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RAPPORT D’ETUDE 29/09/2014 DRA-14-141532-06227C BENCHMARK STATIONS-SERVICE HYDR

RAPPORT D’ETUDE 29/09/2014 DRA-14-141532-06227C BENCHMARK STATIONS-SERVICE HYDROGENE DRA-14-141532-06227C Page 1 sur 153 Benchmark stations-service hydrogène Direction des Risques Accidentels Liste des personnes ayant participé à l’étude : Valérie DE DIANOUS, Etienne HAVRET, Sylvaine PIQUE, Benno WEINBERGER. DRA-14-141532-06227C Page 2 sur 153 PRÉAMBULE Le présent rapport a été établi sur la base des informations fournies à l'INERIS, des données (scientifiques ou techniques) disponibles et objectives et de la réglementation en vigueur. La responsabilité de l'INERIS ne pourra être engagée si les informations qui lui ont été communiquées sont incomplètes ou erronées. Les avis, recommandations, préconisations ou équivalent qui seraient portés par l'INERIS dans le cadre des prestations qui lui sont confiées, peuvent aider à la prise de décision. Étant donné la mission qui incombe à l'INERIS de par son décret de création, l'INERIS n'intervient pas dans la prise de décision proprement dite. La responsabilité de l'INERIS ne peut donc se substituer à celle du décideur. Le destinataire utilisera les résultats inclus dans le présent rapport intégralement ou sinon de manière objective. Son utilisation sous forme d'extraits ou de notes de synthèse sera faite sous la seule et entière responsabilité du destinataire. Il en est de même pour toute modification qui y serait apportée. L'INERIS dégage toute responsabilité pour chaque utilisation du rapport en dehors de la destination de la prestation. DRA-14-141532-06227C Page 3 sur 153 TABLE DES MATIÈRES 1. RESUME ......................................................................................................... 11 1.1 Contexte réglementaire et normatif ............................................................. 11 1.1.1 Proposition de directive européenne ................................................... 12 1.1.2 Normalisation internationale ................................................................ 15 1.1.2.1 ISO/TS 20100 .................................................................................... 15 1.1.2.2 Évolution des normes américaines .................................................... 15 1.1.3 Réglementations nationales ................................................................. 16 1.1.4 Synthèse des textes .............................................................................. 16 1.2 Présentation des mesures de maitrise des risques ..................................... 17 1.2.1 Articulation des chapitres ..................................................................... 17 1.2.2 Clés de lecture du rapport .................................................................... 18 1.2.3 Synthèse des mesures de maîtrise des risques ................................. 19 1.3 Présentation des processus d’autorisation d’exploiter ................................ 20 1.3.1 Stockage d’hydrogène .......................................................................... 20 1.3.2 Production d’hydrogène ....................................................................... 20 1.3.3 Délais moyens d’obtention d’une autorisation ................................... 21 1.3.4 Site de référence .................................................................................... 21 2. INTRODUCTION ............................................................................................ 25 2.1 Contexte de l’étude ..................................................................................... 25 2.2 Champ des installations concernées ........................................................... 27 2.3 Organisation du rapport ............................................................................... 28 3. STATIONS-SERVICE HYDROGENE ............................................................. 29 3.1 Propriétés de l’hydrogène ........................................................................... 29 3.1.1 Propriétés fondamentales au niveau sécurité .................................... 29 3.1.2 Comparaison avec d’autres carburants .............................................. 30 3.1.2.1 Comparatifs des apports énergétiques .............................................. 30 3.1.2.2 Comparatifs des caractéristiques au niveau sécurité ........................ 31 3.2 Stations-service hydrogène : développement et fonctionnement ................ 32 3.2.1 Les stations-service en quelques chiffres ................................................ 32 3.2.1.1 Approvisionnement/ production ......................................................... 32 3.2.1.2 Types de stockage dans la station .................................................... 33 3.2.1.3 Types de véhicules approvisionnés ................................................... 33 DRA-14-141532-06227C Page 4 sur 153 3.2.1.4 Capacités d’approvisionnement ........................................................ 34 3.2.1.5 Statut des stations-service ................................................................ 34 3.2.1.6 Synthèse de l’étude ........................................................................... 34 3.2.2 Parallèle avec le rapport issu du DRA-95 ................................................ 35 4. RETOUR D’EXPERIENCE ............................................................................. 37 4.1 L’accidentologie .......................................................................................... 37 4.2 Les bases de données ................................................................................ 37 5. PRESENTATION DE LA REGLEMENTATION, DES NORMES, GUIDES ET AUTRES DOCUMENTS DE REFERENCE .................................................... 39 5.1 Présentation de la réglementation, des normes ou guides généraux .......... 39 5.1.1 Textes ayant une portée internationale ............................................... 39 5.1.1.1 Texte général relatif à la sécurité des systèmes à l’hydrogène ......... 40 5.1.1.2 Texte spécifique aux stations-service ................................................ 40 5.1.1.3 Textes spécifiques à certaines installations de la station-service ...... 40 5.1.1.3.1 Textes spécifiques aux stockages ................................................... 40 5.1.1.3.1.1 Stockage d’hydrogène cryogénique .......................................... 40 5.1.1.3.1.2 Stockage sous forme gaz ......................................................... 42 5.1.1.3.2 Textes spécifiques a la distribution.................................................. 42 5.1.2 Textes spécifiques en Europe .............................................................. 43 5.1.2.1 Directives........................................................................................... 43 5.1.2.1.1 Directives générales ........................................................................ 43 5.1.2.1.2 Directive spécifique aux carburants de substitution ........................ 44 5.1.2.2 Guides européens ............................................................................. 44 5.1.2.2.1 Guides de l’union européenne ........................................................ 44 5.1.2.2.2 Guides professionnels européens ................................................... 45 5.1.2.2.2.1 Guide général ........................................................................... 45 5.1.2.2.2.2 Guide spécifique au stockage cryogénique .............................. 45 5.1.3 Textes spécifiques aux États-Unis ....................................................... 45 5.1.3.1 SAE ................................................................................................... 45 5.1.3.2 NFPA ................................................................................................. 46 5.1.4 Textes spécifiques à certains pays ...................................................... 46 5.1.4.1 Textes européens .............................................................................. 46 5.1.4.2 Textes d’Amériques du Nord ............................................................. 48 5.2 Textes spécifiques a certaines parties d’une station non traites dans le rapport ......................................................................................................... 48 DRA-14-141532-06227C Page 5 sur 153 5.2.1 Production sur site ................................................................................ 48 5.2.2 Approvisionnement par pipeline .......................................................... 49 5.2.3 Les véhicules terrestres ........................................................................ 49 5.2.3.1 Règlement européen ......................................................................... 49 5.2.3.2 Normes .............................................................................................. 49 6. ANALYSE DE LA REGLEMENTATION, DES NORMES, GUIDES ET AUTRES DOCUMENTS DE REFERENCE .................................................... 51 6.1 Analyse comparée des domaines d’application des documents examinés . 51 6.2 Comparaison des aspects couverts par les documents consultés .............. 52 6.3 Présentation de la comparaison entre les prescriptions .............................. 54 6.4 Comparaison des prescriptions concernant La conception et construction . 55 6.4.1 Prescriptions générales ........................................................................ 55 6.4.1.1 Qualité de l’hydrogène ...................................................................... 55 6.4.1.2 Tuyauteries........................................................................................ 56 6.4.1.2.1 Raccords ......................................................................................... 56 6.4.1.2.2 Emplacements ................................................................................ 57 6.4.1.2.3 Connexions et déconnexions .......................................................... 57 6.4.1.2.4 Spécificités ...................................................................................... 57 6.4.1.2.5 Synthèse concernant les tuyauteries .............................................. 58 6.4.1.3 Ventilation et espaces clos et confinés .............................................. 59 6.4.1.3.1 Emplacements des installations ...................................................... 59 6.4.1.3.2 Points hauts .................................................................................... 59 6.4.1.3.3 Dimensionnement et conception de la ventilation ........................... 59 6.4.1.3.4 Détection, alarmes et asservissement............................................. 60 6.4.1.3.5 Synthèse concernant la ventilation et espaces clos et confinés ...... 61 6.4.1.4 Surpression ....................................................................................... 62 6.4.1.4.1 Généralités ...................................................................................... 62 6.4.1.4.2 Emplacement des mesures de maîtrise des risques ....................... 62 6.4.1.4.3 Soupapes et disques de rupture ..................................................... 62 6.4.1.4.3.1 Conception ................................................................................ 62 6.4.1.4.3.2 Dimensionnement ..................................................................... 62 6.4.1.4.4 Évent et lignes d’évacuation ............................................................ 63 6.4.1.4.4.1 Conception ................................................................................ 63 6.4.1.4.4.2 Règles pour les conduites communes ...................................... 63 6.4.1.4.4.3 Dispositifs sur les lignes d’évacuation et évent ......................... 64 DRA-14-141532-06227C Page 6 sur 153 6.4.1.4.5 Capteurs .......................................................................................... 64 6.4.1.4.6 Spécificités ...................................................................................... 64 6.4.1.4.7 Synthèse concernant la protection de la surpression ...................... 65 6.4.1.5 Fragilisation des matériaux par l’hydrogène ...................................... 66 6.4.1.6 Isolation thermique ............................................................................ 66 6.4.1.7 Isolement et arrêt des installations .................................................... 67 6.4.1.7.1 Isolement de l’installation ................................................................ 67 6.4.1.7.1.1 Emplacement des dispositifs d’isolement ................................. 67 6.4.1.7.1.2 Prescriptions techniques ........................................................... 68 6.4.1.7.2 Arrêt d’urgence ................................................................................ 68 6.4.1.7.2.1 conception ................................................................................ 68 6.4.1.7.2.2 Emplacement des dispositifs d’arrêts d’urgence ....................... 68 6.4.1.7.2.3 Fonctions du dispositif .............................................................. 68 6.4.1.7.2.4 Redémarrage de l’installation âpres arrêt ................................. 69 6.4.1.7.3 Centrale de traitement ou relayage ................................................. 69 6.4.1.7.4 Synthèse concernant l’isolement et l’arrêt des installations ............ 69 6.4.1.8 Détection hydrogène et asservissement ........................................... 70 6.4.1.8.1 Conception ...................................................................................... 70 6.4.1.8.2 Emplacements ................................................................................ 70 6.4.1.8.3 Seuils de déclenchement ................................................................ 71 6.4.1.8.4 Mesures en cas de détection .......................................................... 71 6.4.1.8.5 Synthèse concernant la détection d’hydrogène et asservissement . 72 6.4.1.9 Moyens de protection et prévention contre le risque d’incendie ........ 73 6.4.1.9.1 Comportement au feu des structures .............................................. 73 6.4.1.9.1.1 Généralités................................................................................ 73 6.4.1.9.1.2 Spécificités pour les murs ......................................................... 73 6.4.1.9.1.3 Spécificités pour le toit et la charpente ..................................... 73 6.4.1.9.1.4 Spécificités pour les ouvertures (portes, fenêtres...) ................. 74 6.4.1.9.1.5 Spécificités pour les surfaces sous les raccords ....................... 74 6.4.1.9.1.6 Spécificités pour certaines installations .................................... 74 6.4.1.9.1.7 Synthèse concernant le comportement au feu des structures .. 75 6.4.1.9.2 Moyens de lutte contre l’incendie .................................................... 76 6.4.1.9.2.1 Surpression des combustibles .................................................. 76 6.4.1.9.2.2 Moyens d’extinction .................................................................. 76 6.4.1.9.2.2.1 Installations fixes d’extinction ............................................... 76 DRA-14-141532-06227C Page 7 sur 153 6.4.1.9.2.2.2 Dimensionnement ................................................................. 76 6.4.1.9.2.2.3 Extincteur .............................................................................. 77 6.4.1.9.2.3 Détections incendie ................................................................... 77 6.4.1.9.2.4 Spécificité ................................................................................. 77 6.4.1.9.2.5 Synthèse concernant les moyens de lutte contre l’incendie ...... 78 6.4.1.10 Moyens de protection et prévention contre le risque d’explosion ...... 79 6.4.1.10.1 Agir sur les sources d’ignition ................................................... 79 6.4.1.10.1.1 D’origine électrique ................................................................... 79 6.4.1.10.1.2 D’origine mécanique ................................................................. 80 6.4.1.10.2 Prévenir l’accumulation d’hydrogène ........................................ 80 6.4.1.10.3 Moyens de protection ................................................................ 80 6.4.1.10.4 Moyens de protection et prévention contre le risque d’explosion. 81 6.4.1.11 Protection contre les agressions extérieures ..................................... 82 6.4.1.11.1 Protection contre la corrosion ................................................... 82 6.4.1.11.2 Protection contre les chocs et agressions mécaniques ............ 83 6.4.1.11.3 Malveillance .............................................................................. 85 6.4.2 Distance de sécurité .............................................................................. 86 6.4.2.1 Exigences concernant les distances de sécurité (implantation des différentes installations) ..................................................................... 86 6.4.2.2 Comparaison des approches NFPA et ISO pour évaluer les distances de sécurité ......................................................................................... 89 6.4.3 Prescriptions spécifiques ..................................................................... 91 6.4.3.1 Dépotage d’hydrogène ...................................................................... 91 6.4.3.2 Capacités de stockage d’hydrogène ................................................. 92 6.4.3.2.1 Généralités ...................................................................................... 92 6.4.3.2.2 Stockage d’hydrogène liquide ......................................................... 92 6.4.3.2.3 Stockage d’hydrogène gazeux ........................................................ 93 6.4.3.2.3.1 Généralités................................................................................ 93 6.4.3.2.3.2 Stockages en bouteilles ............................................................ 94 6.4.3.2.3.3 Stockages enterrés ................................................................... 94 6.4.3.2.3.4 Stockage tampon ...................................................................... 94 6.4.3.2.3.5 Synthèse concernant le stockage d’hydrogène gazeux ............ 95 6.4.3.3 Vaporisation de l’hydrogène .............................................................. 96 6.4.3.4 Station de compression hydrogène ................................................... 97 6.4.3.4.1 Capteurs de surveillance de l’installation ........................................ 97 DRA-14-141532-06227C Page 8 sur 153 6.4.3.4.2 Isolement ......................................................................................... 97 6.4.3.4.3 Emplacement .................................................................................. 97 6.4.3.4.4 Spécificités ...................................................................................... 98 6.4.3.4.5 Synthèse concernant la station de compression hydrogène ........... 98 6.4.3.5 Poste de refroidissement ................................................................... 99 6.5 Comparaison des prescriptions concernant les mesures organisationnelles et de maintenance ..................................................................................... 100 6.5.1 Prescriptions au niveau des mesures organisationnelles ............... 100 6.5.1.1 Formation des operateurs ............................................................... 100 6.5.1.2 Consignes de sécurité ..................................................................... 101 6.5.1.3 Consignes d’exploitation ................................................................. 103 6.5.1.4 Synthèse des prescriptions organisationnelles ................................ 105 6.5.2 Prescriptions au niveau maintenance et inspections/contrôles ..... 105 6.5.2.1 Opérations uploads/Management/ dra-71-rapport-benchmark-station-service-hydrogene-diffusion-1-1427110132.pdf