Akkuja käytetään laajasti teollisuudessa, logistiikassa, kiinteistöissä ja energiantuotannossa. Trukkien ja muiden työkoneiden lataustilat, akkuhuoneet, varavoimajärjestelmät sekä energiavarastot ovat esimerkkejä kohteista, joissa akkujen turvallinen käyttö ja lataaminen ovat tärkeä osa riskienhallintaa.
Akkujen lataamiseen, lämpenemiseen ja vikatilanteisiin voi liittyä kaasujen ja höyryjen muodostumista. Riskit ja valvottavat kaasut riippuvat akkutyypistä, akkukemiasta ja käyttöympäristöstä. Kaasunvalvonnan avulla voidaan havaita vaarallisia tai poikkeavia kaasupitoisuuksia ja reagoida tilanteeseen mahdollisimman aikaisessa vaiheessa.
Eri akkutyyppeihin liittyy erilaisia kaasuriskejä
Perinteisiä lyijyakkuja käytetään edelleen esimerkiksi trukeissa, työkoneissa sekä varavoimajärjestelmissä. Niiden latauksen yhteydessä voi muodostua vetyä (H₂).
Vety on väritön, hajuton ja erittäin helposti syttyvä kaasu. Sen alempi syttymisraja ilmassa on noin 4 tilavuusprosenttia. Suljetussa tai puutteellisesti tuuletetussa tilassa vedyn kertyminen voi muodostaa palo- ja räjähdysvaaran. Vedynvalvonnalla voidaan seurata kaasupitoisuutta jatkuvasti ja havaita poikkeava tilanne.
Litiumioniakkujen kohdalla kaasuriskit ovat erilaisia. Akun vaurioitumisen, ylikuumenemisen tai muun vikatilanteen yhteydessä voi vapautua esimerkiksi hiilimonoksidia (CO), hiilidioksidia (CO₂), vetyä (H₂), hiilivetyjä sekä erilaisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä ja elektrolyyttihöyryjä.
Muodostuvien kaasujen koostumus ja määrä riippuvat muun muassa akkukemiasta, varaustilasta ja vikaantumisen vaiheesta. Tämän vuoksi valvottavat kaasut ja käytettävä anturiteknologia tulee määrittää kohdekohtaisesti.
Kaasunvalvonta voi auttaa havaitsemaan kehittyvän vikatilanteen
Yksi litiumioniakkuihin liittyvistä vakavimmista vikatilanteista on lämpökarkaaminen. Siinä akun sisäinen lämpötila alkaa nousta hallitsemattomasti ja tilanne voi edetä voimakkaaseen kaasunmuodostukseen ja paloon.
Jo ennen varsinaista lämpökarkaamista akusta voi vapautua elektrolyyttihöyryjä ja muita kaasumaisia yhdisteitä. Näiden kaasujen ja höyryjen havaitseminen voi antaa tietoa kehittyvästä poikkeustilanteesta ja mahdollistaa aikaisemman reagoinnin.
Kaasunvalvonta toimii yhtenä osana akkujärjestelmän turvallisuutta. Se täydentää esimerkiksi akunhallintajärjestelmää, lämpötilavalvontaa, ilmanvaihtoa ja paloturvallisuusjärjestelmiä.
Missä akkujen kaasunvalvontaa tarvitaan?
Kaasunvalvonnan tarve korostuu erityisesti sisätiloissa ja suljetuissa kohteissa, joissa vapautuvat kaasut voivat kerääntyä. Tyypillisiä käyttökohteita ovat esimerkiksi:
- trukkien ja muiden akkukäyttöisten työkoneiden lataustilat
- teollisuuden akku- ja lataushuoneet
- varavoimajärjestelmien akkutilat
- datakeskusten akkutilat
- akkujen testaus-, huolto- ja kierrätystilat
- energiavarastot ja akkuvarastojärjestelmät.
Kaasunilmaisimien sijoittelussa tulee huomioida valvottavan kaasun ominaisuudet, tilan rakenne ja ilmanvaihto sekä mahdolliset kaasujen vapautumis- ja kertymispaikat. Esimerkiksi vety on ilmaa kevyempää, joten se pyrkii nousemaan tilan yläosiin.
Toimiva kaasunvalvonta alkaa riskien tunnistamisesta
Akkujen kaasunvalvontaan ei ole yhtä kaikille kohteille soveltuvaa ratkaisua. Suunnittelun lähtökohtana ovat käytettävä akkuteknologia, siihen liittyvät kaasuriskit ja käyttöympäristö.
Näiden perusteella määritetään valvottavat kaasut, anturiteknologia, ilmaisimien määrä ja sijoittelu sekä tarvittavat hälytykset ja integraatiot. Hälytystieto voidaan välittää esimerkiksi ilmanvaihdolle, rakennusautomaatioon, akunhallintajärjestelmään tai muihin turvallisuusjärjestelmiin. Oikein suunniteltu kaasunvalvonta tukee akku- ja lataustilojen turvallisuutta. Tavoitteena on tunnistaa poikkeavat kaasupitoisuudet mahdollisimman aikaisin ja mahdollistaa reagointi ennen tilanteen kehittymistä vakavammaksi.