Simulerad vätgaskoncentration i ett ventilerat utrymme på 1 m³ för två munstycksstorlekar och tre utsläppsflöden. Vätgasen ansamlas under taket och lämnar utrymmet genom den övre ventilationsöppningen. (Huang m.fl., Energies 2026, CC BY 4.0)

Konsekvensanalys med CFD för vätgas och fossilfria bränslen

CFD-simuleringar (Computational Fluid Dynamics) visar hur en gas sprider sig vid ett läckage, hur mycket som ansamlas och hur snabbt det går. RISE använder experimentellt validerade CFD-simuleringar för att bedöma konsekvenserna av läckage av vätgas och andra fossilfria bränslen redan i konstruktionsskedet.

Introduktion

Vätgas, ammoniak och e-metanol börjar användas i fartyg, fordon, byggnader och energisystem. Ett läckage i ett slutet utrymme kan leda till farliga koncentrationer. Vätgas stiger snabbt men kan ändå bilda ett brandfarligt skikt under taket.

Storskaliga utsläppsförsök är kostsamma och täcker bara ett fåtal scenarier. Med CFD kan många läckageflöden, läckagepositioner och ventilationslösningar studeras till en bråkdel av kostnaden. Våra simuleringar är validerade mot experiment, och beräkningsfallen finns öppet tillgängliga på GitHub och Zenodo.

Validerat mot experiment

Vi har validerat OpenFOAM, ett generellt CFD-program med öppen källkod, mot 18 publicerade utsläppsförsök med vätgas från CEA i Frankrike (Bernard-Michel och Houssin-Agbomson, 2017). Försöken omfattar två volymer (1 m³ och 2 m³), två utsläppsdiametrar och utsläpp från långsamma plymer till jetstrålar med hög rörelsemängd.

Den beräknade vätgaskoncentrationen vid taket avviker högst 1,2 vol-% från mätningarna i utrymmet på 1 m³ och högst 0,6 vol-% i utrymmet på 2 m³. Känslighetsstudier av beräkningsnät och turbulensmodellering, tillsammans med en tydlig redovisning av metodens begränsningar, visar när resultaten kan användas direkt och när en säkerhetsmarginal behövs.

Huang, C.; Dahlbom, S.; Gehandler, J.; Arymbayeva, A. Benchmarking Hydrogen Dispersion CFD Simulations Using OpenFOAM. Energies 2026, 19(20), 4930. https://doi.org/10.3390/en19204930 (öppen tillgång)

Arbetet har finansierats av Europeiska unionens forsknings- och innovationsprogram Horisont Europa under bidragsavtal nr 101192425 (NAVHYS).

Vårt erbjudande

Komplexa geometrier: simuleringar som byggs direkt från CAD-modeller av verkliga installationer, inklusive utrustning, kanaler och öppningar
Gasspridning och ansamling: hur ett läckage sprids och hur stor den brandbara eller giftiga zonen blir
Ventilation: dimensionering och placering av naturlig eller mekanisk ventilation
Placering av gasdetektorer: var sensorer ska placeras för att upptäcka ett läckage snabbast
Klassning av explosionsfarlig miljö: CFD-underlag för ATEX-zonernas utbredning
Scenariostudier och försöksplanering: många fall kan simuleras innan kostsamma försök genomförs
Oberoende granskning av CFD-studier utförda av andra

Så arbetar vi

Forskningssamarbeten: CFD-simulering av risker och validering i europeiska och nationella projekt.
Uppdrag: konsekvensanalyser för företag och myndigheter, från en enskild konstruktionskontroll till omfattande scenariostudier.
Inom RISE: simuleringsstöd till kollegor som arbetar med frågor om gasutsläpp.

Tillämpningar

Fartyg: bränslecellsrum, tankanslutningsutrymmen, bunkring
Fordon i garage, tunnlar och på färjor
Tankstationer, elektrolysörer och lagringscontainrar
Vätgasanvändning i byggnader och industri

Vill du veta mer?

Planerar du en vätgasinstallation, ska du bedöma en konstruktion eller förbereder du en forskningsansökan? Varmt välkommen att kontakta oss för att diskutera hur simuleringar kan stödja ditt arbete.