Den teknologiske utviklingen innen batterier går svært fort og oppdatert informasjon om risiko, regelverk og sikkerhetstiltak er derfor i en løpende utvikling. Fremdeles gjenstår mye forskning på området det er derfor viktig å holde seg oppdatert på de siste rådene for beste praksis fra myndigheter, sertifiseringsorganer og ledende aktører.
Meny
close
Gassvarsling i batterirom
Gassdeteksjon for overvåkning av batterirom på elektrifiserte skip og offshore innretninger.
Batterier brukes i økende grad som energikilde i maritime og offshore installasjoner samt UPS. Risikobildet knyttet til batterier som energikilde, er annerledes enn for andre drivstoff, og må hensyntas med spesielle tiltak. Tidlig varsling av batterifeil med Li-ion Tamer er ett av disse tiltakene som vi skal se nærmere på i denne artikkelen.
Teknologisk utvikling
Farer knyttet til maritime batterier
Batteripakker til maritim bruk kan være flere hundre ganger større enn automobil-batterier, og består som regel av flere tusen celler. Feil som oppstår på batteriet kan forårsake alvorlige sikkerhetshendelser. Gassutslipp kan føre til eksplosive og giftige atmosfærer, og temperaturøkning som i verste fall kan utløse en termisk kjedereaksjon og brann.
Risikoen vil være avhengig av cellens kjemiske sammensetning, cellestørrelse, cellens form og ladenivå.
Hovedfarene knyttet til maritime batterier er intern feil i cellen, intern eller ekstern kortslutning, overlading, overoppheting, ekstern oppvarming eller brann. Disse farene kan igjen føre til gassutvikling (giftig, brennbar og korrosiv), termisk kjedereaksjon, brannfare og eksplosjonsfare.
Nødvendige sikkerhetstiltak for å forhindre disse farene inkluderer ventilering, eksplosjonsventilering, deteksjon, styrking av vegger i batterirom og alarm- og brannslukkesystemer.
Gassutvikling ved batterifeil
Litiumbatterier er lukkede systemer under normal drift. Tidligere nevnte faktorer kan føre til at elektrolytten nedbrytes og at gass utvikles i cellen. Mengden og sammensetningen av gass kan variere etter batteritype, men tester viser at gassene trolig vil være både giftige og brennbare, potensielt eksplosive.
Tidlig deteksjon og ventilering er derfor en nøkkel for å redusere risiko.
Gassene som utvikles ved feil på batteri vil som oftest bestå av blant annet: hydrogen, CO, CO2, DEC, MEC, C2H4, CH4, HF, HCI og HCN.
For å forstå farene knyttet til gassene, er det viktig å beregne forventet og verst tenkelige scenario for gassutvikling, og regne eksposjonsgrense og giftighet ut fra forventet gasskomposisjon.
Mengden gass som genereres vil avhenge av ladegrad, temperatur og feilkilde.
Giftige gasser
Svært små gasskonsentrasjoner vil gjøre atmosfæren giftig, og gassen vil fortynne raskt. Personlig verneutstyr må benyttes når du går inn i batterirommet igjen etter en batteribrann, også etter brannslukking. Hvis en skal inn i rommet etter en hendelse, må alle identifiserte giftige gasser vurderes. Gassene er karbonmonoksid, nitrogendioksid, hydrogenklorid, hydrogenfluorid, hydrogencyanid, benzen og toluen. Egenskapene til et batteri kan sammenlignes med å brenne plast. Ved vekting av IDLH-verdiene med umiddelbar fare for liv eller helse (IDLH), vil CO, NO2 og HCL først nå sine IDLH-verdier
Tidlig påvisning med Li-Ion Tamer
Det første som skjer når en batterifeil oppstår, er at elektrolyttvæsken begynner å avgasse. Dette skjer før røykutvikling starter og før en thermal runaway oppstår.
Den tidligste varslingen av batterifeil får vi derfor ved å detektere elektrolyttavgasser. Li-ion Tamer er et deteksjonsanlegg for elektrolyttavgassing spesielt utviklet for batterrom. Kombinert med BMS-system gir dette en optimal sikkerhetsløsning for batterirom.
Gassvarsling for batterirom
Det er viktig at gassdeteksjonssystemet er nøyaktig og har rask responstid. Deteksjon bør føre til automatisk start av ventilasjonsanlegg.
Ved feil på batteri, kan følgende tiltak redusere risiko og skadeomfang:
- Koble fra batteriet elektronisk
- Øke batterikjølingen så mye som mulig
- Ventilere ut gasser så mye som mulig
- Hvis brann oppstår, stenge ventilasjon og starte brannslukkesystem.
- Et fast deteksjonsanlegg bør varsle om gassutslipp så tidlig som mulig, og sørge for at ventilering starter automatisk ved påvisning av gass. Når gass utvikles uten at det er brann tilstede, er målet å ventilere ut gassene for å hindre at det bygger seg opp en eksplosiv atmosfære i batterirommet.
Dersom brann oppstår bør det vurderes om ventilasjon skal stenges ned når brannslukkeanlegg starter. I et normalt branntilfelle vil stenging av ventilasjon føre til at brannen kveles. Noen batterier genererer derimot oksygen i den kjemiske reaksjonen som oppstår ved brann. Der bør derfor vurderes om en er mest tjent med å stenge tilgang
SG Safety sin anbefaling for gass-sensorer i batterirom
Ved overvåking av batterirom er det essensielt å detektere endringer så tidlig som mulig. Tidlig varsling vil vi anledning til å stoppe gass- og varmeutvikling FØR en thermal runaway oppstår, en kjedebrann som sprer seg fra celle til celle.
Li-ion Tamer er ledende på teknologi innen overvåkning av UPS og batterirom. Sensorene, som også kan ettermonteres, detekterer uregelmessigheter i batteriet i de helt tidligste stadiene, allerede før varmeutvikling og avgasser oppstår. Ved å detektere avgasser fra batteriets elektrolytt-væske, vil Li-ion tamer kunne detektere branntilløp 2-16 minutter før en thermal runaway oppstår. Ved å benytte dette tidsrommet, kan man koble fra spenning og iverksette andre sikkerhetstiltak og dermed unngå batteribrann før thermal runaway er et faktum.
Regelverk for landbasert og offshore
For flyttbare og faste installasjoner offshore er det NEK IEC 61892-7:2019 som er det gjeldende regelverket.
For landbaserte batterirom og batteriinstallasjoner er det NEK EN 50272-1:2010 som er det gjeldende regelverket.
DNV-GL har også publisert en håndbok for maritime og offshore batterisystemer.
For fartøyer som er klasset av DNV-GL, gjelder DNV-GLs regler for Batteri.
Disse regelverkene konkluderer med at batteriinstallasjoner skal ha fast gassdeteksjonsanlegg, og at valg av sensor må basere seg på en analyse av utslipp fra det enkelte batteriet.
For båter med norsk flaggstat, har Sjøfartsdirektoratet sendt ut et rundskriv series V, guidelines for chemical energy storage – maritime battery systems.
Teksten i denne artikkelen er basert på DNVs håndbok for maritime og offshore batterisystemer, maritime joint battery safety joint development project «technical reference for Li-ion Battey Explosion Risk and Fire Suppression» samt regelverk vi har henvist til i teksten.