TY - CONF A1 - Eberwein, Robert T1 - Systeme mit tiefkalt verflüssigten Gasen in Brandereignissen N2 - Die volumetrische Energiedichte eines Gases kann durch Verflüssigung erhöht wer-den. Diese findet statt, wenn das Gas unter den Siedepunkt abgekühlt wird. Verflüs-sigte Gase mit großer Bedeutung für die Energiewende sind verflüssigter Wasser-stoff (LH2) und verflüssigtes Erdgas (LNG), dessen Verflüssigung Temperaturen von unter -160 °C bedarf. Systeme zur Speicherung dieser verflüssigten Gase müssen in der Regel für Überdrücke ausgelegt sein und benötigen thermische Superisolierun-gen (TSI), um die tiefkalten Bedingungen über längere Zeit halten zu können und Verluste durch Boil-Off gering zu halten. TSI mit Vakuum und MLI oder Perlit sind für viele Anwendungen mit LNG und LH2 geeignet. Bei solchen Systemen handelt es sich in der Regel um doppelwandige Strukturen, bei denen die Innenwand mit dem tiefkalten Fluid in Kontakt steht. Die Lücke, zwischen der Innen- und der Außen-wand befindet sich unter Vakuumbedingungen und enthält zudem MLI oder Perlite. Diese Kombination von Isolationsmethoden ermöglicht es auf kleinstem Raum sehr gute thermische Isolationswirkung zu erreichen. Aus wirtschaftlicher Sicht sind die Systeme gut durchdacht. Das Wissen über das Verhalten dieser Systeme bei einem typischen Ereignis wie einem Brand ist jedoch begrenzt. Dieses Wissen ist aber not-wendig, um die Sicherheit der wachsenden Zahl von Anwendungen auf dem Markt bewerten zu können. T2 - H2-Kolloquium des Kompetenzzentrum „H2Safety@BAM” CY - Online meeting DA - 04.07.2022 KW - Tiefkalt KW - Verflüssigt KW - Isolation KW - Auslegungsüberschreitend PY - 2022 AN - OPUS4-55178 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eberwein, Robert T1 - Wasserstoff - Kryogene Anwendungen N2 - Wasserstoff wird als ein potenzieller alternativer Energieträger gesehen, mit dem die für 2050 gesetzten Klimaziele erreicht werden könnten. Der Transport von Wasserstoff ist mittels verschiedener Speichertechniken möglich, von denen der kryogene Transport mit den größten volumetrischen Energiedichten einhergeht. Hierdurch eignen sich diese Speicher besonders für die energieintensiven Verkehrsmittel im Land-, See- und Flugverkehr. Im Vortrag werden Speichertechniken, Gefahren im Umgang mit kryogenen Gasen sowie bisherige Störfälle dargestellt. Darauf aufbauend wird ein Teil der aktuellen Forschungsarbeit an der BAM vorgestellt, die die Sicherheit dieser Speicher unter außergewöhnlichen Belastungen adressiert. T2 - 26. Gefahrgutkongress Mecklenburg-Vorpommern CY - Rostock, Germany DA - 03.11.2022 KW - Wasserstoff KW - H2 KW - LNG KW - LH2 KW - Tank PY - 2022 AN - OPUS4-56181 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eberwein, Robert A1 - Eberwein, Robert A1 - Scarponi, G. E. A1 - Dal Pozzo, Alessandro A1 - Otremba, Frank T1 - Systems With Cryogenic Liquefied Gases In Fire-Incidents N2 - The volumetric energy density of a gas can be increased by liquefaction, which occurs when the gas is cooled below the saturation point. Liquefied gases of great importance to the energy transition are Liquefied Hydrogen (LH2) and Liquefied Natural Gas (LNG), which can be liquefied at temperatures below 160°C. Systems for storing these gases typically must be overpressure resistant and require thermal super insulations (TSI) to hold cryogenic conditions and minimize boil-off losses from evaporation. TSI with vacuum and MLI or perlites are suitable for many applications involving LNG and LH2. Such systems are typically double-walled structures where the inner wall is in contact with the cryogenic liquefied gas. MLI or perlites are located in the gap between the inner and the outer wall, that is kept under vacuum conditions. This combination of insulations strongly reduces the heat transfer between the environment and the cryogenic liquefied gas. From an economic point of view the systems are well sophisticated. However, knowledge of the behavior of this kind of systems in a typical event such as a fire is limited, but necessary to evaluate the safety of the increasing number of applications. The objective of the research is to determine how TSI behaves at different fire temperatures during fire exposure and afterwards. Special attention is paid to changes in the heat flux, the material properties and vacuum state over time. For this purpose, thermogravimetric analysis (TGA) studies have been carried out. In addition, a test rig was developed that allows testing of TSI at temperatures up to 1000°C under realistic integration conditions and subsequent analysis of the TSI samples. In the test rig the double-wall with vacuum and MLI or perlites inside is simulated. The fire conditions are simulated on one side of the double-wall by adjustable electrical heating elements. This process allows the implementation of repeatable heat flows of up to 100 kW/m². On the other side of the double-wall, cold or cryogenic conditions are simulated with a heat exchanger through which water or the vapor of liquid nitrogen (approx. -196°C) flows. The heat exchanger is also used to determine the heat flux through the double-wall. Thus, the test rig allows thermal loading and performance analysis of TSI samples at the same time. Compared to tests with real cryogenic systems, tests with this experimental setup have the advantage that, first, the instrumentation is easier to realize, and a higher repeatability is ensured. Second, the local heat flow can be determined over time, and the sample of a TSI can be taken non-destructively and thus analyzed. Third, the tests are less risky as well as time+ and material intensive, so that more tests and variants can be investigated with the same budget. Preliminary results obtained considering several types of MLI under vacuum show that all observed typs of MLI can be damaged under strong thermal loading. The damages observed were outgassing, melting, shrinkage, cracking, lump formation, and concomitant local loss of the MLI's function as a radiation shield. However, the study also shows that a damage does not always have an extreme effect on the insulating performance. T2 - IMECE2022 CY - Columbus, Ohio, USA DA - 30.10.2022 KW - LH2 KW - LNG KW - Safety KW - Insulation KW - Tank PY - 2022 AN - OPUS4-56445 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Eberwein, Robert A1 - Rogge, Andreas A1 - Behrendt, F. A1 - Knaust, Christian T1 - Dispersion Modeling of LNG-Vapor on Land – A CFD-Model Evaluation Study N2 - Based on methane from renewable resources, LNG is an alternative fuel for heavy and long-distance traffic in land transport. Contrary to its positive properties, the fuel contains risks from an explosion and extremely low temperatures for personal and infrastructure safety. CFD-models are suitable for doing risk analyses for arbitrary scenarios. For examining how to model for risk research the dispersion of LNG-vapor, this paper contains a model variant study, with an evaluation by experiments. This paper describes the use of the CFD-code ANSYS Fluent for simulating experiments of the ‘LNG Safety Program Phase II‘. The content of the well-documented experiments was the research of the vaporization rate of LNG on land and the dispersion of LNG-vapor in the air. Based on the comparison to two experiments, overall 12 CFD-model variants with varying thermal and turbulence parameters were examined how they affect the transient LNG-vapor dispersion in air. The definition of turbulence-boundary-condition at the domain borders had the biggest impact on modeling, followed by the turbulence model. The most accurate model variant had been applied for observing the spreading behavior of LNG-vapor in the air after evaporation on land and analyzing the influence of the LNG-composition to the dispersion. The results show that the mixture of LNG-vapor and the air in the free field is cooler than the ambient air and spreads like a heavy gas on the ground. KW - LNG KW - CFD KW - Heavy gas KW - Model evaluation PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1016/j.jlp.2020.104116 VL - 65 SP - 104116 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-50697 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eberwein, Robert T1 - Untersuchung der Gefährdung von Personen und Bauwerken in Folge des Versagens von LNG Kraftstoffspeichern für Fahrzeuge in Tunneln N2 - Basierend auf Methan aus regenerativen Quellen, stellt LNG einen alternativen Kraftstoff für den schweren Fernverkehr da. Gegenüber seinen positiven Eigenschaften birgt der Kraftstoff aber auch Risiken, durch seine sehr niedrige Temperatur und seine Brennbarkeit, für die Personen- und Bauwerkssicherheit. Für die Erforschung der Risiken eignen sich CFD-Modelle, deren Erforschung unter anderem Ziel des TF-SiVi Projekts der BAM war. Einen Einblick in die angewendete Methodik zur Erforschung von Unfallszenarien mit LNG gibt der Vortrag. T2 - Kolloquium EVUR CY - TU-Berlin, Germany DA - 17.07.2019 KW - LNG KW - Tunnel KW - Explosion KW - Stoffausbreitung PY - 2019 AN - OPUS4-48494 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Eberwein, Robert T1 - Untersuchung der Gefährdung von Personen und Bauwerken in Folge des Versagens von LNG-Kraftstoffspeichern für Fahrzeuge in Tunneln N2 - Liquefied Natural Gas (LNG) aus regenerativen Quellen, stellt einen potenziellen Kraftstoff für den Schwer- und Fernverkehr des Straßenverkehrs dar. Gegenüber seinen positiven Eigenschaften zu dem in diesem Verkehrssektor häufig verwendeten Kraftstoff Diesel birgt der Kraftstoff aber auch Gefahren für Personen und Bauwerke durch seine sehr niedrige Temperatur bei der Speicherung von ca. -160 °C und seine Explosionsfähigkeit in der Gas-Phase. In der Arbeit wurde sich mit der Gefährdung von Personen und Bauwerken hinsichtlich der von LNG ausgehenden Gefahren in Tunneln auseinandergesetzt. Tunnel stellen besonders schützenswerte Bauwerke dar, da aus vorhergehenden Störfällen in Tunneln bekannt ist, dass diese mit hohen Personen-, Bauwerks-, und Volkswirtschaftlichen-Schäden einhergehen können. Untersuchungsschwerpunkt bei der Bewertung von Gefährdungen durch LNG stellte eine Ereigniskaskade bestehend aus Freisetzung, Verdampfung, Stoffausbreitung und Zündung des sich gebildeten explosionsfähigen LNG-Gas/Luft-Gemisches dar. Mit dem Ziel eine solche Ereigniskaskade realitätsnah vorhersagen und zukünftig hierzu Risikoanalysen durchführen zu können wurden innerhalb der Arbeit Parameterstudien sowie Kalibrierungen und Validierungen gegenüber experimentellen Untersuchungen durchgeführt. Mit den Modellen wurden in der Arbeit exemplarische Fallbeispiele zu Störfällen untersucht. Ergebnisse dieser waren, dass Gefährdungen insbesondere von flüssigem LNG nach dessen Freisetzung und der Verbrennung von LNG-Gas/Luft-Gemischen ausgingen. N2 - Liquefied Natural Gas (LNG) from regenerative sources is a potential fuel for heavy and long-distance road traffic. In contrast to its positive properties compared to diesel, which is often used in this transport sector, the fuel also contains hazards from its very low storage temperature of approx. -160 °C and its explosiveness in the gas phase for personal and structural safety. The dissertation dealt with the dangers to persons and infrastructures according to the hazards by LNG in tunnels. Tunnels are especiallyworth protecting structures since it is known from previous incidents in tunnels that they can go hand in hand with high damage to the people, the structure, and the economy. The main focus of the investigation into the assessment of hazards from LNG was an event cascade consisting of release, evaporation, dispersion, and ignition of the explosive LNG-vapor/air-mixture formed. To realistically predict such an event cascade and being able to carry out risk analyzes for this purpose in the future, parameter studies such as calibrations and validations were carried out concerning experimental investigations. Exemplary case studies on incidents were examined in the thesis with the validated models. The results of this were that there were especially hazards in particular from liquid LNG after its release and the combustion of LNG-vapor/air-mixtures. KW - Verflüssigtes Erdgas KW - Erneuerbare Energien KW - Numerische Strömungsmechanik KW - Sicherheitstechnik KW - Liquefied Natural Gas KW - LNG KW - Renewable fuels KW - CFD KW - Safety engineering PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-521145 DO - https://doi.org/10.14279/depositonce-11346 SP - 1 EP - 240 PB - TU Berlin CY - Berlin AN - OPUS4-52114 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eberwein, Robert T1 - Untersuchung der Gefährdung von Personen und Bauwerken in Folge des Versagens von LNG-Kraftstoffspeichern für Fahrzeuge in Tunneln N2 - Liquefied Natural Gas (LNG) aus regenerativen Quellen, stellt einen potenziellen Kraftstoff für den Schwer- und Fernverkehr des Straßenverkehrs dar. Gegenüber seinen positiven Eigenschaften zu dem in diesem Verkehrssektor häufig verwendeten Kraftstoff Diesel birgt der Kraftstoff aber auch Gefahren für Personen und Bauwerke durch seine sehr niedrige Temperatur bei der Speicherung von ca. -160 °C und seine Explosionsfähigkeit in der Gas-Phase. In der Arbeit wurde sich mit der Gefährdung von Personen und Bauwerken hinsichtlich der von LNG ausgehenden Gefahren in Tunneln auseinandergesetzt. Tunnel stellen besonders schützenswerte Bauwerke dar, da aus vorhergehenden Störfällen in Tunneln bekannt ist, dass diese mit hohen Personen-, Bauwerks-, und Volkswirtschaftlichen-Schäden einhergehen können. Untersuchungsschwerpunkt bei der Bewertung von Gefährdungen durch LNG stellte eine Ereigniskaskade bestehend aus Freisetzung, Verdampfung, Stoffausbreitung und Zündung des sich gebildeten explosionsfähigen LNG-Gas/Luft-Gemisches dar. Mit dem Ziel eine solche Ereigniskaskade realitätsnah vorhersagen und zukünftig hierzu Risikoanalysen durchführen zu können wurden innerhalb der Arbeit Parameterstudien sowie Kalibrierungen und Validierungen gegenüber experimentellen Untersuchungen durchgeführt. Mit den Modellen wurden in der Arbeit exemplarische Fallbeispiele zu Störfällen untersucht. Ergebnisse dieser waren, dass Gefährdungen insbesondere von flüssigem LNG nach dessen Freisetzung und der Verbrennung von LNG-Gas/Luft-Gemischen ausgingen.zeige weniger N2 - Liquefied Natural Gas (LNG) from regenerative sources is a potential fuel for heavy and long-distance road traffic. In contrast to its positive properties compared to diesel, which is often used in this transport sector, the fuel also contains hazards from its very low storage temperature of approx. -160 °C and its explosiveness in the gas phase for personal and structural safety. The dissertation dealt with the dangers to persons and infrastructures according to the hazards by LNG in tunnels. Tunnels are especiallyworth protecting structures since it is known from previous incidents in tunnels that they can go hand in hand with high damage to the people, the structure, and the economy. The main focus of the investigation into the assessment of hazards from LNG was an event cascade consisting of release, evaporation, dispersion, and ignition of the explosive LNG-vapor/air-mixture formed. To realistically predict such an event cascade and being able to carry out risk analyzes for this purpose in the future, parameter studies such as calibrations and validations were carried out concerning experimental investigations. Exemplary case studies on incidents were examined in the thesis with the validated models. The results of this were that there were especially hazards in particular from liquid LNG after its release and the combustion of LNG-vapor/air-mixtures. T2 - Disputation, TU Berlin CY - Berlin, Germany DA - 19.01.2021 KW - Erneuerbare Energien KW - Numerische Strömungsmechanik KW - Sicherheitstechnik KW - Verflüssigtes Erdgas KW - CFD KW - LNG KW - Liquefied Natural Gas KW - Renewable fuels KW - Safety engineering PY - 2021 AN - OPUS4-52119 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eberwein, Robert T1 - Untersuchung der Gefährdung von Personen und Bauwerken in Folge des Versagens von LNG-Kraftstoffspeichern für Fahrzeuge in Tunneln N2 - Der Markt von LNG als Transportgut und als Kraftstoff ist seit Jahrzehnten kontinuierlich am Wachsen, wobei das Hauptanwendungsgebiet im Schiffsverkehr lag. LNG ist verflüssigtes Erdgas mit Hauptbestandteil Methan, das neben fossilen, aus erneuerbaren Quellen, wie synthetischen Methan oder Biogas, gewonnen werden kann. LNG hat als Kraftstoff sehr gute Eigenschaften dessen Potenzial als alternativer Kraftstoff zu Diesel im Schwerlast- und Fernverkehr gesehen wird. Dabei weist LNG gegenüber Diesel geringere Emissionen von CO2, Feinstaub, Stickoxiden und Lärm auf und hat gegenüber anderen erneuerbaren Energiespeichern wie CNG, Elektrobatterien oder Wasserstoff die höchste volumetrische und zweitgrößte gravimetrische Energiedichte. Neben seinen Vorteilen zu anderen erneuerbaren Energieträgern birgt LNG durch seine sehr niedrige Temperatur von bis zu 160°C und seiner Brennbarkeit aber auch neue Gefahren für Personen und Infrastrukturen. Zur Bewertung von Gefahren und zur späteren Durchführung von Risikobewertungen bedarf es Methoden und Modellen deren Untersuchung Ziel des Forschungsprojekts war. Schwerpunkt der Untersuchung stellt die Freisetzung von LNG in Tunnel, mit sich anschließender Stoffausbreitung und verzögerter Zündung des Kraftstoff-Luftgemisches dar. Unfallszenarien mit Brandereignissen in Tunnel haben gezeigt, dass diese meist mit hohen Personen, Bauwerks und volkswirtschaftlichen Schäden verbunden sind. Des Weiteren zeigten Untersuchungen das von Gasexplosionen in Umschließungen wie sie ein Tunnel darstellt, mehr Gefahren ausgehen als von Gasexplosionen im Freifeld. Im Vortrag werden die untersuchten Modelle und die aus dem Projekt gewonnenen Erkenntnisse für die Stoffausbreitung und Verbrennung der Gasphase von LNG in Umschließungen vorgestellt. T2 - Abteilungs-Vortragsseminar-Doktoranden CY - BAM Berlin, Germany DA - 08.12.2020 KW - LNG KW - Erdgas KW - Störfall KW - CFD KW - Schwergas PY - 2020 AN - OPUS4-51959 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eberwein, Robert A1 - Vela-Wallenschus, Iris A1 - Knaust, Christian A1 - Rogge, Andreas T1 - Safety issues related to LNG transportation in a tunnel N2 - Transport of hazardous materials is multi-modal and international. All kinds of transportation modes can be used such as trucks, barges, trains, ships. In the previous work BAM, Delft University of Technology and TNO have identified that the decision-making process for the shipper depends from strategy, tactic and operational conditions. The tactical decision of shipping companies contains the routing for the hazardous materials. The comparison of routing possibilities for the identification of the best safety route needs a concept for the validation of the partial routes. In the first step validation aspects for partial routes will be analyzed in different accident scenarios with a truck in a tunnel. In the study we focused on regenerative liquefied natural gas (LNG), a cryogenic liquefied substance with a temperature of -161°C. There are different possibilities of the LNG release which will be analysed and the consequences will be estimated. T2 - 5th SAF€RA Symposium CY - Bilbao, Spanien DA - 18.05.2017 KW - LNG transportation PY - 2017 AN - OPUS4-40654 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eberwein, Robert A1 - Hajhariri, Aliasghar A1 - Camplese, D. A1 - Scarponi, G. E. A1 - Cozzani, V. A1 - Otremba, Frank T1 - Insulation Materials Used in Tanks for the Storage of Cryogenic Fluids in Fire Scenarios N2 - The importance of tanks for storing cryogenic fluids in the energy industry is increasing because of ongoing political conflicts and the implementation of more environmentally friendly energy sources. Key representatives for the application of cryogenic tanks are natural gas in the form of Liquefied Natural Gas (LNG) and hydrogen, e. g. in the form of Liquefied Hydrogen (LH2), for which significantly higher transport capacities can be achieved with the same transport volume using cryogenic storages than with storages based solely on overpressure. What applies to all cryogenic transported fluids in common is their condition that must be maintained. Hence heat flows into the preserved fluid must be minimized. Thermal super Insulations (TSI) based on e. g. multilayer insulations (MLI), perlites, and vacuum are utilized for this purpose and have already proven themselves in similar applications. However, for the use of tanks for cryogenic fluids in the transport sector, there is insufficient knowledge regarding the course and consequences of incidents, which is due to the still short period of use and the few documented incidents, hence few investigations carried out in this field. Typical scenarios in the transport sector represent car accidents with collisions, fires, and their combination, which are associated with extraordinary loads on the tank. The focus of this study is to investigate the behavior of TSI as a result of their thermal exposure to a heat source representing a fire. It is worth mentioning that this could lead to an increase of the heat flux into a tank by several orders of magnitude, and to permanent damage of the TSI, ultimately rapid release of flammable gas as well as a Boiling Liquide Expanding Vapour Explosion (BLEVE). For this purpose, a high temperature thermal vacuum chamber (HTTVC) has been developed that allows thermal loading of MLI or perlites in a vacuum and simultaneous measurement of heat flow through this TSI. The HTTVC is designed to represent realistic insulation conditions and to withstand thermal loads from typical design fires. The HTTVC was applied to investigate TSI based on MLI and vacuum. It is shown that the thermal stress caused permanent damage to the TSI, with shrinkage, phase change, pyrolysis, and condensation being significant damage mechanisms. The results are relevant for the evaluation of accident scenarios and can thus contribute to the improvement of TSI and the development of emergency measures for the protection of persons and infrastructures. T2 - ASME 2023 Pressure Vessels & Piping Conference (PVP2023) CY - Atlanta, Georgia, USA DA - 16.07.2023 KW - LH2 KW - LNG KW - Fire KW - MLI KW - Safety PY - 2023 AN - OPUS4-57974 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -