« Wróć

Czy pożary magazynów energii to realne zagrożenie? Jak często dochodzi do incydentów?

Oceń ten post:

Opublikowano 17.10.2024 r.

Wraz z postępującą transformacją energetyczną oraz rosnącą popularnością odnawialnych źródeł energii, magazynowanie energii staje się kluczowym elementem nowoczesnej infrastruktury energetycznej.

Magazyny energii, w szczególności te oparte na akumulatorach litowo-jonowych, odgrywają istotną rolę w stabilizacji systemów energetycznych, umożliwiając gromadzenie nadwyżek energii produkowanej przez panele słoneczne lub turbiny wiatrowe, a następnie jej wykorzystanie w momentach, gdy produkcja energii jest ograniczona.

Jednak wraz ze wzrostem liczby magazynów energii na całym świecie pojawiają się także obawy związane z ich bezpieczeństwem, zwłaszcza w kontekście ryzyka pożarów. Czy pożary magazynów energii są częstym problemem? Jakie czynniki wpływają na ryzyko ich wystąpienia i jakie środki bezpieczeństwa można zastosować, aby zminimalizować zagrożenia?

W tym artykule dowiesz się:

Jakie jest znaczenie magazynowania energii w nowoczesnych systemach energetycznych, zwłaszcza w kontekście odnawialnych źródeł energii.
Jakie technologie akumulatorów są najczęściej stosowane w magazynach energii i jakie mają zalety oraz wady.
Jakie są główne przyczyny pożarów akumulatorów litowo-jonowych i jak często występują takie incydenty.
Jakie metody zapobiegania pożarom w magazynach energii są najbardziej skuteczne oraz jak należy gasić pożary związane z tymi systemami.

Akumulatory litowo-jonowe jako serce magazynów energii

Akumulatory litowo-jonowe są obecnie najpopularniejszą technologią stosowaną w magazynach energii. Wynika to z ich wysokiej gęstości energii, efektywności oraz długiej żywotności. Znajdują zastosowanie nie tylko w magazynach energii przemysłowej, ale także w samochodach elektrycznych i przydomowych systemach fotowoltaicznych.

W zależności od rodzaju zastosowanych materiałów, akumulatory te dzielą się na różne typy. W kontekście magazynów energii najbardziej popularne są dwa rodzaje: LTO (Litium Titanate Oxide) oraz NMC (Nickel Manganese Cobalt). Akumulatory LTO charakteryzują się stabilnością w różnych warunkach temperaturowych oraz długą żywotnością, co sprawia, że są uważane za jedne z bezpieczniejszych. Z kolei akumulatory NMC mają wyższą gęstość energii, co pozwala na przechowywanie większych ilości energii, ale ich eksploatacja niesie ze sobą większe ryzyko związane z potencjalnymi pożarami.

Czy pożary w magazynach energii są częste?

Pożary w magazynach energii, zwłaszcza tych opartych na akumulatorach litowo-jonowych, są stosunkowo rzadkie. Jednakże, gdy do nich dochodzi, mogą być trudne do opanowania i stwarzają poważne zagrożenie. Liczba takich incydentów wzrosła wraz z rozwojem branży magazynowania energii, ale nadal pozostaje na niskim poziomie w stosunku do ogólnej liczby instalacji.

W artykule opublikowanym przez Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej (CNBOP-PIB) omówiono przypadki pożarów oraz przeprowadzono badania nad różnymi scenariuszami, które mogą prowadzić do pożaru akumulatorów litowo-jonowych. Testy wykazały, że chociaż ryzyko pożarów istnieje, to odpowiednie środki zapobiegawcze, takie jak właściwe monitorowanie stanu naładowania oraz kontrola temperatury, mogą znacznie zredukować ryzyko wystąpienia incydentów.

Przyczyny pożarów akumulatorów litowo-jonowych

Podstawowe przyczyny pożarów akumulatorów litowo-jonowych to:

Przeładowanie akumulatora – Nadmierne ładowanie akumulatorów może prowadzić do wzrostu temperatury wewnątrz ogniw, co w konsekwencji może wywołać tzw. „ucieczkę termiczną”, czyli gwałtowny wzrost temperatury prowadzący do pożaru.

Podgrzewanie ogniwa z zewnętrznego źródła ciepła – Testy przeprowadzone przez CNBOP-PIB wykazały, że podgrzewanie ogniw litowo-jonowych, zarówno zewnętrznym płomieniem, jak i promieniowaniem cieplnym, może prowadzić do zapłonu wydzielanych gazów rozkładowych. Takie sytuacje mogą mieć miejsce w przypadku pożaru sąsiadujących urządzeń elektrycznych.

Uszkodzenia mechaniczne – Akumulatory litowo-jonowe są wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne. Przebicie ogniwa lub inne uszkodzenia strukturalne mogą prowadzić do wydzielania się gazów i, w konsekwencji, do pożaru.

Wady fabryczne – Choć akumulatory są produkowane z zachowaniem rygorystycznych standardów jakości, istnieje ryzyko, że wady fabryczne lub błędy w produkcji mogą zwiększać ryzyko pożaru.

Wyniki badań nad bezpieczeństwem pożarowym akumulatorów litowo-jonowych

Badania przeprowadzone w CNBOP-PIB pozwoliły na szczegółową analizę zachowań akumulatorów litowo-jonowych w różnych scenariuszach pożarowych. Testy obejmowały takie sytuacje jak:

Długotrwałe ładowanie akumulatora, które może prowadzić do rozszczelnienia ogniwa i wydzielania się gazów, a w niektórych przypadkach do zapłonu.

Podgrzewanie zewnętrznym płomieniem, gdzie wyrzut gazów z akumulatora mógł prowadzić do pożaru, choć dynamika tego procesu zależała od rodzaju ogniwa.

Ogrzewanie płytą grzewczą, które symulowało wpływ ciepła pochodzącego od sąsiadujących urządzeń elektrycznych. W niektórych przypadkach doszło do gwałtownego wyrzutu gazów oraz zapłonu.

Wyniki testów pokazały, że akumulatory LTO charakteryzowały się większą stabilnością, natomiast ogniwa NMC były bardziej podatne na gwałtowne pożary i trudniejsze do ugaszenia. W trakcie testów obserwowano również zjawisko tzw. „thermal runaway” – sytuacji, w której ogniwo ulega gwałtownej degradacji, nawet po wstępnym schłodzeniu.

Gaszenie pożarów akumulatorów litowo-jonowych: wyzwania i skuteczne metody

Gaszenie pożarów akumulatorów litowo-jonowych stanowi duże wyzwanie dla służb ratowniczych. Zwykłe środki gaśnicze, takie jak woda, mogą być nieskuteczne w przypadku pożarów akumulatorów NMC. Testy CNBOP-PIB wykazały, że skuteczne gaszenie akumulatorów wymaga zastosowania specjalistycznych technik i sprzętu.

W trakcie badań stosowano różne środki gaśnicze, w tym hydranty oraz proszkowe urządzenia gaśnicze, a także płachty gaśnicze. Najlepsze efekty uzyskano poprzez podawanie zwartego strumienia wody, co skutecznie schładzało ogniwo i minimalizowało ryzyko ponownego zapłonu.

W przypadku akumulatorów NMC zaobserwowano, że po ugaszeniu płomienia konieczne było dalsze chłodzenie ogniwa, aby zapobiec ponownemu wyrzutowi gazów. Eksplozje fizyczne towarzyszące rozszczelnieniu ogniwa stanowią dodatkowe zagrożenie dla ratowników.

Wnioski: Jak zapobiegać pożarom magazynów energii?

Chociaż pożary magazynów energii oparte na akumulatorach litowo-jonowych są stosunkowo rzadkie, ich potencjalne skutki mogą być poważne. Aby minimalizować ryzyko, konieczne jest:

Monitorowanie stanu akumulatorów – Systemy zarządzania bateriami (BMS) powinny na bieżąco monitorować temperaturę i stan naładowania ogniw, aby zapobiegać przegrzewaniu i przeciążeniu.

Regularne kontrole i serwisowanie – Systemy magazynowania energii muszą być regularnie kontrolowane przez specjalistów, aby wykryć ewentualne usterki.

Zastosowanie odpowiednich technologii gaśniczych – Strażacy muszą być odpowiednio przeszkoleni do gaszenia pożarów magazynów energii, a w zakładach powinny być dostępne odpowiednie środki gaśnicze.

Pożary magazynów energii, choć rzadkie, mogą mieć poważne skutki. Właściwe zarządzanie systemami magazynowania energii, regularne kontrole oraz stosowanie zaawansowanych technologii bezpieczeństwa mogą znacznie zmniejszyć ryzyko i zapewnić bezpieczną eksploatację tych nowoczesnych rozwiązań energetycznych.

FAQs

Jak często dochodzi do pożarów magazynów energii?

Pożary magazynów energii są rzadkim zjawiskiem, szczególnie biorąc pod uwagę rosnącą liczbę instalacji na całym świecie. Większość incydentów związana jest z magazynami opartymi na akumulatorach litowo-jonowych, ale przy właściwym zarządzaniu i monitorowaniu ryzyko pożaru jest minimalne.

Jakie są najczęstsze przyczyny pożarów akumulatorów litowo-jonowych?

Do najczęstszych przyczyn pożarów należą przeładowanie akumulatorów, uszkodzenia mechaniczne, przegrzewanie zewnętrzne, wady fabryczne oraz błędy w zarządzaniu systemem. Pożar może być również wywołany zewnętrznymi czynnikami, takimi jak awarie sąsiadujących urządzeń.

Które akumulatory są bardziej narażone na ryzyko pożaru – LTO czy NMC?

Akumulatory LTO są uważane za bardziej stabilne i bezpieczniejsze, natomiast akumulatory NMC, choć mają wyższą gęstość energii, są bardziej podatne na gwałtowne pożary i trudniejsze do ugaszenia. Wynika to z zastosowanych materiałów oraz konstrukcji tych akumulatorów.

Jakie są skuteczne metody gaszenia pożarów akumulatorów litowo-jonowych?

Najlepsze rezultaty w gaszeniu pożarów akumulatorów litowo-jonowych uzyskano przy zastosowaniu zwartego strumienia wody z hydrantu. Inne metody, takie jak proszkowe urządzenia gaśnicze czy płachty gaśnicze, mogą wspomóc gaszenie, ale głównym wyzwaniem pozostaje chłodzenie ogniw, aby zapobiec ponownemu zapłonowi

Czy możliwe jest całkowite wyeliminowanie ryzyka pożaru w magazynach energii?

Choć nie da się całkowicie wyeliminować ryzyka pożaru, nowoczesne technologie i odpowiednie zarządzanie magazynami energii mogą znacząco je zredukować. Regularne przeglądy, systemy monitoringu oraz odpowiednie procedury bezpieczeństwa są kluczowe w minimalizowaniu zagrożeń.

Jakie działania prewencyjne mogą zminimalizować ryzyko pożaru w magazynach energii?

Najważniejsze działania prewencyjne obejmują regularne kontrole techniczne, monitorowanie stanu akumulatorów za pomocą systemów zarządzania bateriami (BMS), zastosowanie odpowiednich systemów chłodzenia oraz przeszkolenie personelu w zakresie reagowania na zagrożenia. Wprowadzenie ścisłych procedur bezpieczeństwa w zakładach może znacząco zmniejszyć ryzyko pożaru.