Espace partenaires Hydrogène Magazine Hydrogen+

APSYS : modéliser les phénomènes accidentels pour une meilleure gestion des risques

Hydro­gen+. Pou­vez-vous nous par­ler de votre tra­vail con­cer­nant la sécu­rité et les risques indus­triels liés à l’hydrogène ?

Alban Mahon. Depuis huit ans, je tra­vaille dans le domaine de la quan­tifi­ca­tion des con­séquences en lien avec des phénomènes acci­den­tels. Cela regroupe par exem­ple des incendies, des explo­sions et des éma­na­tions de pro­duits tox­iques dans l’atmosphère. L’objectif de ces cal­culs, et donc de ces études, est de déter­min­er les dis­tances de sécu­rité à établir en fonc­tion de seuils prédéfi­nis dans des doc­u­ments offi­ciels et de dimen­sion­ner les mesures de préven­tion et de pro­tec­tion adéquates. Cela peut con­cern­er par exem­ple des flux ther­miques en cas de rejet de pro­duits inflam­ma­bles ou d’incendie. Les éventuelles con­traintes liées à l’environnement du site indus­triel sont égale­ment pris­es en compte dans le cadre de ces études.

Depuis 2021, je tra­vaille égale­ment sur le pro­jet d’avion zéro émis­sion d’Airbus. J’y apporte mes con­nais­sances et mon exper­tise sur la phénoménolo­gie liée à l’utilisation de l’hydrogène comme com­bustible. Cela con­cerne bien sûr la ques­tion de l’établissement de dis­tances de sécu­rité entre équipements embar­qués, mais égale­ment tous les impacts liés à la mod­i­fi­ca­tion du car­bu­rant. En d’autres ter­mes, les exi­gences actuelle­ment suiv­ies dans le cadre de l’utilisation de kérosène sont-elles tou­jours applic­a­bles ou est-il néces­saire de les faire évoluer spé­ci­fique­ment pour l’utilisation de l’hydrogène ? Nous éval­u­ons donc tous les impacts de ce change­ment ain­si que les con­séquences en ter­mes de sécu­rité dans le cadre du stock­age et de la dis­tri­b­u­tion d’hydrogène.

Pour ce qui est des méth­odes et out­ils util­isés actuelle­ment dans l’industrie, l’évaluation des risques et des dis­tances de sécu­rité repose sur plusieurs gammes de mod­èles, des plus sim­ples aux plus com­plex­es. Ces derniers néces­si­tent une représen­ta­tion de la géométrie en 3D et per­me­t­tent une réso­lu­tion fine de la physique grâce à l’utilisation de cal­cu­la­teurs, voire de super­cal­cu­la­teurs. Ces mod­èles, plus com­plex­es, nous per­me­t­tent par exem­ple de pren­dre en compte l’ensemble des phénomènes physiques sans avoir à recourir à de fortes hypothèses.

Les méth­odes util­isées dépen­dent notam­ment des objec­tifs et des enjeux des études. Dans le cadre d’infrastructures indus­trielles ou aéro­por­tu­aires met­tant en jeu de l’hydrogène, des méthodolo­gies basées sur des cor­réla­tions expéri­men­tales sont sou­vent util­isées. Cela inclut la prise en compte d’hypothèses plus ou moins dimen­sion­nantes en fonc­tion de la matu­rité du pro­jet en ques­tion ain­si que le retour d’expérience de l’ingénieur. Il est égale­ment impor­tant de not­er que la majorité des mod­èles util­isés ont prin­ci­pale­ment été dévelop­pés il y a plus de 20 ans, en lien avec l’utilisation des hydrocarbures.

De ce fait, le développe­ment de la fil­ière hydrogène doit s’accompagner de la mise à jour de ces méth­odes de cal­cul afin de ren­dre compte de la spé­ci­ficité de l’hydrogène (pro­duit extrême­ment inflam­ma­ble, aux pro­priétés physi­co-chim­iques spé­ci­fiques) ou des nou­velles con­di­tions d’utilisation (stock­age d’hydrogène cryo­génique, pres­sion de dis­tri­b­u­tion élevée, etc.).

Par exem­ple, le stock­age de l’hydrogène sous une forme liq­uide, avec une tem­péra­ture proche du zéro absolu, entraîne la con­sid­éra­tion spé­ci­fique de l’impact cryogénique.

Ce tra­vail de mise à jour est une con­sid­éra­tion actuelle de nom­breux acteurs et les nou­veaux mod­èles et bonnes pra­tiques en lien avec l’hydrogène sont régulière­ment pub­liés. Une part de notre tra­vail con­siste donc à exploiter ces nou­velles pos­si­bil­ités et à établir de nou­velles pra­tiques de calcul.

Pour autant, cer­taines prob­lé­ma­tiques liées à l’hydrogène sont encore mal con­nues. C’est par exem­ple le cas des phénomènes de déto­na­tion qui s’accompagnent d’ondes de choc et de fortes vitesses de combustion.

Ces con­sid­éra­tions pure­ment physiques sont au cœur des préoc­cu­pa­tions de cer­tains lab­o­ra­toires et leur recherche vien­dra sans aucun doute ali­menter les futures ver­sions des mod­èles ou le développe­ment de nou­velles approches de calcul.

Pour ter­min­er, il est impor­tant de rap­pel­er que le regard cri­tique de l’ingénieur chargé de ces esti­ma­tions est pri­mor­dial afin d’évaluer de manière pru­dente les dis­tances de sécu­rité entre les infra­struc­tures et les pop­u­la­tions envi­ron­nantes. Les con­traintes évo­quées précédem­ment peu­vent cepen­dant être sen­si­ble­ment dif­férentes dans le cas d’un pro­duit dont la sécu­rité est au cœur du développe­ment. C’est par exem­ple le cas de l’avion à hydrogène.

Juste­ment, pou­vez-vous nous par­ler de votre tra­vail au sein du pro­jet d’avion à hydrogène ?

De manière générale, il con­vient de dis­tinguer les futures infra­struc­tures aéro­por­tu­aires de l’avion lui-même. Pour les pre­mières, les approches issues de l’industrie sont util­isées dans l’optique de définir des dis­tances de sécu­rité à la fois pour les pas­sagers et pour le per­son­nel de l’aéroport. Pour le pro­duit avion, les con­traintes sont très impor­tantes si l’on veut con­serv­er le niveau de sécu­rité actuel. Il con­vient donc de pouss­er la com­préhen­sion des phénomènes physiques au max­i­mum afin d’être en mesure de pro­pos­er un design répon­dant à toutes les con­traintes, dont celles de la sécurité.

Con­traire­ment au développe­ment des derniers avions (A350, A320neo), pour l’avion à hydrogène, nous par­tons qua­si de zéro. L’approche mise en œuvre con­siste à éval­uer si les exi­gences définies pour le kérosène sont encore valides pour l’hydrogène. Cette approche per­met d’identifier les points sur lesquels une évo­lu­tion notable est néces­saire et fait appa­raître des besoins de con­sol­i­da­tion des con­nais­sances. Par exem­ple, l’agression ther­mique d’une flamme de kérosène est-elle sem­blable à celle d’une flamme d’hydrogène ou est-elle dif­férente ? Les exi­gences sur les struc­tures capa­bles de con­tenir un feu de kérosène seront-elles dif­férentes pour de l’hydrogène ? Ce tra­vail, impor­tant, est réal­isé en ce moment et j’y prends part activement.

Ce tra­vail s’accompagne égale­ment de mis­es à jour et de développe­ments de nou­veaux out­ils dont les besoins de val­i­da­tion s’effectuent en par­al­lèle par la mise en place de tests expéri­men­taux et l’étude de pub­li­ca­tions sci­en­tifiques. Les recherch­es por­tent notam­ment sur plusieurs domaines comme la com­bus­tion de l’hydrogène, la résis­tance des struc­tures, les aspects cryo­géniques, etc. L’utilisation de l’hydrogène peut être vue comme un chal­lenge du fait qu’il entre dans le domaine des extrêmes, qu’il s’agisse des tem­péra­tures de stock­age cryo­géniques ou des combustions/explosions plus vio­lentes. Il s’agit d’un véri­ta­ble tra­vail d’exploration dans le champ de la physique.

L’objectif est donc de pouss­er la recherche tou­jours plus loin pour com­pren­dre l’ensemble des phénomènes acci­den­tels pou­vant sur­venir sur un avion propul­sé à l’hydrogène. Cela per­met d’augmenter le spec­tre de nos con­nais­sances des fac­teurs pou­vant con­duire aux risques. In fine, ce tra­vail d’exploration nous per­met d’anticiper les risques pos­si­bles, pour les éviter et pro­pos­er des solu­tions, designs ou infra­struc­tures avec un haut niveau de sécurité.

À propos de l'auteur

Alban Mahon

Spécialiste Modélisation Phénomènes accidentels au sein d’APSYS.

Bienvenue sur Innovation24.news,
le portail d'information dédié à l'innovation et au développement durable des publications de Consilde Media Group. Ce site regroupe une sélection d'articles et d'entretiens rédigés par des spécialistes des questions environnementales et publiés dans nos différents magazines.

.