Híreink

Nagy méretű akkumulátorok tüzének megelőzése

2024. január 24. 08:23

Ha az építészeti tűzvédelemről van szó, az akkutüzek megelőzésére más játékszabályok vonatkoznak. Egy napelemes rendszerhez kapcsolódó, 10-20 kWh akkucsomagra nem alkalmazhatók ugyanazok az óvintézkedések, mint egy tenyérnyi, fúrógépbe való akkumulátorra. De akkor pontosan milyen (beépített) eszközökről van szó, amelyekkel megelőzhetők az ilyen nagy méretű, beépített akkumulátorok tüzei?


Az alapok 

Lássuk először, mik a lítiumion-akkumulátorok tüzeinek főbb lépései.

1. Az akkumulátor károsodása

Az akkumulátor alapvetően háromféleképpen károsodhat:

  • hősokk külső vagy belső forrásból (a külső hőforrás lényegében bármi lehet, a belső hőforrás általában töltési problémák miatti túlhevülést jelent),
  • elektromos károsodás (túltöltés, rövidzárlat),
  • mechanikai sérülés (például az akku burkolatára mért ütés).

2. Gázképződés

Az akkumulátor belsejében a károsodás következtében gázképződés kezdődik, ezzel pedig nő a burkolaton belüli nyomás, ami végső soron a burkolat repedéséhez vezet. Ez akár 20-30 percig is eltarthat!

3. Füstképződés

A következő lépcső a rövidzárlat, amellyel elindul a tulajdonképpeni hőmegfutás (thermal runaway) – hiszen ilyenkor az akku hőmérséklete 300 °C-ra is emelkedhet –, ennek az első lépcsője a füstképződés.

4. Tűz

A hőmegfutás beavatkozás nélkül mindig lángképződéshez vezet, de változó, hogy mennyi idő telik el a folyamat elindulása és az első lángok megjelenése között. A különféle mérgező és robbanékony gázok képződése miatt ebben a fázisban a veszély már igen komolynak mondható.

 

Közbevetés: akkor melyik akku is veszélyes?

A lítiumion-akkumulátorok mellett érdemes megemlíteni két, jelenleg is széles körben elterjedt akkutípust, és rövid jellemzésüket – ebből kiderül, miért elsősorban a li-ion akkukra fókuszálunk (túl azon, hogy ezek energiasűrűsége messze magasabb, és már ezért is veszélyesebbek).

  • Ólomsavas akkumulátorok: karbantartásmentes szelepvezérlésű ólomsavas akkumulátorok (VRLA), de ismerik még ólomsavas (SLA), vagy szimplán „ciklikus” akkumulátorként is. A savas akkuk tűzveszélyessége kevésbé dokumentált téma. Az amerikai Tűzvédelmi Kutatóalapítvány (FPRF) az Országos Tűzvédelmi Egyesülettel (NFPA) karöltve 2020-ban készített egy jelentést, melynek konklúziója az, hogy az ólomsavas akkumulátorok jelentősen alacsonyabb tűz- és robbanásveszélyt jelentenek a li-ion akkukhoz képest (valószínűleg alacsonyabb energiasűrűségük és eltérő felépítésük okán). Természetesen a felépítés miatt egy sor egyéb veszéllyel kell számolni (a kénsavas oldat által okozott kémiai égés, ólommérgezés stb.), ugyanakkor kiemelt robbanás- és tűzveszéllyel nem. A savas akkumulátoroknál az ún. hőmegfutás jelensége ismert, ugyanakkor az általában a túl sokáig tartó töltéshez kapcsolódik, így a töltés megszüntetésével maga a folyamat is fékezhető.
  • Nikkel-fémhidrid akkumulátorok: a NiMH akkumulátorok rövidzárlat esetén kisebb eséllyel robbanhatnak (ez a belsejükben lezajló kémiai folyamatokból adódik). Nagyobb eséllyel a nyomás gőz formájában távozik belőlük, esetleg a megrepedt burkolaton keresztül az elektrolit (kálium-hidroxid) nagy sebességgel távozhat. A szakirodalom nem tart számon hőmegfutási jelenséget a NiMH akkumulátorokkal kapcsolatban, ezekhez jóval alacsonyabb tűzveszélyességi érték társítható, mint a li-ion társaikhoz.

 

A megoldások

Az akkutüzek lépéseinek azonosítása után nem is kérdés, hogy az 1-3. lépésben elvégzett sikeres azonosítás a kulcsa a 4. lépés elkerülésének. Máshogyan fogalmazva: ha idejében észrevesszük a megemelkedett hőmérsékletet, a gáz- és/vagy a füstképződést, tehetünk az ellen, hogy lángok csapjanak fel.

Erre számos megoldás van, az alábbiak csak példák.

1. Hőképződés azonosítása: infravörös kamerarendszerrel

A Teledyne Technologies amerikai konglomerátum egyik vállalata, a Teledyne FLIR kifejezetten akkumulátorösszeszerelő üzemekhez kínál telepített IR-kamerarendszereket. A kamerák és a kiértékelő szoftver még az első fázisban azonosítani tudják a problémás zónákat, így lényegében a hőmérséklet megemelkedésekor megállapítható, hogy egy akkumulátor a hőmegfutás kezdeti jeleit mutatja-e.

2. Gázképződés: gázérzékelő szenzorral

A Honeywell Li-ion Tamer nevű termékéről mi is írtunk annak idején. A külön rackbe telepíthető kiértékelőegységhez több érzékelő is csatlakoztatható; lényege, hogy a hőmegfutás kezdeti szakaszában jelentkező gázképződést érzékeli. A gyártó állítása szerint érzékenyebb, mint a hagyományos aspirációs érzékelők, így jóval korábban tetten érhetők például a szerverek akkumulátoraival kapcsolatos veszélyek.

3. Füstképződés

A füstképzéssel kapcsolatos automatizáció lényegében már átedésben van a negyedik szakasszal, hiszen itt a lángképződés a küszöbön áll. Az E-Cell Guard például mélygarázsban parkolt elektromos gépjárművekhez szánt rendszer, amely egyesíti a a füstérzékelést, a lángképződés visszafojtását, valamint a tűzoltóság riasztását.

 

Vissza

Ezt a hírt eddig 350 látogató olvasta.