２０２３年度 ＪＰＥＣフォーラム

水素出荷設備に係る保安統括者等の選任の緩和に関する研究開発
２０２３年５月１０日
一般財団法人石油エネルギー技術センター
水素エネルギー部

ー禁無断転載・複製 ©JPEC ２０２３ー報告内容（目次）

１．本研究開発の位置づけ
２．本研究開発の概要
３．作業HAZOPによる安全対策検討について
４．FMEAによる安全性確認について
５．従業者の業務について
６．緊急時の保安管理体制について
７．まとめ

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１．本研究開発の位置づけ＜水素スタンドに併設された水素出荷設備の例＞

水素スタンドに併設された水素出荷設備の例（水素スタンド全景）

移動式水素スタンドへの充塡作業の例

水素トレーラーの例

水素スタンドに併設された水素出荷設備の例

水素カードルへの充塡作業の例

添付写真のように、水素スタンドに併設された水素出荷設備は、水素スタンドの圧縮機・蓄圧器を活用する小規模な設備である。

移動式水素スタンドの例

出典： 第４回水素・燃料電池自動車関連規制に関する検討会 資料２3

１．本研究開発の位置づけ
 フロー図例

FCV（70MPa）
移動式水素スタンドや水素トレーラー（19.6MPa、45MPa）（19.6MPa）

 水素出荷設備の概要
 水素STで製造される水素を、他の水素STの水素充塡用に水素カードル、水素トレーラー、移動式水素スタンドに充塡する
 FCVへ充塡するディスペンサーより単純な仕様（FCV充塡と比較してより低圧、より低流速、プレクーラーなし）

4１．本研究開発の位置づけ
 規制改革（業界の要望）の内容
水素STに併設する小規模な水素出荷設備に係る保安統括者等の選任を保安監督者に代替した場合における保安管理体制の在り方について、事業者案を基に安全性の検討を開始する。

 検討の方向性（高圧ガス保安室）
水素STにおける充塡は、規格で定まっている燃料電池自動車に対して、定められた方法で充塡（充塡プロトコルによる）が行われることから、一般の出荷設備とは異なり、緩和した保安管理体制（保安監督者のみ）を認めているところ。
現在、業界主導で進めている水素STに係る技術基準の見直しにおける再リスクアセスメントにおいて、水素ST内で使える出荷設備についても取り込んだ上での検討を行い、評価結果により得られる科学的根拠に基づき、燃料電池自動車への充塡と同程度の安全性が確認出来る場合においては見直しの検討を行う。
出典:第６回水素・燃料電池自動車関連規制に関する検討会資料（2018年6月21日）

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２．本研究開発の概要
 NEDO事業における検討の方向性
業界要望の主旨は、出荷設備に求められている一般則第6条における保安統括者等複数の有資格者から成る保安管理体制の緩和というより、FCVに水素を充塡する水素STの保安監督者1名（有資格者）の保安管理体制を求めるもの。
保安室の見解に記されている『業界主導で進めている水素STに係る技術基準の見直しにおける再リスクアセスメント』も、一般則第7条の3第2項の水素STを対象としたものであることから、出荷設備を有する水素STが、一般則第7条の3で成立する要件を検討することがこの検討の方向性である。

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２．本研究開発の概要
技術的検討の全体像

7

２．本研究開発の概要
検討スケジュール
2021年度

2020年度
4Q

1Q

出荷設備モデル作成

2Q

2022年度
3Q

4Q

1Q

2Q

3Q

4Q

作業HAZOPを反映した対応（カードルと45MPaトレーラー）

安全な充塡方法の明確化

作業HAZOPを反映した対応（カードルと45MPaトレーラー）

出荷設備に対するリスクアセスメント（設備と充塡方法） 保安についてはステーションとの対比

追加安全対策と管理体制の検討

出荷設備（管理体制含）を7条の3に取り込むための技術検討

法整備過程における各種対応

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３．作業HAZOPによる安全対策検討について
技術的検討の全体像

再掲載

9

３．作業HAZOPによる安全対策検討について
水素出荷設備モデルの作成
 水素出荷設備と出荷用容器を組合せた状態のP&IDを作成

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３．作業HAZOPによる安全対策検討について
水素出荷設備モデルの作成
 FCVディスペンサーと水素出荷設備の比較

19.6MPaカードル

水素出荷設備はFCV用ディスペンサーと比較してシンプルな構成（より低圧、より低流速、プレクーラーなし）

11３．作業HAZOPによる安全対策検討について
作業手順作成の流れ（例:カードル）
 検討対象となる設備の組合せ ⇒ 作業ステップ作成 ⇒ 作業項目作成
・水素製造装置
水素ST側設備
・水素受入ユニット
・水素圧縮機ユニット（82MPa）
・中圧圧縮機ユニット（40MPa）
・中間蓄圧器ユニット（45MPa）
・蓄圧器ユニット（82MPa）・ディスペンサーユニット

充塡容器・水素カードル（19.6MPa）
・水素トレーラー（19.6MPa）
・水素トレーラー（45MPa）
・移動式水素ST（70MPa）

出荷設備
組合せ
出荷作業のステップ

事前準備

容器の搬入

0.帯電防止対応と作業エリア確認

1.充塡容器搬入

充塡フロー
2.水素ST・出荷設備
バルブ切替（充塡前）

3.充塡準備4.充塡

5.容器切り離し準備

6.水素ST・出荷設備
バルブ切替（充塡後）

7.充塡容器搬出

作業項目⓪

作業項目⓪

作業項目⓪

作業項目⓪

作業項目⓪

作業項目⓪

作業項目①

作業項目①

作業項目①

作業項目①

作業項目①

作業項目①

作業項目②

作業項目②

手順１

作業項目①
手順１

作業項目②
手順１

作業項目①
手順１～10

容器の搬出

手順１～24

作業項目②
手順１～7

作業項目③
手順１～２

作業項目④

手順１

手順１～38

作業項目②
手順１～6作業項目③
手順１～２

手順１

手順１～13

作業項目②
手順１～39

手順１

手順１

作業項目②
手順１～5

手順１

手順１～3

手順１～20

手順１

手順１～8

手順１～4

作業項目③
手順１～4

手順１～5

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３．作業HAZOPによる安全対策検討について
作業HAZOPによる安全な作業手順の検討
ベースとなる作業手順モデルにおける懸念のあるシナリオを抽出し対応する安全対策を検討する

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３．作業HAZOPによる安全対策検討について
作業HAZOP実施結果（例:カードル）
作業ステップ: 8個
作業項目

:25個

作業手順:199個※45MPaトレーラーについても同様に実施
ガイドワード:11種類

作業HAZOPで抽出されたシナリオ総数＜作業HAZOP＞
作業忘れ、確認忘れ、誤選択・・・:3,459個

影響進展の結果、判定に至ったシナリオ数 :1,154個
判定の内、「事故」となるシナリオ数:778個

ハード対策追加

ハード対策が適用できないシナリオ数 : 68個

ソフト対策強化
必要な安全対策

懸念のあるシナリオ数:０個

14３．作業HAZOPによる安全対策検討について作業HAZOP検討から抽出された安全対策の一例
 外れたとき流路遮断され、かつ圧力が異なるものが誤接続しないような接続部（出荷設備の水素出口⇔充塡容器の受け口） 充塡容器の温度管理(冗⾧化のため異なる容器に2個以上設置)

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４．FMEAによる安全性確認について
技術的検討の全体像

再掲載

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４．FMEAによる安全性確認について
FMEAによる安全性確認の流れ
FMEA（Failure Mode and Effect Analysis）
評価対象設備の構成機器に着目し、機器の故障モード（Failure Mode）をリストアップし、その故障の影響（Effect）を特定していく手法

 全ての構成機器をリストアップし故障モードを抽出
水素ST:204個（P＆IDベース）
水素出荷設備: 35個（P＆IDベース）

 導き出されるリスクシナリオの結果が漏洩かを判定⇒スライド18

 機器故障で漏洩の場合
QRAでリスクコンターが水素STの敷地に収まるかを確認（リスクコンター）⇒スライド19、20

 機器故障が直接漏洩にならない場合漏洩に進展する可能性のある連鎖シナリオを抽出し、最終事象発生確率を算出⇒スライド2217

４．FMEAによる安全性確認について
FMEAによる安全性確認の流れ
 構成機器のリストアップ～故障モードの抽出例
赤字）個々の結果が漏洩⇒QRAによる評価へ
黒字）個々の結果が漏洩でない⇒“「漏洩でない故障」が引き起こす連鎖シナ
リオによる漏洩”から最終事象発生確率を算出へ
FMEA【蓄圧器ユニット】抜粋内容
機器ID

機器種類

故障モード

PSV351 安全弁

CV351

逆止弁

EFV351 過流防止弁

V351

アングル弁(蓄圧器元弁)

リスクシナリオ結果要約

一定の圧力を越えても開放しない

安全機能の故障であり、事故のトリガーとはならない

安全機能の故障

通常運転圧力でも開放してしまう

安全弁開放⇒ベント側に水素が流れる⇒ベントから水素放出

事故に至らぬ故障

耐圧気密性能を維持できない

シール部より外部漏洩

漏洩

閉止しない

安全機能の故障であり、事故のトリガーとはならない

安全機能の故障

閉止するが内部漏洩安全機能の故障であり、事故のトリガーとはならない

安全機能の故障

流すべきなのに閉止する水素ステーションでは起こりえない

起こりえない耐圧気密性能を維持できない

ケーシング分割部のシールから水素が外部漏洩

漏洩

一定の水素流量を越えても閉止しない

安全機能の故障であり、事故のトリガーとはならない

安全機能の故障

開放状態を維持すべきなのに閉止する

バンク切替え時等の圧力変動により過流防止弁閉止⇒下流に水素が流れない

事故に至らぬ故障

耐圧気密性能を維持できない

シール部より外部漏洩

漏洩

開閉を切り替えられない

手動弁開閉できず、メンテナンス作業が実施できない

事故に至らぬ故障

内部漏洩している

常時開の手動弁なので、内部漏洩（内通）は問題にならず事故に至らぬ故障

耐圧気密性能を維持できない

グランド部から水素が外部漏洩

漏洩

故障モード
一定の圧力を越えても開放しない

結果要約

通常運転圧力でも開放してしまう

安全機能の故障であり、事故のトリガーとはならない
安全機能の故障
安全弁開放⇒ベント側に水素が流れる⇒ベントから水素放出
事故に至らぬ故障

耐圧気密性能を維持できない

シール部より外部漏洩

閉止しない

漏洩
安全機能の故障であり、事故のトリガーとはならない
安全機能の故障

18４．FMEAによる安全性確認について
QRA実施のためのモデリング
水素出荷設備(1.1, 18.6)

漏洩箇所を新たに定義

圧縮機(12.2, 14.95)

中間蓄圧器
蓄圧器
(16.23, 15.4)

2inch配管(9.05, 13.7)
45MPaトレーラー(4.1, 13.7)
20m

yx
原点
(0, 0)

想定漏洩箇所

ディスペンサー(14.5, 5)30m

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４．FMEAによる安全性確認について
QRA結果

・出荷設備が新たに加わり、出荷設備のリスクコンターが追加される・出荷設備ユニットには、一部漏洩圧力が82MPaとなる箇所が存在し、受入より圧力が高い分、リスクコンターがやや大きい

 リスクコンターは敷地境界からはみ出ているが、立体的遮蔽物を全く考慮していない。障壁や筐体があるので、敷地境界内に収まる。
 出荷設備も含めた水素ST全体としての漏洩に関しては、リスクコンターが敷地内に収まる

20

４．FMEAによる安全性確認について
技術的検討の全体像

再掲載

21

４．FMEAによる安全性確認について
漏洩でない機器故障が引き起こす連鎖シナリオについて
 事故（＝漏洩）に進展する可能性があるシナリオを抽出※1 :9件
4件:2020年度までの事業で検証済
5件:出荷設備特有のシナリオ
シナリオ例）出荷設備の遮断弁閉のまま圧縮機を運転して漏洩発生

 抽出したシナリオで、不作動確率をもとに最終事象発生確率を算出
算出例）最終事象発生確率＝遮断弁開失敗確率×遮断弁作動異常検知
失敗確率×安全弁作動失敗確率

 シナリオの評価結果• 9件のシナリオで、最終事象発生確率は1＊10-6/年未満、問題なし• リスク評価は、致死率1＊10-6/年※2未満となるので問題なし※1）内因的緊急時（STのオペレーション由来）※2）クライテリア:1＊10-6/年（致死率）＜日本学術会議の安全目標のＡ基準＞

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５．従業者の業務について
技術的検討の全体像

再掲載

23

５．従業者の業務について従業者の作業の比較（充塡作業）
 水素充塡自体は、どちらも釦操作のみ（FCV充塡では1回⇔水素出荷設備は複数回）
 水素出荷設備では、出荷容器へのアース・温度計の設置・取り外し、出荷容器のバルブ開閉作業、ハンディガス検知器による漏えい確認がある
 これら作業は事業者が定める安全教育を受けた従業者で対応できると考えられる
ディスペンサーからFCVへの充塡

水素出荷設備から出荷容器への充塡

作業工程

作業内容

作業工程

作業内容（FCV充塡と同等）（顧客来店）（誘導）（容器受入れ）

（誘導）

静電気除去

静電気除去パッドにて除電

静電気除去、温度計設置

充塡容器期限等確認

FCVリッドを開けて証票確認

充塡容器期限等確認

容器にアース・温度計設置
容器（ケース）記載を確認

ホース取り回し

ホース取り回しノズル装着確認

作業内容（水素出荷設備特有）

ノズルーレセノズル装着確認

ワンタッチカプラ、ノズルーレセ

出荷容器のバルブ操作

出荷容器の手動バルブ操作

容器選択

パネル釦操作（自動で保圧確認）

保圧、脱圧（置換）

保圧（釦操作）、脱圧（釦操作）（自動で漏えい確認）

漏えい確認

ハンディ検知器で確認

充塡開始

充塡開始:釦操作充塡開始

充塡開始:釦操作充塡作業自動（プロトコル）

充塡作業

自動（一定流量）

充塡終了

自動脱圧

充塡終了

脱圧（釦操作）

出荷容器のバルブ操作

出荷容器の手動バルブ操作

ノズル取り外し

ノズル取り外し精算

出荷対応（顧客退店）（誘導）（容器搬出）

容器からアース・温度計取り外し
（誘導）

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６．緊急時の保安管理体制について
技術的検討の全体像再掲載

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６．緊急時の保安管理体制について
外因的緊急時(シビアアクシデント)の保安管理体制の検討
 シナリオパターンを作成（4種類） イベントツリー解析（ETA）に基づき従業者と保安監督者の全作業を抽出
 水素出荷設備を有することによる影響を評価

ETAの実施例（火災による配管・蓄圧器の過熱シナリオ）（出典:JPEC-TD 0011(2021)遠隔監視セルフ水素スタンドのガイドライン P54）

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６．緊急時の保安管理体制について
外因的緊急時(シビアアクシデント)の保安管理体制の検討結果
保安監督者一名でシビアアクシデント対応が可能と考える
 水素出荷設備を有することによる従業者の業務への影響
 被災した設備が一部（蓄圧器もしくは45MPaトレーラー）の場合でも、必ずST全体の状況確認・漏洩確認が必要となる。
水素出荷設備に関する業務量は増える
 水素出荷設備に関する状況確認や漏洩確認作業は特別な作業ではなく、手順書に従い実施可能な内容である
 水素出荷設備を有することによる保安監督者の業務への影響
 保安監督者が従業者に指示を行う際、水素出荷設備に関する情報の分が常に増加するが、水素出荷設備が無いSTの場合と比較し特殊なものはない
 従業者に対して指示する項目は変わらない（元弁閉止、脱圧、周辺住民の避難誘導）27

７．まとめ
検討のまとめー1
 作業手順 作業HAZOPを活用した安全対策検討により、7条の３の技術基準に基づいた、水素出荷設備から出荷容器への充塡作業は安全であることが確認された

 出荷設備 FMEAにより抽出された事故（漏洩）シナリオをリスク評価し、水素出荷設備を有する水素STの安全性が確認された

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７．まとめ
検討のまとめー2
 保安管理体制
 保安監督者の職務取り扱う情報は、平常時・緊急時とも、水素出荷設備に関する分が増えるが、従業者に指示する項目は変わらないことが確認された
 従業者の職務水素出荷設備が加わることにより増えるが、事業者が定める安全教育を受けた従業者で対応できることが確認された
 安全対策安全を担保するための安全対策を策定した
また、これらの安全対策が有効であることが確認された 緊急時
水素出荷設備を有しても安全性が変わらないことが確認された
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７．まとめ
検討のまとめー3
 水素出荷設備を有する水素STに関する技術文書（３種類）を策定した
 水素出荷設備を有する圧縮水素STの危害予防規程の指針（案）JPEC-TD 0013（2023）

 水素出荷設備を有する圧縮水素STの保安教育計画の指針（案） 事業者が規定類制定に活用

JPEC-TD 0014（2023）

 水素出荷設備を有する圧縮水素STのガイドライン（案）JPEC-TD 0015（2023）

 事業者がSTの設備面や運営面での具体的方策の策定に活用 関連する省令や例示基準の技術的補完も担う（規制当局にて水素出荷設備を有する水素STに関連する省令・例示基準の追記や修正等へ対応）

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ご清聴ありがとうございました

謝辞
以上の発表に関する技術開発成果は、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO＊）からの委託事業「超高圧水素インフラ本格普及技術研究開発事業」（プロジェクトコード:P18011）の結果得られたものです。
＊New Energy and Industrial Technology Development Organization