Brandbeveiliging voor opslagsystemen voor elektriciteit
Lithium-ion batterijen, cellen en oplaadbare accu's voorzien elektrische auto's, e-bikes, e-sigaretten, smartphones en nog veel meer van energie. Vergeleken met andere batterijtechnologieën hebben deze speciale energieopslagapparaten een bijzonder hoge energiedichtheid.
In principe is lithium-ion-technologie veilig, maar onder bepaalde omstandigheden kunnen de batterijen falen, dat wil zeggen exploderen. In zo'n geval treden heftige reacties op in de vorm van branden, waarbij giftige en corrosieve schadelijke gassen vrijkomen. De hoge temperaturen kunnen ook gevaarlijk zijn voor mensen en eigendommen.
Wij willen graag de mogelijke oorzaken toelichten en onze veilige transport- en opslagoplossingen voor lithium-ionbatterijen uit de productserie StrainBox presenteren.
Zelfs een enkele kleine knoopcel in restafval kan een grote brand veroorzaken, bijvoorbeeld door een achteloos weggegooide muziekwenskaart. Zoals het ➥ FAZ meldt, ontstaan er keer op keer miljoenenbranden in afvalverwerkingsbedrijven. Daarom is het zo belangrijk om batterijen en oplaadbare batterijen altijd op de juiste manier weg te gooien.
Waarom gaan batterijen kapot?
Lithium-ion batterijen kunnen onder bepaalde omstandigheden zelfontbranden. In dit geval spreken we van een ongeval of thermische runaway - de batterij raakt oververhit en "brandt thermisch uit". Dit kan van buitenaf komen (extern) of vanuit de batterij zelf (intern), door een zichzelf versterkend warmteprocerend proces.
Mechanische schade
Bv. na een val met de e-bike. bijv. na een val met de e-bike, accu gevallen, etc.
Vorming van een cel of binnendringen van een vreemd voorwerp in de cel kan schade veroorzaken aan de separator*, wat weer leidt tot interne kortsluiting.
Thermisch effect
Buitenkant door bijvoorbeeld een omgevingsbrand.
Intern kan zogenaamde thermische propagatie (= verspreiding) optreden van cel tot cel - een gevaarlijke kettingreactie.
Chemische veroudering
Met name versneld door diepe ontladingen.
Het metallisch lithium is ongelijk verdeeld in oude cellen; op bepaalde punten groeien kristallen. Deze zogenaamde dendrieten kunnen de separator binnendringen en leiden tot interne kortsluiting.
Elektrische impact
Bv. door overladen (intern) of kortsluiting (extern).
Bij overladen kan de elektrische energie op een gegeven moment niet meer worden omgezet in chemische energie. Kortsluiting leidt tot een hoge stroomsterkte. Beide leiden tot opwarming van de cel.
* De separator is de binnenste scheidingslaag tussen de anode en kathode, die bedoeld is om ongecontroleerde ladingsuitwisseling te voorkomen.
Wat gebeurt er tijdens een thermische runaway?
Zo snel kan het gebeuren: Een batterij ontbrandt binnen enkele seconden. We voeren regelmatig brandtesten uit met lithium-ionbatterijen onder reële omstandigheden in het testcentrum op de STÖBICH Noord-site. In de korte video ziet u de vier verschillende stadia van een klassieke batterijbrand.
Getest in het testcentrum
Als onderdeel van onze productontwikkeling controleren we regelmatig de veilige werking van onze opslag- en transportboxen. We ondersteunen klanten ook bij het plannen, uitvoeren, documenteren en analyseren van hun eigen tests. De tests vinden plaats in ons eigen batterijtestcentrum, waar naast batterijtests ook producten voor de veilige omgang met lithium-ionbatterijen worden getest.
ADR: wettelijke vereiste voor batterijtransport
Onze transportkisten moeten ADR-conform zijn, d.w.z. goedgekeurd voor het veilig vervoer van gevaarlijke goederen over de weg: in overeenstemming met de Overeenkomst betreffende het internationale vervoer van gevaarlijke goederen over de weg (kort: ADR = Agreement concerning the International Carriage of Dangerous Goods by Road).
Brandende elektrische auto's zijn een regelmatig terugkerend onderwerp in de media. Er wordt vaak gesproken over een "technisch mankement" als mogelijke oorzaak van de brand, zoals de ➥ brand in een elektrische postauto in Pirmasens. Of het om een batterijbrand gaat, kan meestal pas later in het onderzoek worden opgehelderd. Vanwege het hierboven beschreven potentiële gevaar is een verband tussen het energieopslagsysteem en de brand relatief waarschijnlijk.
Wat te doen met de beschadigde batterij?
Zelfs nadat een batterijbrand is geblust, is het gevaar nog lang niet geweken: Wat te doen met het vervuilde bluswater en de defecte energieopslagunit zelf? De wettelijke situatie is niet duidelijk en brandweerkorpsen zijn niet officieel verantwoordelijk voor het transport en de verwijdering van beschadigde batterijen. Toch kan de brandweer batterijbeveiligingssystemen achter de hand houden voor gebruik - wat logisch is gezien het toenemende aantal branden waarbij moderne batterijtechnologieën betrokken zijn.
Bij STÖBICH hebben we verschillende StrainBoxen overhandigd aan de brandweer van Goslar. De grootste StrainBox XL transportbox hebben we om ruimteredenen op ons fabrieksterrein opgeslagen. Indien nodig kunnen de hulpdiensten van alle brandweerkorpsen in het district Goslar de box met het uitrustingsvoertuig "Logistiek" (GW-L) naar de plaats van het ongeval transporteren.
In BRANDSchutz/Deutsche Feuerwehr Zeitung (uitgave 09/2022, blz. 812 e.v.) legt districtsbrandweercommandant Uwe Fricke de belangrijkste voordelen uit van deze speciale transportboxen voor brandweeroperaties: ze zijn verkrijgbaar in verschillende maten, van XS voor e-bike accu's tot XL voor fotovoltaïsche opslagunits, en ze zijn ontworpen voor droog transport. Dit betekent dat de accu niet geblust hoeft te worden (trefwoord "vervuild bluswater"), maar in de box kan opbranden.
Veilige transportoplossingen voor energieopslagsystemen
Alle kasten uit de StrainBox serie hebben een geïntegreerd filtersysteem dat een groot deel van de giftige gassen wegfiltert. Schadelijk stof en deeltjes worden tegengehouden en het ontsnappen van vaste stoffen, vloeistoffen en vlammen wordt voorkomen. Dankzij het geïntegreerde thermomanagementsysteem is er geen kritische temperatuurstijging in de buitenwanden. Als de batterijen binnenin kapot gaan, wordt besmetting in de omgeving van de box voorkomen.
Eigenschappen
| Gasfiltersysteem | Mechanische weerstand |
| Geen lekkage van vonken en vlammen | Ook voor kritische en defecte lithium-ion batterijenbatterijen |
| Drukbestendige constructie | Tested overall concept | Geen lekkage van vloeistoffen en vaste stoffen | Veilig en duurzaam sluitmechanisme |