1.1Doel van de richtlijn

Het doel van deze PGS-richtlijn is om vast te leggen met welke maatregelen de risico's van de installatie voor de productie van waterstof door elektrolyse te beheersen zijn. Deze maatregelen zijn gebaseerd op een risicobenadering die uitgaat van de scenario's die zich voor kunnen doen. Op basis van de scenario's zijn doelen geformuleerd waarmee wordt beoogd een aanvaardbaar veiligheidsniveau te creëren. Uit de doelen zijn vervolgens de maatregelen afgeleid. Deze maatregelen verkleinen de kans op een incident, of voorkomen of beperken de nadelige gevolgen van een incident. Informatie over de risicobenadering staat in Hoofdstuk 3 van deze richtlijn.

1.2Toepassingsbereik van de richtlijn Normatief

PGS 40 is van toepassing op een installatie voor de productie van waterstof door elektrolyse van watermoleculen (hierna: installatie). Bij elektrolyse worden watermoleculen, onder invloed van elektrische spanning, gesplitst in waterstof en zuurstof.

Onderdeel van de installatie voor de productie van waterstof zijn in elk geval de elektrolyser (inclusief separatoren), de nabehandeling, de bufferopslag, de compressor, de aangesloten opslag van het geproduceerde waterstof en zuurstof en procesleidingen en appendages. Ook het vullen van een mobiele opslagvoorziening is onderdeel van de installatie. Een vereenvoudigd voorbeeld van de installatie staat in afbeelding 1.

Voor de productie van waterstof zijn er verschillende typen elektrolyser. Deze zijn gebaseerd op de volgende technieken:

• alkaline water elektrolysis (AWE)
• proton exchange membrane (PEM)
• anion exchange membrane (AEM)
• solid oxide electrolyser cell (SOEC)

Deze richtlijn is van toepassing op alle installaties met deze technieken voor de elektrolyse van watermoleculen. Deze vier technieken zijn beschreven in Hoofdstuk 2.

De productie van waterstof door elektrolyse gebeurt zowel op grote industriële schaal als op kleinere schaal. Deze richtlijn is van toepassing op eeninstallatie met een totale hoeveelheid waterstof van meer dan 1 kg. Het kan gaan om bemande en onbemande installaties.

Deze ondergrens van 1 kg is gebaseerd op het RIVM rapport 'Effecten van waterstofexplosies'. Uit dit rapport blijkt dat de effecten van waterstofexplosies bij een hoeveelheid van 1 kg zeer beperkt zijn. Bij een explosie van 1 kg waterstof kan op maximaal 35 meter lichte schade ontstaan. Deze afstand gaat uit van het vrijkomen van een geclusterde hoeveelheid van 1 kg waterstof. Omdat de waterstof verspreid in de installatie aanwezig is, zal de effectafstand kleiner zijn.

Tot een hoeveelheid van 1 kg waterstof is deze PGS-richtlijn niet van toepassing, maar er kunnen wel andere regels gelden, zoals de Arbowetgeving.

Afbeelding 1 – Vereenvoudigd voorbeeld installatie

De volgende activiteiten vallen buiten het toepassingsbereik van deze richtlijn:

• elektrolyse van een andere stof dan watermoleculen;
• omzetten wisselspanning naar gelijkspanning;
• het proces om zuiver water te maken;
• het omzetten van gasvormig waterstof in vloeibaar waterstof;
• de afvoer van waterstof via transportleidingen;
• andere activiteiten met zuurstof dan de opslag van zuurstof, bijvoorbeeld compressie, reinigen, vloeibaar maken, verladen, transporteren;
• de opslag van waterstof die niet is aangesloten op de installatie.

Deze richtlijn gaat niet in op de emissies naar bodem, water en lucht. Eisen over emissies naar bodem, water en lucht staan in de regels op grond van de Omgevingswet. Wel zijn bodem-, water- en luchtaspecten genoemd als dit consequenties heeft voor de veiligheid van werknemers en voor de veiligheid van de omgeving. Een voorbeeld is een plas met gevaarlijke stoffen. Dit heeft niet alleen risico’s voor de bodem maar de gevaarlijke stof kan ook uitdampen of in brand raken en schadelijke effecten hebben op de veiligheid van werknemers of de omgeving. De maatregel van een lekbak heeft dan meerdere doelen. De richtlijn gaat niet in op de aanpak, die nodig is om tot beheersing van de gevaren voor de gezondheid op de lange termijn te komen.

1.3Relatie met wet- en regelgeving

Wettelijke basis

Deze PGS-richtlijn geeft een nadere uitwerking van wettelijke voorschriften op grond van de Omgevingswet, de Arbeidsomstandighedenwet en de Wet veiligheidsregio’s.

InHoofdstuk 5 staat een toelichting op de relatie met deze wetgeving.

Direct werkende wetten en regels

Naast de eisen in deze PGS-richtlijn zijn er ook andere wetten en regels waaraan een activiteit moet voldoen. Een voorbeeld daarvan is de Warenwet met bijbehorende Warenwetbesluiten. Bijlage B bij deze PGS-richtlijn bevat meer informatie over de wet- en regelgeving die van toepassing kan zijn op de activiteit uit deze PGS-richtlijn.

Deze PGS-richtlijn bevat naast de PGS-eisen (in blauwe kaders) ook een aantal maatregelen (in oranje kaders) waaraan een bedrijf op grond van andere wetten en regels al moet voldoen. Dit is om de PGS-richtlijn beter leesbaar en toepasbaar te maken. Dit geeft voor een bepaald onderwerp een vollediger beeld van maatregelen die invulling geven aan de doelen.

Deze maatregelen die al zijn verankerd in direct werkende wetten en regels, hebben een aparte status binnen deze PGS-richtlijn. Een bedrijf moet op grond van deze andere wetten en regels al aan deze maatregelen voldoen.

Richtlijn industriële emissies

Op 15 juli 2024 is een wijziging van de Europese Richtlijn industriële emissies (RIE) gepubliceerd. Hierin is elektrolyse voor de productie van waterstof aangewezen als ippc-installatie als de productiecapaciteit meer is dan 50 ton per dag (capaciteit van ongeveer 100 MW). De richtlijn geldt voor alle lidstaten van de Europese Unie. Lidstaten moeten binnen twee jaar deze wijziging van de RIE implementeren in nationale wetgeving.

1.4Bestaande activiteiten

In Hoofdstuk 7 staan maatregelen. Deze maatregelen geven een invulling aan de stand van de techniek en de stand van de wetenschap en professionele dienstverlening. De maatregelen gelden zowel voor bestaande als voor nieuwe activiteiten. Er zijn geen specifieke implementatietermijnen gesteld voor bestaande installaties. Deze PGS-richtlijn beschrijft de stand van de techniek. De verwachting is dat bestaande situaties voldoen aan de maatregelen. Als een bestaande situatie nog niet zou voldoen aan een maatregel, dan moet degene die de activiteit verricht zorgen dat wel aan de maatregelen wordt voldaan. De termijn die hiervoor gegeven wordt verschilt per situatie en wordt bepaald door de toezichthouder.

1.5Gebruik van normen

Als deze PGS-richtlijn verwijst naar een norm (zoals NEN, EN of ISO) of een ander normdocument of een andere specificatie, gaat het om de publicatie, inclusief wijzigings- of correctiebladen, zoals die op het moment van de publicatie van deze PGS-richtlijn luidde. De normdocumenten staan in Bijlage A van deze PGS-richtlijn.

Normen, zoals NEN, EN of ISO of andere normdocumenten of specificaties, worden periodiek opnieuw beoordeeld en zo nodig herzien. De veranderingen zijn vaak beperkt. Wanneer alle bestaande bedrijven toch direct aan de nieuwste editie moeten voldoen, kan dat grote (financiële) gevolgen hebben. In Bijlage A staat daarom bij de normen waar deze PGS-richtlijn naar verwijst, ook een jaartal. Het gaat om de editie van de norm met dat jaartal, inclusief wijzigings- en correctiebladen. Dat betekent dat deze editie blijft gelden zolang de PGS-richtlijn op dit punt niet is gewijzigd.

Uitzondering voor normen via andere wetten en regels

Soms zijn normen rechtstreeks van toepassing. Bijvoorbeeld omdat andere wetten en regels naar een norm verwijzen. Dat geldt bijvoorbeeld voor normen die horen bij bindende Europese regels. Voor deze normen geldt dat de editie die in die wetten en regels staat, bepalend is.

NTA 8221 Veiligheid industriële elektrolysers

Op [datum] is NTA 8221 vastgesteld. NTA staat voor Nederlandse technische afspraak. De volledige titel luidt: Elektrolysesystemen op industriële schaal voor de productie van waterstof uit constante en variabele energiebronnen. De NTA is bedoeld voor energiebedrijven, fabrikanten van elektrolysers, procestechnologen, veiligheidskundigen, inspecteurs en overheden. [pm invoegen informatie]

2.1Inleiding

Dit hoofdstuk bevat informatie over het proces in de installatie voor de productie van waterstof door elektrolyse van water [hierna: installatie] en de vier technieken van elektrolyse. Daarnaast staat in dit hoofdstuk informatie over de gevaren van waterstof en zuurstof in relatie tot de productie van waterstof.

De productie van waterstof brengt risico’s met zich mee. De grootste risico’s treden op als gevolg van het ongecontroleerd vrijkomen van waterstof of zuurstof en het onbedoeld met elkaar in contact komen daarvan. Het ongecontroleerd vrijkomen van waterstof of zuurstof vindt plaats vanuit de installatie. Het onbedoeld in contact komen van waterstof met zuurstof gebeurt vooral intern in de stack en de separatoren.

De effecten zijn met name afhankelijk van de hoeveelheid waterstof en zuurstof, de druk en temperatuur waarbij waterstof en zuurstof vrijkomen.

2.2Het proces binnen de installatie

Bij elektrolyse wordt water, onder invloed van elektrische spanning, ontleed in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂). De waterstof zet zich af op de kathode, terwijl zuurstof wordt gevormd op de anode. Om de elektrische lading te kunnen uitwisselen, wordt gebruik gemaakt van een geleidende membraan of diafragma.

De basiseenheid van een elektrolyser is de cel waar de elektrolyse plaatsvindt. De cel bestaat uit een membraan of diafragma met daarop aangebrachte elektrodes (anode en kathode), ingekapseld tussen twee metalen platen, waar water of elektrolyt langs wordt gevoerd. Het geheel staat onder elektrische spanning en mechanische druk. Een elektrolyser kan bestaan uit meerdere cellen, die elk afzonderlijk de elektrolyse kunnen uitvoeren. Eén of meerdere cellen vormen samen een stack.

Het gas-vloeistofmengsel uit de stack wordt in twee separatoren gescheiden, één voor zuurstof en één voor waterstof. Het is mogelijk om elke stack apart te voorzien van separatoren, maar meerdere stacks kunnen ook zijn aangesloten op dezelfde separatoren.

Nabehandeling

Bijna altijd wordt de waterstof nabehandeld om zuurstof en waterdamp of waterdruppels uit het gas te verwijderen. Dit is nodig om te voldoen aan de eisen van de gebruiker van de waterstof.

Compressie

Het geproduceerde waterstof wordt op druk gebracht (comprimeren). Het doel van compressie is:

• compensatie van drukverlies door transport;
• gecomprimeerd waterstof vraagt minder ruimte voor opslag en transport.

Afhankelijk van de noodzakelijke drukverhouding, waterstofkwaliteit en het noodzakelijke regelbereik zijn verschillende typen compressoren (compressietechnieken) beschikbaar.

Opslag en transport

De geproduceerde waterstof kan worden opgeslagen in een opslagtank of een mobiele opslagvoorziening, zoals een tubetrailer of flessenbatterij. De geproduceerde waterstof kan ook met leidingen worden afgevoerd. Dit geldt ook voor zuurstof. In de praktijk wordt zuurstof vaak afgeblazen, behalve als het in de directe omgeving kan worden gebruikt.

Het vullen van tubetrailers gebeurt in een zogenoemd ‘waterstofvulcentrum’ (Bijlage D). Het proces omvat het ontvangen van waterstof, het comprimeren ervan tot de noodzakelijke druk en het vervolgens in de tubetrailer doseren voor distributie. Een doseersysteem regelt de vulling van de trailer. Zodra de trailer tot de gewenste druk is gevuld, stopt de vulling en wordt de trailer losgekoppeld van het vulsysteem. Het vullen van een flessenbatterij gebeurt op vergelijkbare wijze.

Afblazen en affakkelen

De installatie is voorzien van afblaasvoorzieningen. Dit zijn veiligheidsvoorzieningen met als doel om de installatie drukloos te maken en gevaar voor explosie weg te nemen. Als bijvoorbeeld de druk in de installatie te hoog wordt, wordt het teveel aan waterstof afgeblazen (ook ‘venten’ genoemd). Bij het afblazen kan de keuze worden gemaakt om het tijdens het afblazen de waterstof bewust te ontsteken (affakkelen). Affakkelen gebeurt ook om de installatie gasvrij te maken voor onderhoud of sloop. Zuurstof wordt meestal afgeblazen, tenzij er een toepassing voor is.

Gebruik stikstof

Stikstof wordt bij (onderhouds)werkzaamheden gebruikt voor het spoelen van leidingen of onderdelen van de installatie. En ook voor het veilig stellen van de installatie. Hiervoor kan een opslagtank voor stikstof op de locatie aanwezig zijn.

2.3Technieken van elektrolyse

Bij elektrolyse worden watermoleculen, onder invloed van elektrische spanning, gesplitst in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂). De waterstof vormt zich op de kathode, terwijl zuurstof wordt gevormd op de anode. Om de elektrische lading te kunnen uitwisselen, wordt er gebruik gemaakt van een geleidend membraan of diafragma en zuiver water of een elektrolyt.

Er zijn verschillende typen elektrolysers, gebaseerd op de volgende technieken: Alkaline Water Elektrolysis (AWE), Proton Exchange Membrane (PEM) , de Anion Exchange Membrane (AEM) en de Solid Oxide Electrolyse Cell (SOEC). De belangrijkste kenmerken staan indicatief in Tabel 1.

Tabel 1 – Belangrijkste kenmerken van 4 technieken voor elektrolyse

Alkaline Water Elektrolysis

Bij Alkaline Water Elektrolysis (AWE) worden de zuurstofkant (anode) en waterstofkant (kathode) van de cel gescheiden door een dun diafragma. Dit diafragma zit in een cel gevuld met elektrolyt (30 vol% kaliumhydroxide (KOH)). De elektrolyse vindt plaats bij temperaturen tussen 40 en 90 ℃.

De AWE-elektrolyser gebruikt een vloeibaar alkalisch elektrolyt om watermoleculen te splitsen in waterstof en hydroxide-ionen bij de kathode. Deze ionen reageren bij de anode tot water en zuurstof. Aan de kathode reageren elektronen en water in waterstof en ionen. De ionen worden door het diafragma doorgelaten. Zowel bij de kathode als de anode vindt een chemische reactie plaats:

• kathode: 2H₂O + 2e^- → H₂ + 2OH^-
• anode: 2OH^- → ½ O₂ + H₂O + 2e^-

De totale reactie is: 2H₂O → 2H₂ + O₂.

De KOH in het elektrolyt wordt niet verbruikt, maar telkens opnieuw gebruikt, alleen het water wordt verbruikt. Er is dan ook geen toevoer van KOH nodig. Alleen bij onderhoud kan tijdelijk een buffertank nodig zijn. Water wordt continue toegevoegd tijdens bedrijfsvoering.

Aan het elektrolyt kunnen stoffen worden toegevoegd voor een beter rendement. Dit kunnen zeer zorgwekkende stoffen (ZZS) zijn. Een voorbeeld hiervan is vanadiumpentoxide.

Proton Exchange Membrane

Een proton exchange membrane (PEM) elektrolyser gebruikt een polymeer membraan dat alleen waterstofionen doorlaat. Het membraan zorgt ervoor dat water bij de anode wordt gesplitst in zuurstof, waterstofionen en elektronen, waarna de waterstofionen en elektronen de kathode bereiken en worden omgezet in waterstof.

Zowel bij de anode als de kathode vindt een chemische reactie plaats:

• anode: H₂O → H₂ + ½ O₂ + 2e^-
• kathode: 2H⁺ + 2e^- → H₂

De totale reactie is: H₂O → H₂ + ½ O₂.

De PEM-electrolyser kan onder hogere druk werken en is daardoor compacter dan een alkaline elektrolyser. De PEM-elektrolyser werkt onder zeer zure omstandigheden, wat eisen aan de te gebruiken materialen stelt. Er zijn platinagroepmetalen nodig als katalysatoren en titanium bipolaire platen vanwege de zeer corrosieve zure omgeving.

Anion Exchange Membrane

De anion exchange membrane (AEM) elektrolyser gebruikt een membraan dat alleen hydroxideionen doorlaat. De AEM-elektrolyser werkt met een halfcelopstelling. De halfcelopstelling zorgt ervoor dat de waterstof en zuurstof worden geproduceerd onder een druk van respectievelijk 35 bar en 1 bar. Het drukverschil tussen de halfcellen voorkomt dat de geproduceerde zuurstof overgaat naar de hogedruk-halfcel, waardoor de waterstof een zeer hoge zuiverheid heeft. Het elektrolyt circuleert alleen in de anode-halfcel en bevochtigt het membraan, terwijl de kathodezijde droog blijft.

Zowel bij de kathode als de anode vindt een chemische reactie plaats:

• kathode: 2H₂O + 2e^- → H₂ + 2OH^-
• anode: 2OH^- → ½ O₂ + H₂O + 2e^-

De totale reactie is: 2H₂O → 2H₂ + O₂.

De AEM-elektrolyser heeft een mild alkalische omgeving, zodat geen platinagroepmetalen katalysatoren nodig zijn en stalen bipolaire platen voldoende zijn.

Solid Oxide Elektrolyser Cell

Een solid oxide elektrolyser cell (SOEC) is een elektrochemische cel die stoom omzet in waterstof en zuurstof. De SOEC-elektrolyser bestaat uit een keramische zuurstofionengeleidend membraan, omgeven door twee poreuze elektroden. Stoom wordt bij de poreuze kathode omgezet in waterstof- en zuurstofionen onder opname van elektronen. Onder spanning worden de zuurstofionen door het membraan naar de poreuze anode getransporteerd, waar zuurstof wordt gevormd met de afgifte van elektronen.

Zowel bij de anode als de kathode vindt een chemische reactie plaats:

• anode: H₂O → H₂ + ½ O₂ + 2e^-
• kathode: 2H⁺ + 2e^- → H₂

De totale reactie is: H₂O → H₂ + ½ O₂.

Een SOEC-elektrolyser werkt bij hoge temperaturen, meestal tussen 600 en 850 ºC. De temperatuur is nodig om voldoende zuurstofiongeleiding te hebben. De hoge temperatuur vereist een langere opstarttijd. De materialen moeten geschikt zijn voor hoge temperatuur. Door de hogere temperatuur is de efficiëntie hoog, waardoor er minder stroom nodig is (lagere load).

Cross-migratie

Cross-migratie van gassen is het fenomeen bij elektrolyse waarbij waterstof in de zuurstofkant voorkomt en andersom. Dit geeft een bepaalde concentratie van waterstof aan de zuurstofkant en zuurstof aan de waterstofkant. Cross-migratie gebeurt altijd in een bepaalde mate in de elektrolyser door:

• transport door het membraan of diafragma door diffusie of drukverschil;
• menging via de egalisatieleiding;
• uit oplossing komen van waterstof uit het elektrolyt aan de zuurstofkant en andersom.

Bij bepaalde omstandigheden kan cross-migratie leiden tot een situatie waarbij een explosief mengsel ontstaat. Oorzaken hiervan kunnen zijn:

• Het membraan of diafragma faalt door bijvoorbeeld: drukverschil, hotspots, productiefouten, degradatie, hoge of lage temperatuur, slechte kwaliteit voedingswater.
• Een te lage stroomsterkte (load) en daarmee een lage gasproductie geeft een grotere kans op een explosief mengsel omdat er dan in verhouding veel zuurstof aan de waterstofkant zit en andersom.
• Bij te veel stroom loopt de temperatuur op en kunnen er lokaal hotspots in het membraan/diafragma ontstaan. Deze hotspots kunnen tot beschadigingen leiden waarbij er cross-migratie kan plaatsvinden. .
• Bij lekstromen ontstaat er waterstof of zuurstof aan de verkeerde kant in de cel.
• Met name bij lage capaciteit kan er waterstofperoxide worden gevormd dat kan bijdragen aan een explosief mengsel.

2.4Gevaren van waterstof

Waterstof is een kleurloos, geurloos en zeer licht ontvlambaar gas dat lichter is dan lucht (relatieve dampdichtheid van 0,0695). De zelfontbrandingstemperatuur is 560 °C. De explosiegrens in lucht is een volumepercentage van 4% tot 75%. De diffusiecoëfficiënt in lucht is 0,61 cm³/s.

Deze eigenschappen zorgen dat er weinig energie voor nodig is om een brandbaar mengsel van waterstof en zuurstof (lucht) te ontsteken. Afhankelijk van de druk en de uitstroomsnelheid kan een waterstof-luchtmengsel ontstaan dat ontsteekt met als gevolg een fakkelbrand. Ophoping van waterstof in de lucht (zuurstof) kan leiden tot een explosie.

Diffusie

Door de kleine omvang van het molecuul kan waterstof in of zelfs door materialen heen diffunderen. Dit verhoogt de kans op degradatie (verbrossing) en lekkage als niet de juiste keuze is gemaakt voor de gebruikte materialen. Als materialen gebruikt worden die geschikt zijn voor waterstof, zijn degradatie en lekkage door diffusie geen reële gevaren.

Lichter dan lucht

De hoge diffusiecoëfficiënt heeft als voordeel dat in een open ruimte waterstof zich snel zal vermengen en daarmee verdunnen met lucht. Het risico op een explosie wordt daarmee verkleind. Echter wanneer waterstof in een gesloten ruimte vrijkomt, dan zal het zich verzamelen in het hoogste punt. Het risico bestaat dat een explosie plaatsvindt als gevolg van ophoping bovenin een afgesloten ruimte.

Ontstekingskans

Om een mengsel van waterstof en lucht te kunnen ontsteken, is slechts een kleine hoeveelheid energie nodig (0,02 mJ). De wrijving van kledingstukken kan al voldoende zijn om deze kleine hoeveelheid energie op te wekken. Bovendien kan een mengsel van waterstof en lucht over een zeer breed gebied ontsteken (volumepercentage van 4 % tot 75 %).

Waterstofbrand

Een waterstofbrand is niet goed door de mens te signaleren. Waterstof heeft een kleurloze, nauwelijks zichtbare vlam die alleen in een donkere omgeving te zien is. De vlam geeft vrijwel geen warmtestraling. Door de vrijwel onzichtbare vlam is het effectief bestrijden van een waterstofbrand lastig. Bij een grotere lekkage in een hogedrukleiding kunnen in het geval van brand nagenoeg onzichtbare en krachtige fakkelbranden voorkomen.

Het blussen van een waterstofbrand kan ongewenst zijn, omdat na blussing een explosieve gaswolk kan ontstaan die opnieuw kan ontsteken. Blussen vereist dan ook specifieke kennis.

Opslag in drukhouder

Door lekken of falen van een drukhouder kan waterstof vrijkomen. Lekken kan een voorstadium zijn van volledig falen. Een drukhouder kan falen door opwarming. Bij opwarming zal de druk verhogen, waardoor de drukhouder kan beschadigen of bezwijken. Een drukhouder kan ook beschadigen door bijvoorbeeld externe impact of corrosieve en chemische omgevingscondities.

Een composiet drukhouder kan bij opwarming boven een zekere temperatuur, zoals bij brand, kleine lekkages krijgen door verweken van het materiaal.

Een drukhouder van gelamineerd materiaal (koolstofversterkt staal of aluminium) is minder goed in staat snelle drukverlaging op te vangen, doordat waterstof zich tussen de verschillende lagen kan nestelen bij de hoge druk. Tussen de lagen ontstaan dan drukverschillen die het materiaal kunnen beschadigen.

Directe of vertraagde ontsteking

De ontstekingskans van waterstof bij lekkage wordt onderverdeeld in ‘directe ontsteking’ en ‘vertraagde ontsteking’. Bij directe ontsteking ontbrandt het waterstofgas meteen en vormt een fakkel. Bij vertraagde ontsteking zit er enige tijd tussen het vrijkomen van de waterstof en het ontsteken daarvan. Ontsteking vindt plaats door een externe ontstekingsbron.

De kans op vertraagde ontsteking wordt bepaald door (externe) factoren zoals onder andere de grootte en de duur van de lekkage en de locatie van de uitstroming. Een vertraagde ontsteking kan ernstige gevolgen hebben door de grotere hoeveelheid gas die zich heeft opgehoopt. Vertraagde ontsteking kan een explosie of wolkbrand tot gevolg hebben.

Geluid bij afblazen

De uitstroom van waterstof via de afblaasvoorziening kan een voor het gehoor schadelijke geluidemissie veroorzaken. Het gaat om geluid door hoge druk vanwege afblazen met hoge uitstroomsnelheid (= wrijvingsgeluid). Het geluid kan variëren van een hoge fluittoon tot een geluid vergelijkbaar met een straaljager. Hoe hoger de druk en hoe meer waterstof, des te harder het geluid zal zijn.

Verstikking

Waterstof kan in hoge concentraties verstikking veroorzaken door de zuurstof in de lucht te verdringen. Er is onvoldoende zuurstof als er minder dan 18 vol% zuurstof aanwezig is, terwijl lucht normaal gesproken 21 vol% zuurstof bevat. Wanneer de concentratie zuurstof minder dan 10 vol% is raakt een persoon zonder waarschuwing bewusteloos.

2.5Gevaren van zuurstof

Zuurstof is een kleurloos, reukloos en oxiderend gas. Wanneer het zuurstofgehalte in een ruimte een volumepercentage heeft dat hoger is dan 21%, zorgt dit voor een verhoogd brandgevaar.

Oxiderend

Stoffen, die onder normale omstandigheden moeilijk branden, branden bij een verhoogde zuurstofconcentratie in de lucht gemakkelijk. Organische stoffen, vooral poreuze stoffen, zullen onder deze omstandigheden zeer snel en fel verbranden. Bijna alle oxideerbare stoffen, die onder normale omstandigheden als onbrandbaar worden aangemerkt – zoals metalen – kunnen in fijn verdeelde toestand in zuivere zuurstof branden. De brandbaarheid van stoffen wordt dus bij een verhoogde zuurstofconcentratie in de lucht vergroot.

Wanneer zuurstof in een gesloten ruimte vrijkomt, dan zal het zich gelijkmatig verspreiden in de ruimte. Er ontstaat een verhoogde zuurstofconcentratie en een verhoogde kans op brand.

Zelfontbranding

Stoffen als oliën en vetten kunnen in een atmosfeer met een hoge zuurstofconcentratie onder bepaalde omstandigheden tot zelfontbranding overgaan. Delen van de installatie onder hoge druk die met zuivere zuurstof in aanraking komen, moeten daarom vrij zijn van olie en vet. Met brandbare gassen of dampen kan zuurstof explosieve mengsels vormen, die gemakkelijker tot ontsteking kunnen worden gebracht dan mengsels van deze gassen of dampen met lucht.

Geluid bij afblazen

De uitstroom van zuurstof via de afblaasvoorziening kan een voor het gehoor schadelijke geluidemissie veroorzaken. Het gaat om geluid door hoge druk vanwege afblazen met hoge uitstroomsnelheid (= wrijvingsgeluid). Het geluid kan variëren van een hoge fluittoon tot een geluid vergelijkbaar met een straaljager. Hoe hoger de druk en hoe meer zuurstof, des te harder het geluid zal zijn.

Toxiciteit

Het inademen van zuurstof bij een hogere partiële druk dan normaal kan zuurstoftoxiciteit (zuurstofvergiftiging) veroorzaken. Zuurstoftoxiciteit kan optreden bij kortdurende blootstelling aan hoge zuurstofconcentraties en bij langdurige blootstelling aan lagere zuurstofconcentraties. Kortdurende blootstelling aan hoge zuurstofconcentraties kan voorkomen wanneer er een grote hoeveelheid zuurstof aanwezig is, bijvoorbeeld als de zuurstof die door de elektrolyser wordt geproduceerd, wordt opgeslagen. Langdurige blootstelling aan lage zuurstofconcentraties is niet te verwachten.

3.1Basisveiligheidsniveau

Bij het uitvoeren van de activiteiten die vallen onder het toepassingsbereik van deze PGS-richtlijn wordt ervan uitgegaan dat een basisveiligheidsniveau aanwezig is. Dit is op te delen in vier soorten maatregelen:

• Beschermende maatregelen die volgens wet- en regelgeving standaard bij de activiteiten nodig zijn.
• Maatregelen die volgens bewezen en geaccepteerde goede praktijken niet weg te denken zijn. Dit zijn maatregelen voor ontwerp, constructie, in bedrijf nemen, gebruik, onderhoud of modificatie, inspectie en uit bedrijf nemen.
• Good housekeeping: dit is een begrip dat staat voor de algemene zorg bij, netheid en orde van een activiteit of een bedrijfsonderdeel. 'Good housekeeping' is een belangrijke factor bij het voorkomen van gevaarlijke situaties. Er wordt vanuit gegaan dat een bedrijf deze zaken op orde heeft, zoals ook is beschreven in de zorgplichtartikelen van de Omgevingswet en de Arbeidsomstandighedenwet.
• Maatregelen voor goed vakmanschap. Dit staat voor vaardigheden van werknemers om kwalitatief goed werk te leveren, en daarbij veilig en gezond te werken.

Het uitgangspunt is dus dat een bedrijf met bovenstaande maatregelen werkt.

Installaties of activiteiten die onder deze PGS-richtlijn vallen, kunnen zo complex zijn, dat hiervoor een veiligheidsbeheerssysteem nodig is. Dat is in ieder geval nodig als een activiteit plaatsvindt bij een Seveso-inrichting. Vaak gelden dan eisen voor de opzet en inhoud van dat systeem volgens NEN-EN-ISO 14001, ISO 45001, NTA 8620 of het Besluit activiteiten leefomgeving (Bal).

3.2Risicobenadering

Risicobenadering als basis

Deze PGS-richtlijn is gebaseerd op een risicobenadering waarbij op een systematische manier doelen en maatregelen zijn geformuleerd. Op basis van kennis en kunde van deskundigen van bedrijfsleven en overheid zijn verschillende scenario's geïdentificeerd. Een scenario is een reeks opeenvolgende gebeurtenissen die leiden tot een ongewenste (gevaarlijke) gebeurtenis.

Het risico is altijd een combinatie van de ernst van de gevolgen (effect) van een (ongewenste) gebeurtenis en de waarschijnlijkheid (kans) dat de gebeurtenis zich voordoet: risico = kans × effect.

Scenario's met de kleinste kans of met het kleinste effect worden beschouwd als scenario's met een laag risico. Deze staan niet in deze PGS-richtlijn. De scenario's met een middelhoog tot hoog risico zijn in deze PGS-richtlijn beschreven.

Op basis van een scenario is een doel beschreven om ervoor te zorgen dat:

• de kans op de ongewenste gebeurtenis zo veel mogelijk wordt beperkt; en
• de nadelige gevolgen van de ongewenste gebeurtenis worden voorkomen of zo veel mogelijk worden beperkt.

Soms kunnen meerdere scenario's met hetzelfde doel worden gedekt. Per doel zijn er een of meer maatregelen uitgewerkt die er samen voor moeten zorgen dat aan het doel wordt voldaan. Een maatregel kan gelden voor meerdere doelen. De risicobenadering geeft de gebruiker van de PGS-richtlijn meer inzicht in het 'waarom' van de opgenomen maatregelen.

Methode

Voor de risicobenadering is de SWIFT-methode gebruikt. SWIFT staat voor Structured What If Technique. Deze methode is gebruikt in combinatie met scenario-identificatie op basis van verschillende bronoorzaken afkomstig uit de HAZOP-methode. HAZOP staat voor Hazard and Operability.

Meer informatie over de gebruikte methodes staat in de Handreiking Generieke Risicobenadering.

Scenario's met laag risico

Scenario's met een laag risico worden niet in deze PGS-richtlijn behandeld. Dit betekent niet dat een bedrijf daar geen aandacht aan hoeft te besteden. Zo is een bedrijf onder andere op grond van de Arbeidsomstandighedenwet gehouden om een risico inventarisatie en -evaluatie uit te voeren en hier een passend plan van aanpak voor te maken. Maatregelen voor scenario's met een laag risico kunnen ook door andere wetten, regels, richtlijnen of afspraken worden geborgd.

Risicoanalyse verplicht volgens wetgeving

De scenario's in deze PGS-richtlijn horen bij de risicoanalyse die het PGS-team heeft uitgevoerd. Voor sommige activiteiten geldt ook een wettelijke plicht om een risicoanalyse uit te voeren. Naast de eerder genoemde RIE-plicht vanuit de Arbeidsomstandighedenwet zijn bedrijven bijvoorbeeld op grond van het Warenwetbesluit drukapparatuur 2016 (Wbda 2016) verplicht om voor installaties die hieronder vallen, een risicoanalyse uit te voeren. De risicoanalyse van het PGS-team komt niet in de plaats van deze verplichte risicoanalyse.

Scenario's die niet zijn uitgewerkt

Scenario's gaan uit van ongewenste gebeurtenissen. Bij het identificeren van scenario's zijn niet alle ongewenste gebeurtenissen meegenomen. Terrorisme en neerstortende vliegtuigen zijn daar voorbeelden van. Scenario's die voortkomen uit natuurgeweld zijn indien relevant wel benoemd maar niet verder uitgewerkt in doelen en maatregelen. De enige uitzondering is blikseminslag. Voor natuurgeweld zoals overstromingen en aardbevingen geldt dat de kans hierop afhangt van de locatie van de activiteit. Bedrijven moeten zelf beoordelen of er een verhoogde kans is op aardbevingen of overstromingen en ook wat de gevolgen van zo'n gebeurtenis kunnen zijn voor de veiligheid. Aan de hand daarvan kan een bedrijf in overleg met het bevoegd gezag vaststellen welke maatregelen nodig zijn om de gevolgen te beperken.

Bedrijven die onder de Seveso-richtlijn vallen en worden beschouwd als hogedrempelinrichting, moeten in het veiligheidsrapport wél ingaan op natuurlijke oorzaken van zware ongevallen, zoals aardbevingen of overstromingen.

Aanpak risicobenadering PGS 40

Een toelichting op de PGS-risicobenadering en hoe de PGS-teams deze hebben aangepakt, staat in de Handreiking Generieke Risicobenadering.

De risicobenadering is uitgevoerd in sessies met het PGS 40-team (zieBijlage E), onder begeleiding van een externe deskundige, en is gebaseerd op de gangbare technieken voor elektrolyse (zie Paragraaf 2.3) en heeft tot een aantal nader te onderzoeken scenario’s geleid. Deze vormen de basis van de PGS en zijn vastgelegd in Hoofdstuk 4.

De risicobenadering is niet uitputtend. Het is altijd mogelijk dat zich scenario's voordoen die niet zijn beschreven.

De risicoanalyse geeft een kwalitatief inzicht in de kans op en gevolgen van een scenario. Het PGS-team heeft de risico’s van de scenario’s geëvalueerd, geclassificeerd en gerangschikt. Daarbij is gebruik gemaakt van de kwalitatieve risicomatrix van de generieke risicobenadering. Hiermee is bepaald of het scenario relevant is voor de PGS. Als het scenario relevant is voor de PGS, identificeert het team maatregelen op basis van de huidige stand der techniek (bijvoorbeeld uit bestaande PGS-richtlijnen, gehanteerde normen en andere referentiedocumenten). Als het om nieuwe activiteiten gaat, zal in overleg met betrokken experts worden bekeken welke maatregelen toegepast worden en/of toepasbaar zijn.

De risicomatrix is vervolgens gebruikt om te beoordelen of de maatregel:

• het risico vermindert;
• de kans op optreden van de ongewenste gebeurtenis verkleint, of
• de omvang of ernst van de gevolgen vermindert.

Voor de geïdentificeerde maatregelen is vervolgens getoetst of ze als maatregel in de PGS moeten worden opgenomen. Dit gebeurt op basis van de gezamenlijke kennis en inzichten van deskundigen in het PGS-team.

In dit deskundig oordeel worden dus meerdere aspecten meegewogen. In elk geval zijn dit wettelijke randvoorwaarden, zoals de best beschikbare techniek, de stand van de wetenschap en de arbeidshygiënische strategie. De positie van het scenario in de matrix is daarbij een hulpmiddel dat inzicht geeft. De risicomatrix kan niet worden gezien als normatief kader.

4.1Inleiding

Dit hoofdstuk beschrijft de scenario's die realistisch en relevant zijn voor de installatie.

De scenario's zijn onderverdeeld in oorzaakscenario’s en gevolgscenario’s, waarbij de oorzaakscenario’s op hun beurt zijn onderverdeeld in de verschillende onderdelen van de installatie.

Elk scenario staat in een groen kader en heeft een nummer. Het is weergegeven als S1, S2 en verder. Bij elk scenario horen doelen. Deze doelen zijn weergegeven als D1, D2 en verder. De beschrijvingen van de doelen staan in Hoofdstuk 6. Bij de maatregelen in Hoofdstuk 7 is steeds aangegeven welke scenario's daar een rol bij spelen. De maatregelen die genoemd staan in een scenario, zijn gerelateerd aan dat scenario.

In de scenario’s wordt gebruikt: ‘installatie’ en ‘elektrolyser’. De installatie omvat alle onderdelen van de installatie voor waterstofelektrolyse waarop deze PGS-richtlijn van toepassing is. Met elektrolyser wordt bedoeld de stack inclusief de separatoren.

4.2Oorzaakscenario’s

4.3Gevolgscenario’s

5.1Inleiding Normatief

Deze PGS-richtlijn beschrijft doelen en maatregelen die kunnen worden getroffen om de veiligheid te waarborgen.

Elke maatregel beoogt een risico te verminderen. Dit gaat om hoge en middelhoge risico's voor:

• Omgevingsveiligheid: het voorkomen van ongewone voorvallen en het beperken van de gevolgen daarvan voor de omgeving met het oog op het waarborgen van de veiligheid voor de omgeving.

• Arbeidsveiligheid: het voorkomen van ongevallen met gevaarlijke stoffen, dan wel het beperken van de gevolgen daarvan en het voorkomen van acute blootstelling van werknemers aan gevaarlijke stoffen.

• Brand- en rampenbestrijding: het beperken van de gevolgen van een brand, incident met gevaarlijke stoffen of ramp en het borgen van een doelmatige rampenbestrijding en het borgen van de veiligheid van de incidentbestrijders.

Er wordt zo zorgvuldig mogelijk gezorgd in een PGS-richtlijn dat bij navolging van de maatregelen niet in strijd wordt gehandeld met wet- en regelgeving. Het is echter niet zo dat een PGS uitputtend is in het opnemen van wettelijke verplichtingen. Het is altijd van belang de van toepassing zijnde wetgeving voor de desbetreffende activiteit te controleren.

De meeste maatregelen hebben grondslagen in meerdere wetten. Bij elke maatregel is deze grondslag vermeld. Daarmee wordt duidelijk dat:

• maatregelen die zijn gesteld voor de omgevingsveiligheid, moeten worden nageleefd op grond van de Omgevingswet. In Hoofdstuk 7 zijn deze maatregelen aangeduid met Omgevingsveiligheid en met Brandpreventie
• maatregelen die zijn gesteld in het belang van de arbeidsveiligheid, moeten worden nageleefd op grond van de Arbeidsomstandighedenwet en de Warenwet. InHoofdstuk 7 zijn deze maatregelen aangeduid met Arbeidsveiligheid;
• maatregelen die zijn gesteld in het belang van brand- en rampenbestrijding, moeten worden nageleefd op grond van de Wet veiligheidsregio's. In Hoofdstuk 7 zijn deze maatregelen aangeduid met Rampenbestrijding

5.2Omgevingsveiligheid Normatief

5.3Arbeidsveiligheid Normatief

In de Arbeidsomstandighedenwet staan verplichtingen met het oog op de veiligheid en gezondheid van werknemers. Voor bedrijven waar wordt gewerkt met gevaarlijke stoffen, zijn het voorkomen van ongevallen met die stoffen en het beperken van de gevolgen daarvan voor werknemers belangrijke doelen. Een ander belangrijk doel is het voorkomen van acute blootstelling aan gevaarlijke stoffen bij werknemers.

In het Arbeidsomstandighedenbesluit, een verdere uitwerking van de doelvoorschriften in de Arbeidsomstandighedenwet, staan nadere regels waaraan zowel werkgever als werknemer zich moet houden om arbeidsrisico's tegen te gaan. De Arbeidsomstandighedenwet en het Arbeidsomstandighedenbesluit geven in sommige artikelen de minister van SZW de bevoegdheid om nadere regels te stellen. Deze zijn uitgewerkt in de Arbeidsomstandighedenregeling. Deze regeling geeft dus nadere uitleg voor bepaalde onderwerpen uit de Arbeidsomstandighedenwet en het Arbeidsomstandighedenbesluit maar behoort ook tot de reguliere wetgeving. Een bedrijf kan dus te maken hebben met de Arbeidsomstandighedenwet, het Arbeidsomstandighedenbesluit en de Arbeidsomstandighedenregeling.

De overheid geeft via de Arbeidsomstandighedenwet een wettelijk kader met zo min mogelijk regels en administratieve lasten. Werkgevers en werknemers kunnen samen afspraken maken over hoe zij kunnen voldoen aan de voorschriften die de overheid stelt. Deze afspraken kunnen worden vastgelegd in een arbocatalogus. Een arbocatalogus is van kracht voor een bedrijfstak. Deze catalogus beschrijft technieken en manieren, goede praktijken, normen en praktische handleidingen voor veilig en gezond werken.

Daarnaast spelen de PGS-richtlijnen een belangrijke rol bij het bepalen of werkgevers aan hun wettelijke verplichtingen voldoen. De Nederlandse Arbeidsinspectie betrekt de PGS-richtlijnen bij het toezicht op de naleving van de wettelijke voorschriften en de handhaving daarvan.

De Nederlandse Arbeidsinspectie bindt zich in haar toezicht op de onderdelen van de PGS-richtlijn die de Nederlandse Arbeidsinspectie in haar zienswijze aanvaardt. Waar de zienswijze van de Nederlandse Arbeidsinspectie afwijkt van voorgenomen publicatie, wordt die zienswijze in zijn geheel en inBijlage F opgenomen in de PGS-richtlijn.

De maatregelen met het oog op arbeidsveiligheid zijn te herkennen aan Arbeidsveiligheid.

Gelijkwaardige maatregelen

Een vanuit arbeidsomstandigheden gezien gelijkwaardige maatregel kan eveneens worden toegepast indien deze voldoet aan de criteria uit Paragraaf 8.1. Eventueel kan de Nederlandse Arbeidsinspectie maatregelen uit een PGS-richtlijn via een eis tot naleving verplicht stellen. Deze bevoegdheid staat in artikel 27 van de Arbeidsomstandighedenwet.

5.4Brand- en rampenbestrijding Normatief

De veiligheidsregio's hebben de taak om gemeenten te adviseren over branden, rampen en crises. Dit staat in artikel 10 van de Wet veiligheidsregio's (Wvr).

De brandweer is een onderdeel van de veiligheidsregio. De taken van de brandweer staan in artikel 25 van de Wvr. Dit zijn:

• het voorkomen, beperken en bestrijden van brand;
• het beperken van brandgevaar;
• het voorkomen, beperken en bestrijden van ongevallen anders dan bij brand.

Daarnaast dragen de veiligheidsregio's zorg voor:

• de voorbereiding op de bestrijding van branden, rampen en crises;
• het organiseren van de rampenbestrijding;
• het adviseren van andere overheden en organisaties op het gebied van brandpreventie, brandbestrijding en het voorkomen, beperken en bestrijden van ongevallen met gevaarlijke stoffen. Hiertoe hoort ook het adviseren van het bevoegd gezag Omgevingswet over voorschriften voor brand- en rampenbestrijding in omgevingsvergunningen.

Tot slot hebben de veiligheidsregio's een wettelijke taak tot het uitvoeren van inspecties bij Seveso-inrichtingen (artikel 13.17 van het Omgevingsbesluit en artikel 61 van de Wvr) en het opleggen van een bedrijfsbrandweeraanwijzing (artikel 31 van de Wvr).

Bij het uitvoeren van deze taken gebruiken de veiligheidsregio's PGS-richtlijnen. Brand- en rampenbestrijding omvat brandveiligheid, maar ook het ongecontroleerd vrijkomen van gevaarlijke stoffen die een bedreiging vormen voor de omgeving.

Algemene (brand)veiligheidseisen voor bouwwerken zijn geen onderdeel van PGS-richtlijnen maar volgen uit het Besluit bouwwerken leefomgeving (Bbl). De maatregelen die zijn gericht op brandpreventie en brandbestrijding op grond van de Omgevingswet, zijn aangeduid met Brandpreventie.

De maatregelen die zijn gesteld in het belang van de brand- en rampenbestrijding op grond van de Wvr, zijn aangeduid met Rampenbestrijding.

6.1Inleiding Normatief

In dit hoofdstuk zijn de doelen beschreven die relevant zijn voor het veilig produceren van waterstof door elektrolyse. Met deze doelen is beoogd het risico zo veel mogelijk te beperken.

Bij elk doel staat met welke maatregelen aan het doel kan worden voldaan. Hierbij is het onderwerp van de maatregel vermeld. De volledige maatregel is beschreven in Hoofdstuk 7.

Elk doel is herkenbaar aan een paars kader en heeft een uniek nummer. Bij de maatregelen in Hoofdstuk 7 is steeds vermeld aan welke doelen de maatregel invulling geeft.

In de doelen wordt gebruikt: ‘installatie’ en ‘elektrolyser’. De installatie omvat alle onderdelen van de installatie voor waterstofelektrolyse waarop deze PGS-richtlijn van toepassing is. Met elektrolyser wordt bedoeld de stack inclusief de separatoren.

6.2Doelen Normatief

7.1Inleiding bij de maatregelen Normatief

Dit hoofdstuk bevat de verschillende preventieve en repressieve maatregelen die invulling geven aan de doelen zoals opgenomen in Hoofdstuk 6. Dit kunnen bouwkundige, (installatie)technische en organisatorische maatregelen zijn. Als deze maatregelen zijn getroffen, wordt in elk geval aan de gestelde doelen voldaan.

Elke maatregel heeft een nummer en een onderwerp. Het nummer en onderwerp komen overeen met de aanduiding van de maatregel bij de doelen in Hoofdstuk 6.

Bij elke maatregel is met de markeringen Omgevingsveiligheid, Brandpreventie, Arbeidsveiligheid of Rampenbestrijding aangegeven wat de wettelijke basis is.

Omgevingsveiligheid: maatregel gericht op omgevingsveiligheid met een grondslag in de Omgevingswet

Brandpreventie: maatregel gericht op brandpreventie en -bestrijding met een grondslag in de Omgevingswet (adviesrol Veiligheidsregio/brandweer)

Arbeidsveiligheid: maatregel gericht op arbeidsveiligheid met een grondslag in de Arbeidsomstandighedenwet

Rampenbestrijding: maatregel gericht op brand- en rampenbestrijding met een grondslag in de Wet veiligheidsregio's

De maatregelen staan in een blauw kader, behalve de maatregelen die vergelijkbaar zijn met direct geldende eisen uit andere wetgeving, deze zijn herkenbaar aan een oranje kader en deze maatregelen hebben de letters 'MW' voor het nummer. Onder deze maatregelen staat een referentie naar de wettelijke bepaling bij de desbetreffende maatregel.

In de maatregelen wordt gebruikt: ‘installatie’ en ‘elektrolyser’. De installatie omvat alle onderdelen van de installatie voor waterstofelektrolyse waarop deze PGS-richtlijn van toepassing is. Met elektrolyser wordt bedoeld de stack inclusief de separatoren.

In de maatregelen is geen onderscheid gemaakt in techniek, capaciteit van de installatie en bemande of onbemande situaties. De maatregelen bestaan deels uit doelvoorschriften. Bij de invulling van die doelen, zal blijken dat er verschil zal zijn in te nemen maatregelen bij de verschillende installaties. Een voorbeeld van een doelvoorschrift is de maatregel met de risicoanalyse (M10). Uit de risicoanalyse zal blijken welke maatregelen nodig zijn. De risicoanalyse wordt ook genoemd in andere maatregelen.

7.2Basisveiligheid Normatief

7.3Ontwerp en installatie Normatief

7.4Gebruik van de installatie Normatief

7.5Vullen opslagvoorziening Normatief

In deze paragraaf staan maatregelen bij het vullen van een opslagvoorziening. Met mobiele opslagvoorziening wordt bedoeld een voorziening die bedoeld is voor transport, zoals een gasflessenpakket of een tubetrailer.