22.06.2011: Úder blesku byl příčinou požáru a výbuchu horního dílu fermentoru bioplynové stanice v Malšicích

V červnu roku 2011 došlo po k úderu blesku k požáru a následně k výbuchu horního dílu fermentoru bioplynové stanice v Malšicích. Čtyři zaměstnanci montážní firmy měli velké štěstí, protože asi 10 minut před úderem blesku opustili pracoviště fermentoru při začínajícím dešti.

Průběh zásahu

Přes Českou republiku přecházela 22. června 2011 ve večerních hodinách zvlněná studená fronta. Vál západní vítr o rychlosti 5 až 6 m.s-1, v nárazech až 13 m.s-1. Teplota vzduchu mezi 19.00 a 20.00 hodinou klesla z přibližně 27 °C na 18 °C.

V okolí obce Malšice bylo podle Českého hydrometeorolo­gického ústavu zaznamenáno přibližně deset záporných blesků do země s vrcholovou hodnotou do 18 kA. Při bouřce spadlo přibližně 14 mm srážek.

Popis objektu a technologie

Bioplynová stanice sestává ze stavebních objektů:

• technická budova s kogenerací,
• fermentor a dofermentor,
• plynovod, fléra,
• přípojka VN, trafostanice,
• přístupové komunikace, zpevněné plochy,
• terénní a sadové úpravy,
• vodovodní přípojka, vytápěcí systém,
• osvětlení, aktivní bleskosvod,
• venkovní technologická vedení,
• silážní žlab včetně příslušenství.

Technologické zařízení obsahuje: příjem, ukládání a přívod substrátu, fermentaci a dofermentaci, kondenzační linku, zásobník na kvasné zbytky, zužitkování plynu, zařízení na detekci plynu, elektrotechniku a ovládání.

Technická budova s kogenerací dále obsahuje: příjmový zásobník, čerpací a dopravní místnost (tvoří samostatný požární úsek společně s příjmovým zásobníkem), centrální velín (samostatný požární úsek), olejovou místnost (samostatný požární úsek), technická místnost s kogenerační jednotkou GE Jenbacher s navrženým elektrickým výkonem 625 kW a tepelným výkonem 680 kW (samostatný požární úsek).

Vlastní fermentor tvoří železobetonová vodotěsná nádrž (jímka) o vnitřním průměru 25,5 m s výškou stěn 6,85 m a celkovým objemem 3507 m³ (účinný objem 3089 m³). Stěny jsou po vnějším obvodu opatřeny minerální izolací opláštěnou trapézovým plechem. Na vnitřních stěnách jsou umístěny trubkové rozvody vytápění fermentoru.

Nad fermentorem je umístěn membránový plynojem, který je tvořen vnitřní folií z vrstveného PVC. Fermentor s plynojemem je zastřešen vnější folií opět z vrstveného PVC. K dosažení požadované únosnosti a pevnosti střešního pláště jsou do foliové plachty vetkány polyesterové popruhy, které jsou ukotveny ve vrcholu na nerezové ocelové hlavici vynášené dřevěným sloupem o rozměrech 350/350 mm a výšky 10,3 m a po obvodu jímky fermentoru.

Vnitřní plachta (jímací plachta bioplynu) slouží jako membránový plynojem (zásobník plynu) a je provedena z vrstvené tkaniny ve složení PVC folie – polyesterová tkanina – PVC folie s objemovou hmotností 850 g.m-2. Fermentor dále obsahuje míchadla, plnící potrubí, odváděcí potrubí a přepadové potrubí do nádrže na digestát.

Součástí objektu fermentoru je i recirkulační šachta o rozměrech 1,5 × 3 m a přečerpávací plastová nádrž s rozměry 3 × 3 m. Do fermentoru se čerpadly dopravuje fermentační materiál (organická hmota – biomasa, v tomto případě prasečí kejda a kukuřičná siláž), kdy působením směsné kultury mikroorganismů (především mezofilních methanogenních bakterií) dochází za nepřístupu vzduchu postupně v několika stupních k rozkladu organické hmoty.

Hlavním produktem anaerobní fermentace organické hmoty je bioplyn. Vedlejším produktem je stabilizovaný anaerobní materiál – tzv. fermentační zbytek, čili digestát, který je nejvíce využíván jako kvalitní organické hnojivo. Hlavním produktem bioplynové stanice je bioplyn využívaný následně jako palivo v plynovém motoru kogenerační jednotky k výrobě elektrické energie při současné produkci tepelné energie.

Průběh zásahu

Požár byl ohlášen 22. června 2011 v 19.59 hodin a OPIS HZS Jihočeského kraje vyhlásilo I. stupeň poplachu. Jednotka stanice Tábor s CAS 25 a CAS 32 jela na místo zásahu za značné bouřkové aktivity a větru, který dosahoval rychlosti vichřice.

V důsledku výpadku komunikační sítě Matra a ztráty spojení s operačním střediskem měla problém s přesnou lokalizací místa požáru. Po příjezdu začala s průzkumem, kterým bylo zjištěno, že hoří střešní plášť konstrukce fermentační jímky bioplynové stanice.

Jednotka ustavila techniku do bezpečné vzdálenosti, zajistila po dohodě s obsluhou vypnutí elektrického proudu bioplynové stanice a utvořila dopravní vedení 2B a útočný proud C 52 po žebříku na hořící zbytky střešní konstrukce. Jednotka dále zajistila navedení CAS 25 k místu zásahu.

Po příjezdu CAS 25 na místo zásahu byl na lokalizaci požáru utvořen druhý útočný proud C 52 po žebříku. Explozimetrem Tetra byla monitorována výbušnost. Po lokalizaci požáru jednotka prováděla dohašování částí opláštění fermentační jímky a ochlazování kovové části opláštění.

Na místo zásahu se ve 20.32 hodin dostavila jednotka SDH obce Malšice s CAS 25, která byla ponechána v záloze.

Rozsah škod

V důsledku požáru a účinků bleskového proudu došlo k poškození střešního pláště a jímací plachty, vynášecí hlavice na dřevěném sloupu, strojního a elektronického vybavení bioplynové stanice. V době vzniku požáru se ve skladovací nádrži fermentoru nacházela naskladněná biomasa – digestát do výšky přibližně 3 mm.

Mikrobiologickým rozkladem organických složek biomasy může vznikat bioplyn ve složení asi 60 % metanu, 35 % oxidu uhličitého, 4 % vodní páry a 1 % dalších stopových plynů.

V důsledku požáru a následného výbuchu bioplynu nahromaděného pod jímací plachtou fermentoru došlo k poškození a utržení horního uzavíracího víka plastové přečerpávací nádrže s následným vyvržením do vzdálenosti asi šesti metrů jihovýchodně od nádrže.

Příčina vzniku požáru

Na místě požáru byly zjištěny příznaky působení atmosférického výboje – blesku na ocelové hlavici, která byla umístěna na horním konci dřevěného sloupu vynášejícího střešní plášť fermentoru a na které se nacházely známky tavení nerezové oceli.

Dále bylo zjištěno mechanické poškození kuželovité části ocelové hlavice, na které došlo k deformaci okrajů směrem vzhůru v důsledku rychlé změny objemu plynu jako následek explozivního vyhoření (výbuchu) nahromaděného bioplynu v prostoru nad hladinou digestátu. Příčinou vzniku požáru byl úder blesku.

V souvislosti s šetřením příčiny vzniku požáru byla pozornost soustředěna na způsob provedení hromosvodní ochrany. Na ochranu bioplynové stanice je aplikován tzv. aktivní jímač ESE podle projektové dokumentace zpracované podle francouzské národní normy NF C 17–102 a dále souboru platných českých technických norem ČSN EN 62305–1 až 4, které jsou spolu vzájemně v rozporu.

Obecně platí, že na území České republiky je nutné v projekční i realizační fázi postupovat podle platné legislativy ČR (právně účinných předpisů na území ČR). V této souvislosti lze konstatovat, že francouzská národní norma NF C 17–102 podle vyjádření Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví je na území ČR neplatná. Tento úhel pohledu lze doporučit při povolovacím řízení uvedených staveb.

V daném případě jde o posloupnost aplikace následujících předpisů: zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon), ve znění pozdějších předpisů, a souvisejících předpisů, vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby, zákon č. 102/2001 Sb., o obecné bezpečnosti výrobků a o změně některých zákonů (zákon o obecné bezpečnosti výrobků), ve znění pozdějších předpisů, a platných českých technických norem ČSN EN 62305–1 až 4, Ochrana před bleskem.

Výše uvedené skutečnosti potvrdil ve svém znaleckém posudku soudní znalec Ing. Jiří Kutáč (specializace ochrana před bleskem a přepětím).

K požáru a následném výbuchu zbytkového bioplynu došlo při výstavbě, kdy bioplynová stanice byla ve fázi dokončovacích prací. Výsledek nesprávného návrhu ochrany před bleskem dle NF C 17–102 je ten, že blesk udeřil do horního dílu fermentoru, který byl vzdálen jen 26,05 m od jímače ESE. Přitom ochranný poloměr (ochranný prostor) daného jímače ESE byl Rp = 62 m.

Výroba bioplynu ve fermentoru představovala zlomek svého špičkového výkonu. Lze se jen domnívat v jakém rozsahu a s jakými následky by probíhala mimořádná událost při zcela dokončeném fermentoru a plné kapacitě vývinu bioplynu.

Negativa zásahu

• ztráta spojení výjezdu s OPIS vlivem meteorologických podmínek a následná chybná lokalizace místa požáru,
• nedostatečná znalost technologie bioplynové stanice.

Pozitiva zásahu

• malé množství bioplynu ve fermentoru,
• stavební provedení jímky bránilo šíření požáru mimo objekt,
• dostatečné množství hasebních látek u požáru.