [6]. Zrodto: Opracowanie wtasne na podstawie [6].

The following table similarly summarizes the risks associ- W ponizszej tabeli w analogiczny sposob przedstawiono

ated with the use of hydrogen. ryzyka zwiyzane ze stosowaniem wodoru.

Table 6. Risks associated with the use of hydrogen Tabela 6. Ryzyka zwiyzane ze stosowaniem wodoru

Risk / Origin of the threat / Situation /

Ryzyko Pochodzenie zagrozenia Sytuacja

Suffocation / Uduszenie Hydrogen (plain suffocating) / Wodor (zwykty duszycy) Hydrogen leakage in an enclosed space without ignition / Wyciek wodoru w zamkni^tej przestrzeni bez zaptonu

Burns / Oparzenia H2 invisible flame / Niewidoczny ptomien H2 Vehicle fire and TPRD activation / Pozar pojazdu oraz aktywacja TPRD

Shockwave/ Fala uderzeniowa H2 tank burst / Rozerwanie zbiornika H2 Vehicle fire and TPRD / valve damage / Pozar pojazdu oraz uszkodzenie TPRD / uszkodzenie zaworu

Shock wave and heat wave / H2 cloud explosion (UVCE) / H2 leakage and ignition source /

Fala uderzeniowa i fala ciepta Eksplozja chmury H2 (UVCE) Wyciek H2 i zrodto zaptonu

Source: Own elaboration based on [6]. Zrodto: Opracowanie wtasne na podstawie [6].

In order to minimize the indicated risks (hazards) and ensure the safety of use and operation, the following safety devices are currently in use, among others:

1. Hydrogen sensors (not on all models).

2. Electromagnetic shut-off valve on pressurized gas tank. Turning on the ignition opens the valve and hydrogen flows into the engine. If the ignition is turned off again or the airbag computer detects an accident, the valve closes automatically.

3. Protection against overpressure in the tank.

This prevents the H2 tank from bursting due to a large increase in pressure, such as a fire. The overpressure protection is installed so that it is possible to blow the gas outside the passenger compartment. If the vehicle is lying on its side or on the roof, the resulting flame jet may affect emergency services if the pressure relief valve is activated, since normally when the car is on its wheels the gas is discharged through the pressure relief opening on the roof.

W celu minimalizacji wskazanych ryzyk (zagrozen) i zapew-nienia bezpieczenstwa uzycia i eksploatacji stosowane sy aktu-alnie m.in. nastçpujyce urzydzenia zabezpieczajyce:

1. Czujniki wodoru (nie we wszystkich modelach).

2. Elektromagnetyczny zawor odcinajycy na zbiorniku gazu pod cisnieniem. Wtyczenie zaptonu otwiera zawor i wodor ptynie do silnika. Jezeli zapton zostanie ponownie wyty-czony lub komputer poduszek powietrznych wykryje wypa-dek, zawor zamyka siç automatycznie.

3. Ochrona przed nadcisnieniem w zbiorniku.

Zapobiega to rozerwaniu zbiornika H2 na skutek duzego wzrostu

cisnienia, np. w wyniku pozaru. Zabezpieczenie nadcisnieniowe jest tak zainstalowane, ze mozliwe jest wydmuchiwanie gazu poza prze-dziat pasazerski. Jezeli pojazd lezy na boku lub na dachu, powsta-jycy strumien ptomienia moze miec wptyw na dziatanie stuzb ratow-niczych w przypadku aktywacji zaworu nadcisnieniowego, poniewaz w normalnej sytuacji, gdy samochod stoi na kotach, gaz jest odpro-wadzany przez otwor nadcisnieniowy na dachu.

* The illustration does not indicate specific vehicle sensors. It is an exemplary layout/

* Ilustracja nie wskazuje na konkretne czujniki pojazdu. Jest to rozmieszczenie przyktadowe

Figure 10. Possible location of hydrogen sensors on the FCV Rycina 10. Mozliwa lokalizacja czujnikow wodoru w pojezdzie FCV

Source / Zrodto: European Train the Trainer Programme for Responders, Lecture 1: Introduction to hydrogen safety for responders [6].

Refuelling stations - filling up vehicle tanks with hydrogen

The main function of a hydrogen refuelling station (HRS) is to fill the tanks of vehicles (forklifts, buses, cars) powered by fuel cells with hydrogen. Most refuelling stations supply hydrogen gas, which is initially in storage at a pressure of 200 bar, then compressed in high-pressure storage. The vehicle tank is filled by balancing the pressure. It ranges from 450 bar (forklifts, buses) to 1,000 bar (cars). With fuel tank pressures ranging from 350 bar for a forklift and bus to 700 bar for a car.

In order to fill the vehicle's tank as quickly as possible, the hydrogen can be cooled during the process using a cryogenic liquid hydrogen storage system or a refrigeration unit. The distributor can be located in a dedicated building or outdoors.

Risks associated with service stations

At filling stations based on hydrogen gas storage, a semitrailer is generally used as storage. A SWAP system is used, i.e. a "full or empty" exchange. Most trailers consist of 200-barrel steel tubes (i.e. type I tanks) with a capacity of 2 m3 each. To increase capacity, new trailers were designed with Type IV tanks, each with a capacity of 350 litres, allowing storage pressures of up to 700 bar [6].

The following hazardous events (hazards) may occur during the operation of compressed hydrogen tanks at filling stations:

1. Release of hydrogen without ignition.

2. A release through a 1 mm diameter hole is characteristic of an accidental leak caused by a leaky joint or equipment. Diameters of 2, 4 and 6 mm are more representative of TPRD leakage.

3. Release with immediate ignition.

4. Delayed release.

5. Mechanical rupture of the tank.

Risks and their potential consequences for hydrogen trailers and liquid hydrogen refuelling stations:

1. Release without ignition.

2. Release with immediate ignition.

3. Mechanical rupture of the tank.

The dangers caused by hazardous events and their consequences are described in detail in the European Train the Trainer Programme for Respodnders [6]. Editorial limitations do not allow them to be discussed in detail in this article.

The publication cited above also provides nomograms against which it is possible to determine:

1. Hazards and possible damage to people (human) resulting from rupture of a tank during a fire.

2. Hazards and possible damage to persons resulting from the bursting of a self-contained tank during a fire.

3. Hazards and possible harm to people resulting from rupture of a tank under a vehicle in a fire.

Stacje paliw - tankowanie wodoru do zbiornikow pojazdow

Gtowny funkcjy stacji tankowania wodoru (HRS) jest napetnianie wodorem zbiornikow pojazdow (wozkow widto-wych, autobusow, samochodow) zasilanych ogniwami paliwo-wymi. Wiçkszosc stacji tankowania dostarcza wodor gazowy, ktory poczytkowo znajduje siç w magazynie pod cisnieniem 200 barow, nastçpnie jest sprçzany w magazynie wysokiego cisnienia. Zbiornik pojazdu napetniany jest poprzez rownowaze-nie cisnienia. Wynosi ono od 450 barow (wozki widtowe, autobusy) do 1000 barow (samochody). Przy czym cisnienie w zbiorniku paliwa wynosi od 350 barow dla wozka widtowego i autobusu do 700 barow dla samochodu.

Aby jak najszybciej napetnic zbiornik pojazdu, wodor moze byc w trakcie chtodzony za pomocy kriogenicznego systemu przechowywania ciektego wodoru lub agregatu chtodniczego. Dystrybutor moze byc umieszczony w dedykowanym budynku lub na zewnytrz.

Zagrozenia zwi^zane ze stacjami paliw

Na stacjach paliw opartych na magazynowaniu wodoru gazo-wego, z reguty jako magazyn wykorzystywana jest naczepa. Sto-suje siç system SWAP czyli wymianç „petna lub pusta". Wiçkszosc naczep sktada siç z rur stalowych 200-barowych (tj. zbiornikow typu I) o pojemnosci 2 m3 kazda. W celu zwiçkszenia pojemnosci zaprojektowano nowe przyczepy ze zbiornikami typu IV, o pojemnosci 350 l kazdy, co pozwala na osiygniçcie cisnienia przechowywania do 700 barow [6].

W trakcie eksploatacji zbiornikow z wodorem sprçzonym na stacjach paliw mogy miec miejsce nastçpujyce zdarzenia nie-bezpieczne (zagrozenia):

1. Uwolnienie wodoru bez zaptonu.

2. Uwolnienie przez otwor o srednicy 1 mm jest charakte-rystyczne dla przypadkowego wycieku spowodowanego brakiem szczelnosci potyczenia lub sprzçtu. Srednice 2, 4 i 6 mm sy bardziej reprezentatywne dla wycieku TPRD.

3. Uwolnienie z natychmiastowym zaptonem.

4. Uwalnianie z opoznionym zaptonem.

5. Mechaniczne pçkniçcie zbiornika.

Zagrozenia i ich potencjalne konsekwencje dla przyczep z wodorem i stacji tankowania ciektego wodoru:

1. Uwolnienie bez zaptonu.

2. Uwolnienie z natychmiastowym zaptonem.

3. Mechaniczne pçkniçcie zbiornika.

Zagrozenia powodowane przez zdarzenia niebezpieczne oraz ich konsekwencje zostaty opisane szczegotowo w European Train the Trainer Programme for Respodnders [6]. Ograniczenia redak-cyjne nie pozwalajy na ich szczegotowe omowienie w niniejszym artykule.

Przywotana powyzej publikacja zawiera takze nomogramy, w oparciu o ktore mozna okreslic:

1. Zagrozenia i mozliwe szkody dla ludzi (w ludziach) wyni-kajyce z rozerwania zbiornika podczas pozaru.

2. Zagrozenia i mozliwe szkody dla ludzi wynikajyce z roze-rwania samodzielnego zbiornika podczas pozaru.

3. Zagrozenia i mozliwe szkody dla ludzi wynikajyce z roze-rwania zbiornika pod pojazdem w pozarze.

4. Hazards and possible damage to buildings caused by the rupture of a self-contained tank during a fire.

5. Hazards and possible damage to buildings caused by a tank bursting under a vehicle during a fire.

6. Duration of the blowout. This nomogram gives an estimate of the blow-up time of a tank depending on the volume, pressure and size of the discharge opening.

Threat (risk) assessment, response

The three main protective objectives (protection of life, property and the environment) must be pursued in the safest and most effective way possible as the assessment of each incident allows. The emergency commander must take appropriate action, analysing its risks, taking into account the lives, property and environmental situation that can be saved, balanced with the available rescue forces at the time of the operational decision.

Therefore, decision-making strategies can be divided into two main groups, depending on the level of risk:

1. High-risk incidents - if nothing is done, the incident will lead in a short period of time to certain deaths of people, severe damage to infrastructure and/or irreversible environmental effects.

2. Low-risk events - an incidental situation will lead to minor impacts on people, infrastructure and/or reversible environmental impacts over a period of time.

Since strategy is the answer to the question - what goal do I want to achieve? tactics are the answer to that question - how will I achieve this goal (in the safest way)? The use of defined tactics is a direct consequence of the chosen strategy. Tactics is a variable concept, determined at the operational level, depending on the situation occurring at the present time and in the near future. For a specific type of situation, a tactic can be planned as a step-by-step procedure that describes the actions of rescuers. However, it is clear from the general principles that the incident commander always has the opportunity and the obligation to apply the appropriate procedure for each incident, as each incident is different, individual, unique [6].

There are usually two main types of tactics in use - offensive or defensive. Offensive tactics aim to act quickly on the source of the incident to prevent the consequences of the incident. It has the advantage of speed of action, as it concerns the initial phase of operations with the minimum number of rescuers and equipment available. On the other hand, the disadvantage is that it is risky for firefighters - one action can be taken.

An incident begins when an emergency call reaches the services (e.g. via 112). People who report an incident are usually over-stimulated or upset. Despite this, relevant information needs to be gathered:

- type of incident (electrical fault, gas leak, explosion, fire, etc.);

- location;

- number of people killed, injured or at risk.

4. Zagrozenia i mozliwe szkody w budynkach spowodowane pçkniçciem samodzielnego zbiornika podczas pozaru.

5. Zagrozenia i mozliwe szkody w budynkach spowodowane rozerwaniem zbiornika pod pojazdem podczas pozaru.

6. Czas wybuchu. Ten nomogram podaje ocenç czasu przedmuchiwania zbiornika w zaleznosci od objçtosci, cisnienia i wielkosci otworu spustowego.

Ocena zagrozenia (ryzyka), reagowanie

Trzy gtowne cele ochronne (ochrona zycia, mienia i srodowi-ska) muszy byc realizowane w mozliwie najbezpieczniejszy i sku-teczny sposob, na jaki pozwala ocena kazdego zdarzenia. Kie-rujycy akcjy musi podejmowac adekwatne dziatania, analizujyc ich ryzyko, bioryc pod uwagç mozliwe do uratowania zycie, mie-nie i sytuacjç srodowiskowy, zrownowazone dostçpnymi sitami ratowniczymi w momencie podejmowania decyzji operacyjnych.

Strategie przy podejmowaniu decyzji mozna wiçc podzielic na dwie gtowne grupy, zalezne od poziomu zagrozenia:

1. Zdarzenia o wysokim poziomie zagrozenia - jesli nic nie zostanie zrobione, incydent doprowadzi w krotkim czasie do pewnej smierci ludzi, powaznych zniszczen infrastruk-tury i/lub nieodwracalnych skutkow dla srodowiska.

2. Zdarzenia o niskim poziomie zagrozenia - incydentalna sytuacja doprowadzi w dtuzszym czasie do niewielkich skutkow dla ludzi, infrastruktury i/lub odwracalnych skut-kow dla srodowiska.

Poniewaz strategia jest odpowiedziy na pytanie, jaki cel chcç osiygnyc, to taktyka jest odpowiedziy na pytanie - jak osiygnç ten cel (w najbezpieczniejszy sposob)? Stosowanie zdefiniowanej tak-tyki jest bezposredniy konsekwencjy wybranej strategii.

Taktyka jest pojçciem zmiennym, ustalanym na poziomie operacyjnym, w zaleznosci od sytuacji wystçpujycej w chwili obecnej i w najblizszej przysztosci. Dla okreslonego typu sytuacji mozna zaplanowac taktykç jako procedure, ktora krok po kroku opisuje dziatania ratownikow. Jednak z ogolnych zasad wynika, ze dowodca zdarzenia ma zawsze mozliwosc i obowiyzek zastosowania odpowiedniego postçpowania dla kazdego zdarzenia, poniewaz kazde zdarzenie jest inne, indywidualne, nie-powtarzalne [6].

W uzyciu sy zazwyczaj dwa gtowne rodzaje taktyki - ofen-sywna lub defensywna. Taktyka ofensywna ma na celu szybkie oddziatywanie na zrodto zdarzenia, aby zapobiec skutkom jego wystypienia. Jej zalety jest szybkosc podjçcia dziatan, poniewaz dotyczy poczytkowej fazy dziatan przy minimalnej, dostçpnej licz-bie ratownikow i sprzçtu. Natomiast wady jest to, ze jest ryzy-kowna dla strazakow - mozna wykonac jedno dziatanie.

Zdarzenie zaczyna siç w momencie, gdy do stuzb (np. poprzez numer 112) dociera zgtoszenie alarmowe. Osoby, ktore zgtaszajy zdarzenie, sy zazwyczaj nadmiernie pobudzone lub zdenerwo-wane. Pomimo tego nalezy zebrac istotne informacje:

- typ zdarzenia (awaria elektryczna, wyciek gazu, wybuch, pozar itp.);

- miejsce zdarzenia;

- liczba osob zabitych, rannych lub zagrozonych.

The above data enables the duty officer to select the nearest available emergency team and provide useful advice to the person who called. The following steps should be considered when operating with an FCV:

- assess the scene of an incident, so-called 360° reconnaissance;

- look for a rescue card displayed on the outside or inside of the vehicle, or on the Internet to confirm that an FCV is involved in the incident;

- ensure that all passengers can evacuate the vehicle;

- switch off the ignition;

- provide first aid to casualties in a safe place;

- try to extinguish the fire with an extinguisher if the fire is small;

- do not allow unauthorised access to a burning vehicle before the arrival of the fire brigade.

Every rescue operation follows the same step-by-step sequence, i.e.:

- reconnaissance,

- rescue,

- preparation,

- composure,

- supervision,

- clearing the site,

- final inspection.

It should be emphasized that these steps can be implemented simultaneously, depending on the actual situation.

Recommendations for KDR:

1. Confirm vehicle as FCV - identify signage or type of refuelling connection. Refer to latest manufacturer's emergency manual or relevant emergency card.

2. Designate appropriate danger zones.

3. Immobilise the vehicle by putting wheel chocks under the wheels in both directions of the vehicle.

4. Shut down/deactivate the vehicle in accordance with the manufacturer's emergency response guidelines.

5. Switch off the main instrument panel, especially if the vehicle is charged.

6. Ensure that rescuers use breathing apparatus that isolates the airways (especially if white vapours or smoke are present).

7. Use dielectric gloves and insulated tools according to the guidelines.

Powyzsze dane umozliwiajy dyzurnemu wybor najblizszego dostçpnego zespotu ratunkowego i udzielenie przydatnych porad osobie, ktora zadzwonita.

W trakcie dziatan z pojazdem FCV nalezy rozwazyc nastç-pujyce kroki:

- dokonac oceny miejsca zdarzenia tzw. rozpoznanie 360°;

- poszukac karty ratowniczej umieszczonej na zewnytrz lub wewnytrz pojazdu, lub w Internecie, aby potwierdzic, ze w zdarzeniu uczestniczy FCV;

- upewnic siç, ze wszyscy pasazerowie mogy ewakuowac siç z pojazdu;

- wytyczyc zapton;

- udzielic pierwszej pomocy poszkodowanym w bezpiecz-nym miejscu;

- podjyc prôbç ugaszenia pozaru za pomocy gasnicy, jesli pozar jest niewielki;

- nie dopuszczac osob postronnych do ptonycego pojazdu przed przybyciem strazy pozarnej.

Kazda akcja ratownicza przebiega wedtug tej samej sekwencji krok po kroku, tj.:

- rozpoznanie,

- ratowanie,

- przygotowanie,

- opanowanie,

- nadzor,

- oczyszczenie terenu,

- kontrola koncowa.

Nalezy pamiçtac, ze kroki te mogy byc realizowane jednocze-snie, w zaleznosci od rzeczywistej sytuacji.

Zalecenia dla KDR:

1. Potwierdzenie pojazdu jako FCV - zidentyfikowac ozna-kowanie lub rodzaj przytycza do tankowania. Odniesc siç do najnowszej instrukcji postçpowania producenta w sytu-acjach awaryjnych lub odpowiedniej karty ratowniczej.

2. Wyznaczyc odpowiednie strefy zagrozenia.

3. Unieruchomic pojazd, podktadajyc kliny pod kota w dwoch kierunkach pojazdu.

4. Wytyczyc/dezaktywowac pojazd zgodnie z wytycznymi producenta dotyczycymi reagowania w sytuacjach awaryjnych.

5. Wytyczyc gtowny tablicç rozdzielczy, zwtaszcza jesli pojazd jest natadowany.

6. Upewnic siç, ze ratownicy korzystajy z aparatow powietrz-nych, izolujycych drogi oddechowe (zwtaszcza w przypadku obecnosci biatych par lub dymu).

7. Stosowac rçkawice dielektryczne i izolowane narzçdzia zgodnie z wytycznymi.

Incident with hydrogen-powered vehicle / Incydent z pojazdem z nap^dem wodorowym

Figure 11. Diagram of the procedure to be followed by KSRG units when dealing with incidents involving hydrogen-powered vehicles Rycina 11. Schemat post^powania jednostek KSRG podczas dziatan przy wypadkach z udziatem pojazdow z nap^dem wodorowym

Source: Own elaboration (G. Bugaj). Zrodto: Opracowanie wtasne (G. Bugaj).

Detailed tactical sheets proposed for selected events

Figure 14 shows a diagram of how KSRG units should proceed when dealing with accidents involving hydrogen-powered vehicles. Given the current knowledge of hydrogen-related fires, the HyResponder materials cited in this article [10] propose tactical worksheets for incidents involving: passenger cars, buses, forklifts, hydrogen storage trailers, fuelling stations, stationary

Szczegotowe arkusze taktyczne proponowane dla wybranych zdarzen

Na rycinie 14 zostat przedstawiony schemat postçpowa-nia jednostek KSRG podczas dziatan przy wypadkach z udziatem pojazdow z napçdem wodorowym. Bioryc pod uwagç aktu-alny wiedzç na temat pozarow zwiyzanych z wystçpowaniem wodoru, cytowane w niniejszym artykule materiaty HyResponder [10] zawierajy propozycje arkuszy taktycznych dla zdarzen

and mobile power generation units, hydrogen-based energy storage systems. It proposes a tactical approach for 4 types of possible events:

- no leakage, no fire;

- H2 leakage;

- fire in the installation;

- external fire endangering the installation.

The sheets also include intervention sequences for situations:

1. Rescue:

- injured person in nearby FCH,

- suffocation caused by H2 leakage in an enclosed space,

- electrocution,

- burns from H2 leakage.

2. Fire in electrical components of FCH application.

3. Fire threatening FCH installation or H2 storage facility.

4. Ignited H2 leak.

5. Non-ignited H2 leakage.

For each situation, a step-by-step sequence, information on safety points and indicative safety distances in the event of failure of pressure-releasing equipment and protection of the population from the effects of tank explosions are proposed [10].

Based on the cited sources, CNBOP PIB has taken on the task of developing a guide for KSRG rescuers, which will propose intervention strategies depending on situations where hydrogen is or could be the main source of danger.

dotyczycych: samochodów osobowych, autobusów, wózków widtowych, przyczep do transportu przechowywania wodoru, stacji paliw, stacjonarnych i mobilnych jednostek wytwarzania energii, systemów magazynowania energii na bazie wodoru. Pro-ponuje si? tam podejscie taktyczne dla 4 rodzajów mozliwych zdarzen:

- brak wycieku, brak pozaru;

- wyciek H2;

- ogien w instalacji;

- pozar zewn?trzny zagrazajycy instalacji.

W arkuszach zawarte sy takze sekwencje interwencyjne dla sytuacji:

1. Ratowanie:

- poszkodowana osoba w pobliskim FCH,

- uduszenie spowodowane wyciekiem H2 w zam-kni?tej przestrzeni,

- porazenie prydem,

- oparzenia spowodowane wyciekiem H2.

2. Pozar komponentów elektrycznych aplikacji FCH.

3. Pozar zagrazajycy instalacji FCH lub magazynowi H2.

4. Zapalony wyciek H2.

5. Niezapalony wyciek H2.

Dla kazdej z sytuacji proponowana jest sekwencja krok po kroku, informacje o punktach bezpieczenstwa i orientacyjne odlegtosci bezpieczenstwa w przypadku awarii urzydzen uwal-niajycych cisnienie oraz zabezpieczenie ludnosci przed skutkami wybuchu zbiorników [10].

Opierajyc si? na cytowanych zródtach, CNBOP PIB podj?to si? zadania opracowania poradnika dla ratowników KSRG, który b?dzie zawierat propozycje strategii interwencyjnych w zalezno-sci od sytuacji, w których gtównym zródtem zagrozenia jest lub moze bye wodór.

Conclusion

Fuel cells are reliable, durable and require little maintenance. Hydrogen and direct methanol fuel cells (DMFCs) are suitable for mobile applications. The most common types of hydrogen fuel cells are proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and solid oxide fuel cells (SOFCs). The latter are typically used in stationary applications, while PEMFCs - due to their high performance, short response times and small size and weight - are promising for mobile applications. According to many experts, the technology is safe for mobile applications due to its high power density and low operating temperature of around 80°C. It is quiet and produces only a small amount of waste heat. Commercial fuel cell systems for mobile applications have an output of 2.5 to 50 kW with a weight of 28.5 kg and a nominal consumption of 0.06 kg H2/kWh. Integrated hydrogen tank systems ensure that the fuel is available on a continuous basis, thus providing an uninterrupted supply for long periods. With a BO I 300 bar gas cylinder, a 1.5 kW PMFC fuel cell can operate for at least 12 hours [1, p. 39].

Direct methanol fuel cells (DMFCs) use liquid methanol, also supplemented with oxygen from the air, to generate electricity. In

Podsumowanie

Ogniwa paliwowe sy niezawodne, trwate i wymagajy nie-wielkiej konserwacji. Ogniwa paliwowe na wodór i bezposredni metanol (DMFC) nadajy si? do zastosowan mobilnych. Najpopu-larniejszymi typami wodorowych ogniw paliwowych sy ogniwa z membrany protonowymienny (PEMFC) i ogniwa paliwowe ze statym tlenkiem (SOFC). Te ostatnie sy zwykle uzywane w zasto-sowaniach stacjonarnych, natomiast PEMFC - ze wzgl?du na wysoky wydajnosc, krótkie czasy reakcji oraz niewielkie roz-miary i wag? - sy perspektywiczne do zastosowan mobilnych. W opinii wielu ekspertów, dzi?ki wysokiej g?stosci mocy i niskiej temperaturze roboczej wynoszycej ok. 80°C, technologia ta jest bezpieczna w zastosowaniach mobilnych. Jest cicha i wytwa-rza jedynie niewielky ilosc ciepta odpadowego. Komercyjne sys-temy ogniw paliwowych do zastosowan mobilnych majy moc wyjsciowy od 2,5 do 50 kW przy wadze 28,5 kg i nominalnym zuzyciu 0,06 kg H2/kWh. Zintegrowane systemy zbiorników wodoru zapewniajy dost?pnosc paliwa w trybie ciygtym, a tym samym nieprzerwane zasilanie przez dtugi czas. Z butly gazowy BO I 300 bar, ogniwo paliwowe PMFC o mocy 1,5 kW moze pra-cowac przez co najmniej 12 godzin [1, s. 39].

this case, methanol is converted directly into electricity. By-products are waste heat, water and small amounts of CO2. Due to their liquid fuel and light weight, these cells are suitable for remote continuous operation (e.g. in monitoring or measurement scenarios) and for self-sufficient operation in harsh environments. Commercial systems combine a DMFC fuel cell with a battery to power the equipment, with the cell always fully automatically charging the battery. Commercial DMFC systems are available with continuous output power of up to 500 W. The 28 l fuel cartridge provides self-sustaining power to a 50 W receiver for up to 4 weeks - several fuel cells and/or fuel cartridges can be combined if required.

Both PEMFC and DMFC fuel cell systems are suitable for operation with other alternative energy generators, such as solar modules. In such a hybrid combination, the fuel cell switches on automatically only when the solar modules no longer generate enough electricity.

Bezposrednie metanolowe ogniwa paliwowe (DMFC) do gene-rowania energii elektrycznej wykorzystujy ciekty metanol, rowniez uzupetniony tlenem z powietrza. W tym przypadku metanol jest przeksztatcany bezposrednio w energiç elektryczny. Produktami ubocznymi sy ciepto odpadowe, woda i niewielkie ilosci CO2. Dziçki ciektemu paliwu i niewielkiej masie ogniwa te nadajy siç do zdalnej pracy ciygtej (np. w scenariuszach monitorowania lub pomiarow) oraz do samowystarczalnej pracy w trudnych warunkach srodo-wiskowych. Systemy komercyjne tyczy ogniwo paliwowe DMFC z akumulatorem, z ktorego zasilane sy urzydzenia, przy czym ogniwo zawsze w petni automatycznie taduje akumulator. Komercyjne systemy DMFC sy dostçpne z ciygty mocy wyjsciowy do 500 W. Wktad paliwowy 28 l zapewnia samowystarczalne zasi-lanie odbiornika o mocy 50 W przez okres do 4 tygodni - w razie potrzeby mozna potyczyc kilka ogniw paliwowych i/lub wktadow paliwowych.

Zarowno systemy ogniw paliwowych PEMFC, jak i DMFC nadajy siç do pracy z innymi alternatywnymi generatorami energii, np. modutami stonecznymi. W takim hybrydowym potycze-niu ogniwo paliwowe wtycza siç automatycznie tylko wtedy, gdy moduty stoneczne nie wytwarzajy juz wystarczajycej ilosci energii elektrycznej.

Table 8. Advantages and disadvantages of selected fuel cell power technologies for mobile application scenarios Tabela 8. Zalety i wady wybranych technologii zasilania ogniw paliwowych dla scenariuszy zastosowan mobilnych

Type of fuel cell I Rodzaj ogniwa paliwowego

Fuel capacity I Moc paliwa

Type of fuel I Rodzaj paliwa

Advantages I Zalety

Disadvantages I Wady

PEMFC

> 2.5 kW

Environmentally friendly, emission-free, quiet,

no moving parts, low level of waste heat, configurable in accordance with according to power requirements, with green hydrogen, best Hydrogen / environmental balance /

Wodor Przyjazny dla srodowiska, bezemisyjny, cichy,

bez ruchomych czçsci, niski poziom ciepta odpadowego, konfigurowalny zgodnie z wyma-ganiami mocy, z zielonym wodorem, najlepszy bilans srodowiskowy

Need for refuelling, hydrogen gas has to be transported under pressure or in liquefied form and is therefore expensive, special

safety requirements for hydrogen / Koniecznosc uzupetniania paliwa, gazowy

wodor musi byc transportowany pod cisnieniem lub w postaci skroplonej, dlatego jest kosztowny, specjalne wymogi bezpieczenstwa dla wodoru

< 0.5 kW

Environmentally friendly, quiet, smooth and easy to transport transportable fuel, extremely long self-sufficiency, configurable depending on Methanol / depending on power requirements /

Metanol Przyjazne dla srodowiska, ciche, ptynne

i tatwe w transporcie paliwo, wyjqtkowo dtuga samowystarczalnosc, mozliwosc konfiguracji w zaleznosci od zapotrzebowania na moc

Methanol infrastructure still under construction, special transport requirements for methanol, destruction of fuel cell membranes with contaminated methanol / Infrastruktura metanolu wciyz w budowie, specjalne wymagania transportowe dla metanolu, niszczenie membran ogniw paliwowych przy uzyciu zanieczyszczone-go metanolu

Source: Own elaboration (J. Kielin) based on [1]. Zrodto: Opracowanie wtasne (J. Kielin) na podstawie [1].

Examples of fuel cell applications include powering mobile 360° CCTV camera systems with power requirements of 60-120 W during large events. They are used to locate trouble spots and secure evidence of crimes. DMFC fuel cells provide reliable power away from the electrical grid. The self-sufficiency of CCTV systems can be increased, if necessary, by using appropriately sized

Przyktadami zastosowania ogniw paliwowych jest zasilanie mobilnych systemów kamer CCTV 360° o zapotrzebowaniu na moc 60-120 W podczas duzych imprez. Sy one wykorzystywane do lokalizowania miejsc problematycznych i zabezpieczania dowodów przestçpstw. Ogniwa paliwowe DMFC zapewniajy niezawodne zasilanie z dala od sieci elektrycznej. Samowystarczalnosc systemów

DMFC

fuel cartridges. The fuel cell is invisibly and vandal-proofly connected to the battery in the base of the CCTV system. In hybrid mode, a solar module can be added.

The development of the use of alternative drives, the use of new power sources, solutions and technologies is a fact. It should be mentioned that in vehicles with fuel cell technology, for example, the fuel storage - usually hydrogen (trials are underway with methanol as well) - is gaseous, and electricity is generated in the fuel cell. Here, the battery serves as intermediate storage, among other things, to store recovered energy, so it may have less capacity than a battery electric vehicle (BEV).

As of the end of July 2022, 124 hydrogen-powered vehicles were in operation in Poland1. However, a number of forecasts and ventures (such as the hydrogen valleys being created2) are available that show that the number of fuel cell vehicles and devices will grow rapidly in the coming years. According to various estimates, as a result of the development of hydrogen stations, 70 or even 140,000 may arrive on Polish roads by 2030 [14].

The development of this and other technologies and the use of new alternative fuels, along with the increase in the number of vehicles fuelled in this way, will undoubtedly result in numerous and varied challenges for fire protection, as well as the need for rescue operations, in the near future. These changes require systemic preparation and improvement of both the knowledge, skills of rescuers and their equipment.

Another area of application for fuel cells is mobile solutions. Fuel cells, due to their advantages, are already widely used, especially in emergency situations when there is a shortage of power supply from the grid. Fuel cells are completely independent of the weather. Their different types can use different fuels, such as hydrogen, methanol, ammonia or methane. Depending on the fuel used - in the simplest case they emit only water. These solutions are already being tested for rescue purposes, and their mass use may become a reality in the near future.

It is necessary to clarify the technical requirements for equipment for storing and supplying hydrogen to vehicles (passenger vehicles, trucks, buses, trains, airplanes) and technical equipment in plants (such as forklifts or generators for providing electricity in emergency situations, as well as for powering facilities and equipment in situations where power grids are unavailable). Work on these regulations is currently underway. Proposals have been made to amend the Energy Law and some other laws, which implement the provisions of the strategic document entitled Polish Hydrogen Strategy until 2030 with an outlook until 2040.

A wide range of possible scenarios for firefighting units to intervene in high-risk incidents requires adequate preparation of rescue personnel (entry-level rescuers, commanders of rescue units - depot commanders, platoon commanders, rescue managers) and specialists. Therefore, it is urgently necessary to work on the preparation of appropriate education, training and in-service training programs and teaching materials.

1 The data in this paragraph comes from the website https://pspa.com.pl/2022/infor-macja/licznik-elektromobilnosci-samochody-elektryczne-coraz-popularniejsze-mi-mo-spadkow-na-rynku-motoryzacyjnym.

2 Seven hydrogen valleys are currently operating in Poland (dolnoslqska, mazowiecka, podkarpacka, slqsko-malopolska, pomorska, wielkopolska, zachodniopomorska).

CCTV mozna w razie potrzeby zwiçkszyé, stosujyc odpowiedniej wielkosci wktady paliwowe. Ogniwo paliwowe jest w niewidoczny i wandaloodporny sposób podtyczone do akumulatora w podsta-wie systemu CCTV. W trybie hybrydowym mozna dodae modut solarny.

Rozwój wykorzystania nap^dów alternatywnych, stosowania nowych zródet zasilania, rozwiyzan i technologii jest faktem. Nad-mienie nalezy, ze w pojazdach np. z technologiy ogniw paliwowych, magazyn paliwa - zwykle wodoru (trwajy próby z zastoso-waniem równiez metanolu) - jest gazowy, a energia elektryczna wytwarzana jest w ogniwie paliwowym. Akumulator stuzy tu jako magazyn posredni, m.in. do przechowywania odzyskanej energii, dlatego moze miee mniejszy pojemnose niz w przypadku pojazdu elektrycznego na baterie (BEV).

W Polsce na koniec lipca 2022 roku eksploatowano 124 pojaz-dów z napçdem wodorowym1. Dostçpne sy jednak liczne prognozy i przedsiçwziçcia (jak tworzone doliny wodorowe2), które swiad-czy o tym, ze liczba pojazdów i urzydzen napçdzanych prydem z ogniwa paliwowego bçdzie szybko rosta w najblizszych latach. Wedtug róznych szacunków, na skutek rozwoju stacji wodoro-wych do 2030 roku na polskich drogach moze przybye 70, a nawet 140 tys. [14].

Rozwój tej i innych technologii oraz zastosowania nowych paliw alternatywnych, wraz ze wzrostem liczby pojazdów zasila-nych w ten sposób, bez wytpienia skutkowae bçdzie w najbliz-szej przysztosci licznymi, róznorodnymi wyzwaniami dla ochrony przeciwpozarowej, a takze koniecznosciy prowadzenia dziatan ratowniczych. Te zmiany wymagajy systemowych przygotowan i doskonalenia zarówno wiedzy, umiejçtnosci ratowników, jak i ich wyposazenia.

Innym obszarem zastosowania ogniw paliwowych sy rozwiy-zania mobilne. Ogniwa paliwowe ze wzglçdu na swoje zalety znaj-dujy juz szerokie zastosowanie, szczególnie w sytuacjach kryzy-sowych, gdy brakuje dostaw prydu z sieci. Ogniwa paliwowe sy catkowicie niezalezne od pogody. Ich poszczególne typy mogy wykorzystywae rózne paliwa, np. wodór, metanol, amoniak lub metan. W zaleznosci od zastosowanego paliwa - w najprost-szym przypadku emitujy tylko wodç. Te rozwiyzania juz sy testo-wane na potrzeby ratownicze, a ich masowe wykorzystywanie moze stae siç faktem w nieodlegtej przysztosci.

Niezbçdne jest doprecyzowanie wymagan technicznych dla urzydzen do przechowywania i dostarczania wodoru do pojazdów (pojazdy osobowe, samochody ciçzarowe, autobusy, pociygi, samoloty) i urzydzen technicznych w zaktadach (takich jak wózki widtowe czy agregaty prydotwórcze stuzyce do dostarczania prydu w sytuacjach kryzysowych, a takze do zasilania obiektów i urzydzen w sytuacjach braku dostçpu do sieci energetycznych). Aktualnie trwajy prace nad tymi regulacjami. Powstaty propozycje zmian ustawy Prawo energetyczne oraz niektórych innych ustaw, które realizujy zapisy strategicznego dokumentu pt. Polska Strate-gia Wodorowa do roku 2030 z perspektywq do roku 2040.

1 Dane zamieszczone w tym akapicie pochodzy ze strony https://pspa.com.pl/2022/ informacja/licznik-elektromobilnosci-samochody-elektryczne-coraz-popularniejsze--mimo-spadkow-na-rynku-motoryzacyjnym.

2 W Polsce aktualnie dziata siedem dolin wodorowych (dolnoslyska, mazowiecka, podkarpacka, slysko-matopolska, pomorska, wielkopolska, zachodniopomorska).

The above predictions and conclusions justify ongoing research and work, subsequent implementations and solutions.

Currently, fuel cell vehicles are being produced as a possible complement or alternative to electric cars. They have the following advantages:

- fuel cell generates emission-free electricity from hydrogen,

- fuel cell vehicles can be refuelled just as quickly as internal combustion ones,

- fuel cells are lighter than batteries, so they can be widely used in long-haul trucks or buses, giving them greater applicability than battery-only vehicles,

- range of fuel cell vehicles is longer,

- hydrogen is a good energy carrier3,

- hydrogen can be stored for any length of time, and its supply is essentially infinite [15].

This article presents the opportunities presented by the use of hydrogen fuel cells to power vehicles and machinery. The use of hydrogen fuel cells in households is also growing. A case in point is Japan, where fuel cells already provide electricity and heat to more than 400,000 homes, a number that is expected to rise to as many as 5 million by 2030 [16]. It is therefore reasonable to say that hydrogen fuel cells will be used more and more widely in our market as well. Emergency services must be prepared for this, keeping in mind not only the effectiveness of operations, operational and application safety, but also the safety of rescuers. Urgent needs in this area are already being recognized, such as:

- uniform rules of conduct during incidents with liquefied or compressed hydrogen,

- activities to develop and implement into the training practice of KSRG units dedicated training programs for rescuers at the intervention, tactical and strategic levels for those in charge of rescue operations where compressed or liquefied hydrogen may be present,

- measures to promote the proper conduct of users of hydrogen fuel cell vehicles, as well as those using hydrogen fuel cell systems in their households.

Szeroka gama mozliwych scenariuszy interwencji jednostek strazy pozarnych do zdarzen o wysokim zagrozeniu wybuchem wymaga odpowiedniego przygotowania kadr ratowniczych (ratow-nikow na poziomie podstawowym, dowodcow jednostek ratowniczych - dowodcow zastçpu, plutonu, kierujycych dziataniami ratow-niczymi) i specjalistow. Dlatego konieczne jest pilne podjçcie prac nad przygotowaniem odpowiednich programow ksztatcenia, szko-lenia oraz doskonalenia zawodowego i materiatow dydaktycznych.

Powyzsze przewidywania i wnioski uzasadniajy prowadzone badania i prace, kolejne wdrozenia i rozwiyzania.

Obecnie pojazdy z ogniwami paliwowymi sy produkowane jako mozliwe uzupetnienie lub alternatywa dla samochodow elek-trycznych. Posiadajy one nastçpujyce zalety:

- ogniwo paliwowe generuje bezemisyjny energiç elek-tryczny z wodoru,

- ogniwo paliwowe dziata dtuzej niz konwencjonalny akumulator,

- pojazdy z ogniwami paliwowymi mozna tankowac rownie szybko jak te spalinowe,

- ogniwa paliwowe sy lzejsze od akumulatorow, dlatego mogy byc powszechnie wykorzystywane w samocho-dach ciçzarowych lub autobusach w transporcie daleko-bieznym, co daje wiçksze mozliwosci zastosowania niz w przypadku pojazdow wytycznie akumulatorowych,

- zasiçg pojazdow napçdzanych ogniwami paliwowymi jest wiçkszy,

- wodor jest dobrym nosnikiem energii3,

- wodor moze byc przechowywany przez dowolnie dtugi czas, a jego zasoby sy w zasadzie nieskonczone [15].

W niniejszym artykule przedstawiono mozliwosci, jakie stwa-rza stosowanie wodorowych ogniw paliwowych do napçdu pojaz-dow i maszyn. Rosnie takze uzycie wodorowych ogniw paliwowych w gospodarstwach domowych. Przyktadem moze byc Japonia, gdzie ogniwa paliwowe juz dostarczajy energiç elektryczny i ciepto do ponad 400 tys. domow, a do 2030 r. liczba ta ma wzrosnyc az do 5 milionow [16]. Uzasadnione zatem jest twierdzenie, iz wodorowe ogniwa paliwowe stosowane bçdy coraz powszechniej rowniez na naszym rynku. Stuzby ratownicze muszy byc na to przygotowane, majyc na wzglçdzie nie tylko skutecznosc dziatan, bezpieczenstwo eksploatacji i stosowania, ale takze bezpieczenstwo ratownikow. Juz dzis dostrzega siç pilne potrzeby w tym obszarze, takie jak:

- jednolite zasady postçpowania podczas zdarzen z wodorem skroplonym lub sprçzonym,

- dziatania majyce na celu opracowanie i wdrozenie do praktyki szkoleniowej jednostek KSRG dedykowanych programow szkolenia dla ratownikow na poziomach: interwencyjnym, taktycznym i strategicznym dla osob kierujycych dziataniami ratowniczymi, w ktorych moze wystçpowac wodor sprçzony lub skroplony,

- dziatania propagujyce wtasciwe postçpowanie uzytkow-nikow pojazdow z napçdem wodorowymi ogniwami paliwowymi, a takze osob uzytkujycych w swoich gospodarstwach domowych instalacje z takimi ogniwami.

3 The heating value of one kilogram is 33 kilowatt-hours, which is three times the energy value of one liter of diesel or gasoline.

Wartosc opatowa jednego kilograma wynosi 33 kilowatogodziny, co stanowi trzy-krotnosc wartosci energetycznej jednego litra oleju napçdowego lub benzyny.

Definitions and abbreviations

The following are a selection of the most relevant definitions related to the subject of the work. They were also referenced in articles by the author team published in Safety & Fire Technology magazine in issues 2/2022 and 1/2023.

BEV - battery electric vehicle.

FCV - fuel cell car.

FCH - fuel cell hydrogen / hydrogen-powered vehicles.

Fuel cell (FC) - an electrochemical generator that generates electricity by converting chemical energy into electrical energy. In case of a hydrogen-powered FC, oxygen and hydrogen are combined to produce electricity, heat and water. The FC consists of two electrodes [positive (cathode) and negative (anode)] immersed in an electrolyte solution that provides ion transfer in both directions, while the corresponding flow of electrons in the outer circuit provides electrical energy [11].

Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) - at the anode, hydrogen molecules H2 are dissociated into protons H+ and electrons e- under the influence of a catalyst: H2 ^ 2H+ + 2 e-. These protons are guided to the cathode through membranes, while the electrons pass through an external electrical circuit. At the cathode, oxygen molecules O2 are recombined with protons and electrons to form water: 'A O2 + 2H+ + 2e- ^ H2O [7].

Figure 12. Schematic principle of fuel cell functioning

Rycina 12. Zasada dziatania ogniwa paliwowego - schemat

Source Zródto: Lecomte L., European Emergency Response Guide, ENSOSP, 2022

A first responder - is a rescuer (e.g. firefighters, police, medical personnel) who is likely to arrive first at the scene of an accident /incident [7].

Operational risk - the risk of loss resulting from inadequate or unreliable internal procedures, errors in people and systems, or from external events, also including legal risk. The fulfilment of operational risk always involves the loss of key resources or loss of control over those resources [12].

Strategy4- a comprehensive plan of action that includes the goals and methods needed to achieve those goals. It is long-term

4 „Dziat sztuki wojennej obejmujycy przygotowanie i prowadzenie wojny oraz poszczególnych jej kampanii i bitew", „przemyslany plan dziatan w jakiejs dziedzi-nie", Encyklopedia PWN.

Definicje i skroty

Ponizej przedstawiono wybrane, najistotniejsze definicje powiyzane z przedmiotem pracy. Zostaty one przywotane row-niez w artykutach zespotu autorskiego opublikowanych w czaso-pismie „Safety & Fire Technology" w numerach 2/2022 i 1/2023.

BEV - pojazd elektryczny na baterie.

FCV - pojazdy elektryczne z ogniwami paliwowymi.

FCH - wodorowe ogniwo paliwowe / pojazdy zasilane wodorem.

Ogniwo paliwowe (FC) - generator elektrochemiczny, ktory wytwa-rza energy elektryczny poprzez zamian? energii chemicznej na elektryczny. W przypadku FC zasilanego wodorem, tlen i wodor sy tyczone w celu wytworzenia energii elektrycznej, ciepta i wody. FC sktada si? z dwoch elektrod [dodatniej (katoda) i ujemnej (anoda)] zanurzonych w roztworze elektrolitu, ktory zapewnia transfer jonow w obu kierunkach, podczas gdy odpowiedni przeptyw elektronow w obwodzie zewn?trznym zapewnia energi? elektryczny [11].

Ogniwo paliwowe z membrane protonowq (PEMFC) - na ano-dzie czysteczki wodoru H2 sy dysocjowane na protony H+ i elek-trony e- pod wptywem katalizatora: H2 ^ 2H+ + 2 e-. Protony te sy prowadzone do katody przez membrany, a elektrony przecho-dzy przez zewn?trzny obwod elektryczny. Na katodzie czysteczki tlenu O2 sy rekombinowane z protonami i elektronami tworzyc wod?: ' O2 + 2H+ + 2e- ^ H2O [7].

[2].

Osoba udzielajqca pierwszej pomocy - to ratownik (np. strazacy, policja, personel medyczny), który prawdopodobnie przyb^dzie jako pierwszy na miejsce wypadku/incydentu [7].

Ryzyko operacyjne - ryzyko straty wynikajyce z nieodpowiednich lub zawodnych procedur wewn^trznych, bt^dów ludzi i systemów lub ze zdarzen zewn^trznych, obejmujyc takze ryzyko prawne. Spetnianie si? ryzyka operacyjnego zawsze polega na utracie klu-czowych zasobów lub utracie kontroli nad tymi zasobami [12].

Strategia4 - kompleksowy plan dziatania, który obejmuje cele i metody potrzebne do osiygni?cia tych celów. Jest to planowanie

4 „Dziat sztuki wojennej obejmujycy przygotowanie i prowadzenie wojny oraz poszczególnych jej kampanii i bitew", „przemyslany plan dziatan w jakiejs dziedzi-nie", Encyklopedia PWN.

planning that involves selecting resources and allocating resources in a way that ensures the effective achievement of specific goals or outcomes [13].

Thermal pressure relief device (TPRD) - provides a controlled release of GH2 (hydrogen gas) from a high-pressure storage tank before its walls are weakened by high temperature, leading to a catastrophic rupture (burst) [13].

Pressure relief device (PRD) - a safety device that protects a storage tank from failure by releasing some or all of the tank's contents in the event of high temperature, high pressure, or a combination of both [13].

dtugoterminowe, które obejmuje wybieranie srodków i alokaj zasobów w sposób, który zapewnia skuteczne osiygni^cie okre-slonych celów lub rezultatów [13].

Termicznie aktywowane urzqdzenie nadcisnieniowe (TPRD)

- zapewnia kontrolowane uwolnienie GH2 (wodór w postaci gazo-wej) z wysokocisnieniowego zbiornika magazynowego, zanim jego scianki zostany ostabione przez wysoky temperature pro-wadzyc do katastrofalnego p^kni^cia (rozerwania) [13].

Urzqdzenie nadmiarowo-cisnieniowe (PRD) - urzydzenie zabez-pieczajyce, które chroni przed awariy zbiornik magazynowy poprzez uwolnienie cz^sci lub catej zawartosci zbiornika w przy-padku wysokiej temperatury, wysokiego cisnienia lub kombinacji obu tych czynników [13].

Figure 13. Membrane Electrode Assembly (MEA) Rycina 13. Zespot elektrody membranowej (MEA)

Source / ZrOdto: Lecomte L., European Emergency Response Guide, ENSOSP, 2022 [2].

Literature / Literatura

[1] Ledergerber B., Pinkwart K., Gerber T., Energieversorgung im Einsatz. Mobiler Strom für Krisenszenarien, „Crisis Prevention" 2023, 2.

[2] Lecomte L., European Emergency Response Guide, ENSOSP 2022, https://hyresponder.eu/wp-content/uploads/2023/05/ Final-English-EERG-December-2022_VFinal.pdf [dost^p: 01.03.2023].

[3] FC module, portal internetowy Global Toyota, https:// global.toyota/en/album/images/34799439/ [dost^p: 01.03.2023].

[4] Rozporzydzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1272/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie klasyfika-cji, oznakowania i pakowania substancji i mieszanin, zmie-niajyce i uchylajyce dyrektywy 67/548/EWG i 1999/45/ WE oraz zmieniajyce rozporzydzenie (WE) nr 1907/2006 (Dz. U. UE. L. 353 z 2008, s. 1 z pozn. zm.).

[5] St^pien Z., Urz^dowska W., Tfokowe silniki spalinowe zasi-lane wodorem - wyzwania, „Nafta-Gaz" 2021, 12, 830-840, https://doi.org/ 10.18668/NG.2021.12.06.

[6] European Train the Trainer Programme for Responders, Lecture 1: Introduction to hydrogen safety for responders, https://ctif. org/hyresponder-course-material-part-1 [dost^p: 18.09.2023].

[7] European Hydrogen Train the Trainer Programme for Respon-ders, https://hyresponder.eu/e-platform/training-materials [dost^p: 01.03.2023].

[8] Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, http:// energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-storage [dost^p: 01.09.2023].

[9] Kielin J., Zboina J., Bugaj G., Zalech J., Byk D., Dziatania ratow-niczo-gasnicze podczas zdarzen z udziafem pojazdöw z napq-dem alternatywnym. Napqdy gazowe, SFT Vol. 61 Issue 1, 2023, pp. 6-31, https://doi.org/10.12845/sft.61.1.2023.1.

[10] Lecomte L., European Train the Trainer Programme for Responders, Deliverable 1.3 Account of scenarios and operational emergency planning and response strategies and tactics, 2021, https://hyresponder.eu/wp-content/ uploads/2022/01/D1.3-Account-of-scenarios-and-opera-tional-emergency-planning-and-response-strategies-and--tactics.pdf [dost^p: 25.09.2023].

[11] Bezpieczenstwo eksploatacji urzqdzen, instalacjii sieci gazo-wych, https://grupasilesia.com.pl/files/1714/1890/8208/ Materialy_do_pobrania_-_g3.pdf [dost^p: 01.10.2023].

[12] https://pl.wikipedia.org/wiki/Ryzyko_operacyjne [dost^p: 18.09.2023].

[13] Internetowa Encyklopedia PWN, https://encyklopedia.pwn.pl/.

[14] Licznik Elektromobilnosci: samochody elektryczne coraz popularniejsze mimo spadköw na rynku motoryzacyjnym, wpis na portalu internetowym PSPA, https://pspa.com. pl/2022/informacja/licznik-elektromobilnosci-samocho-dy-elektryczne-coraz-popularniejsze-mimo-spadkow-na--rynku-motoryzacyjnym [dost^p: 18.09.2023].

[15] Wasserstoffautos mit Brennstoffzelle So steht's um die Zukunft von Wasserstoffautos, artykut na portalu AutoBild, https://www.autobild.de/artikel/wasserstoffautos-brenn-stoffzelle-fuel-cell-20492755.html [dost^p: 18.09.2023].

[16] Grandt M., Megatrend Wasserstoff!: Gestalten Sie Ihre ganz persönliche Energiewende, Kopp Verlag, 2022.

[17] Honda Emergency Response Guide, https://www.nfpa. org/Training-and-Events/By-topic/Alternative-Fuel-Vehic-le-Safety-Training/Emergency-Response-Guides/Honda [dost^p: 18.09.2023].

[18] Merkblatt für die Feuerwehren Bayerns. Alternativ angetriebene Fahrzeuge, Staatliche Feuerwehrschulen, 2018.

[19] ix35 FCEV Hundai Emergency Response Guide, https:// h2tools.org/sites/default/files/training/training/ix35%20 FCEV%20ERG_Eng.pdf [dost^p: 18.09.2023].

SEN. BRIG. JACEK ZBOINA, D.SC. - Deputy Director for Certification and Acceptance at CNBOP-PIB. He graduated from the Main School of Fire Service, the Warsaw School of Economics and the Polish Naval Academy in Gdynia. In 2023 he obtained habilitation in the field of social sciences in the discipline of health sciences at the Faculty of Command and Naval Operations of the Naval Academy in Gdynia. He worked as Fire Risk Surveyor under the Chief Commandant of the State Fire Service. His research and professional interests include safety, fire protection, technical fire security systems, and compliance assessment. He is the author or co-author of several dozen scientific and specialist papers on safety, fire protection, technical security systems, product testing and certification, the practical use of new technologies, and the development of innovations. He has been involved in the implementation and management of research and research & development projects.

SEN. BRIG. (RETD.) JAN KIELIN, M.SC. ENG. - he graduated from the School of Fire Service Officers in Warsaw and the Higher School of Fire Service Officers in Warsaw. In 1975 he became a licensed fire risk surveyor. He has authored many publications and translations on fire protection.

SEN. BRIG. (RETD.) GRZEGORZ BUGAJ, PH.D. ENG. - a graduate of the Fire University (Apoz). He completed postgraduate studies in the areas of: Safety and Protection of Man in the Work Environment (Central Institute for Labour Protection in Warsaw), Emergency Medicine (Medical Academy in Poznan), Safety of Nuclear Energy (Main School of Fire Service), CBRN security manager (Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Lodz). Long-time commander of the Specialized Chemical and Ecological Rescue Group and member of the "CBRNDet Module" of the European Civil Protection Mechanism. Former Vice-Chancellor-Deputy Commandant for Operations at the Main School of Fire Service.

SEN. BRIG. JACEK ZALECH, M.SC. ENG. - a graduate of the Main School of Fire Service in Warsaw, as well as postgraduate studies in emergency management. He also completed postgraduate Executive Master of Business Administration (MBA). He is an officer with 28 years of experience. He currently serves at the National Headquarters of the State Fire Service as Director of the Bureau of Operations Planning. Author or co-author of documents affecting the safe conduct of rescue operations.

ST. BRYG. DR HAB. INZ. JACEK ZBOINA - Z-ca Dyrektora ds. Certyfika-cji i Dopuszczeñ CNBOP-PIB. Absolwent Szkoty Gtównej Stuzby Pozarni -czej, Szkoty Gtównej Handlowej w Warszawie oraz Akademii Marynarki Wojennej w Gdyni. W 2023 roku uzyskat stopien doktora habilitowanego w dziedzinie nauk spotecznych w dyscyplinie nauk o bezpieczenstwie na Wydziale Dowodzenia i Operacji Morskich Akademii Marynarki Wojennej w Gdyni. Rzeczoznawca Komendanta Gtównego PSP ds. zabezpie-czen przeciwpozarowych. Jego zainteresowania badawcze oraz praca zawodowa obejmujg: bezpieczenstwo, ochronç przeciwpozarowg, tech-niczne systemy zabezpieczen przeciwpozarowych oraz ocenç zgod-nosci. Autor i wspótautor kilkudziesiçciu publikacji naukowych oraz branzowych w zakresie bezpieczenstwa, ochrony przeciwpozarowej, technicznych systemów zabezpieczen, badan, testowania i certyfikacji wyrobów, a takze wykorzystania w praktyce nowych technologii i tworze-nia innowacji. W dziatalnosci badawczej i zawodowej uczestniczy w pra-cach w projektach badawczych i badawczo-rozwojowych - zarówno w roli wykonawcy, jak i kierownika.

ST. BRYG. W ST. SP. MGR INZ. JAN KIELIN - absolwent Szkoty Ofice-rów Pozarnictwa w Warszawie oraz Wyzszej Oficerskiej Szkoty Pozar-niczej w Warszawie. W roku 1975 uzyskat uprawnienia rzeczoznawcy do spraw zabezpieczen ppoz. Autor wielu publikacji oraz ttumaczen z zakresu ochrony przeciwpozarowej.

ST. BRYG. W ST. SP. DR INZ. GRZEGORZ BUGAJ - absolwent Akademii Pozarniczej. Ukonczyt studia podyplomowe na kierunkach: Bezpieczenstwo i ochrona cztowieka w srodowisku pracy (Centralny Insty-tut Ochrony Pracy w Warszawie), Medycyna ratunkowa (Akademia Medyczna w Poznaniu), Bezpieczenstwo energetyki jgdrowej (Szkota Gtówna Stuzby Pozarniczej), CBRN security manager (Wydziat Biologii i Ochrony Srodowiska, Uniwersytet tódzki). Wieloletni dowódca Specja-listycznej Grupy Ratownictwa Chemiczno-Ekologicznego oraz cztonek „Modutu CBRNDet" w ramach europejskiego mechanizmu ochrony lud-nosci. Byty Prorektor-Zastçpca Komendanta ds. Operacyjnych Szkoty Gtównej Stuzby Pozarniczej.

ST. BRYG. MGR INZ. JACEK ZALECH - absolwent Szkoty Gtównej Stuzby Pozarniczej w Warszawie, a takze studiów podyplomowych z zakresu zarzgdzania w stanach zagrozen. Ukonczyt równiez studia podyplomowe Executive Master of Business Administration (MBA). Jest oficerem z 28-letnim doswiadczeniem. Obecnie petni stuzbç w Komendzie Gtównej Panstwowej Strazy Pozarnej na stanowisku Dyrektora Biura Planowania Operacyjnego. Autor lub wspótautor

In particular, these are: standard rules for dealing with incidents involving acetylene cylinders, standard rules for dealing with incidents involving electric passenger vehicles, standard rules for dealing with incidents following a construction disaster.

DAMIAN B^K, M.SC. ENG. - a graduate of the Military University of Technology, Faculty of Electronics, field of study: electronics and telecommunication. An engineering and technical specialist at Certification Department at Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute (CNBOP-PIB).

dokumentow majycych wptyw na bezpieczenstwo prowadzenia dziatan ratowniczych. Sy to w szczegolnosci: standardowe zasady post^powania podczas zdarzen z udziatem butli z acetylenem, standardowe zasady post^powania podczas zdarzen z samochodami oso -bowymi z nap^dem elektrycznym, standardowe zasady post^powa-nia po wystypieniu katastrofy budowlanej.

MGR INZ. DAMIAN B^K - absolwent Wojskowej Akademii Technicz-nej na wydziale Elektroniki na kierunku elektronika i telekomunika-cja. Specjalista inzynieryjno-techniczny w Jednostce Certyfikujycej Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpozarowej - Pan-stwowego Instytutu Badawczego.

Ttumaczenie na j^zyk angielski artykutow naukowych (takze ich streszczen), w tym artykutow recenzyjnych, w potroczniku „Safety & Fire Technology" - zadanie finansowane ze srodkow Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach programu „Rozwoj Czasopism Naukowych" (umowa nr RCN/SP/0560/2021/1).

^Miniiterstwo

Edukacji i Nauki -