Batterier används i stor omfattning inom industrin, logistiken, fastigheter och energiproduktionen. Laddningsplatser för truckar och andra batteridrivna arbetsmaskiner, batterirum, reservkraftssystem och batterilager är exempel på miljöer där säker användning och laddning av batterier är en viktig del av riskhanteringen.
Vid laddning, överhettning och olika feltillstånd kan batterier avge gaser och ångor. Riskerna och vilka gaser som behöver övervakas beror på batterityp, batterikemi och användningsmiljö. Med hjälp av gasdetektering kan farliga eller avvikande gaskoncentrationer upptäckas så att åtgärder kan vidtas så tidigt som möjligt.
Olika batterityper medför olika gasrisker
Traditionella blybatterier används fortfarande bland annat i truckar, arbetsmaskiner och reservkraftssystem. Vid laddning kan vätgas (H₂) bildas.
Vätgas är en färglös, luktfri och mycket lättantändlig gas. Dess undre explosionsgräns i luft är cirka 4 volymprocent. I slutna eller otillräckligt ventilerade utrymmen kan ansamling av vätgas medföra brand- och explosionsrisk. Med kontinuerlig vätgasdetektering kan gaskoncentrationen övervakas och avvikande situationer upptäckas.
För litiumjonbatterier ser gasriskerna annorlunda ut. Om ett batteri skadas, överhettas eller utsätts för ett annat feltillstånd kan bland annat kolmonoxid (CO), koldioxid (CO₂), vätgas (H₂), kolväten, olika flyktiga organiska föreningar (VOC) och elektrolytångor frigöras.
Sammansättningen och mängden gaser som frigörs beror bland annat på batterikemin, laddningstillståndet och i vilket skede batterifelet befinner sig. Därför bör vilka gaser som ska övervakas och vilken sensorteknik som ska användas fastställas specifikt för varje anläggning och applikation.
Gasdetektering kan hjälpa till att upptäcka ett begynnande batterifel
Ett av de allvarligaste feltillstånden för litiumjonbatterier är termisk rusning, även kallat thermal runaway. Vid termisk rusning börjar batteriets interna temperatur stiga okontrollerat och förloppet kan leda till kraftig gasutveckling och brand.
Redan innan termisk rusning inträffar kan elektrolytångor och andra gasformiga föreningar frigöras från batteriet. Detektering av dessa gaser och ångor kan ge en tidig indikation på ett begynnande feltillstånd och möjliggöra snabbare åtgärder.
Gasdetektering utgör en del av batterisystemets övergripande säkerhet. Den kompletterar exempelvis batterihanteringssystemet (BMS), temperaturövervakning, ventilation och brandsäkerhetssystem.
Var behövs gasdetektering för batterier?
Behovet av gasdetektering är särskilt viktigt inomhus och i slutna utrymmen där frigjorda gaser kan ansamlas. Typiska användningsområden är:
- laddningsplatser för truckar och andra batteridrivna arbetsmaskiner
- batterirum och laddningsrum inom industrin
- batterirum för reservkraftssystem
- batterirum i datacenter
- anläggningar för testning, service och återvinning av batterier
- batterilager och energilagringssystem.
Vid placering av gasdetektorer måste hänsyn tas till den aktuella gasens egenskaper, lokalens utformning och ventilation samt möjliga platser där gas kan frigöras eller ansamlas. Vätgas är till exempel lättare än luft och tenderar därför att stiga och ansamlas i lokalens övre delar.
Effektiv gasdetektering börjar med en riskbedömning
Det finns ingen enskild lösning för gasdetektering som passar alla batteriapplikationer. Utgångspunkten för planeringen är den batteriteknik som används, de tillhörande gasriskerna och användningsmiljön.
Utifrån dessa faktorer fastställs vilka gaser som ska övervakas, vilken sensorteknik som ska användas, antal och placering av gasdetektorer samt nödvändiga larm och systemintegrationer. Larmsignaler kan exempelvis överföras till ventilation, fastighetsautomation, batterihanteringssystem eller andra säkerhetssystem.
Ett korrekt utformat gasdetekteringssystem bidrar till säkerheten i batterirum, laddningsutrymmen och batterilager. Målet är att upptäcka avvikande gaskoncentrationer så tidigt som möjligt och möjliggöra åtgärder innan situationen utvecklas till en allvarligare incident.