Spis treści
Tysiące baterii litowo-jonowych wykorzystywanych w systemach magazynowania energii to z jednej strony gwarancja gromadzenia jej odpowiedniej ilości, z drugiej duże zagrożenie pożarowe i wybuchowe. Baterie litowo-jonowe bardzo często narażone są na zjawisko utraty stabilności termicznej, a w przypadku ich dużego nagromadzenia w jednym miejscu – kaskadowego wzrostu temperatury. Do tej pory znane środki bezpieczeństwa walczyły tylko ze skutkami tych zjawisk. Dlatego bez wątpienia rewolucją na rynku stanie się opracowane przez naszego partnera rozwiązanie znane jako Fike Blue.
Duże, stacjonarne systemy magazynowania energii dają gwarancję, że odpowiednia jej ilość będzie dostępna w momencie największego zapotrzebowania. W czasach, kiedy niemal całkowicie przemysł oraz nasze codzienne życie uzależniliśmy od potencjału energetycznego takie rozwiązanie wydaje się przedsiębiorcze i jak najbardziej uzasadnione. Problem w tym, że w przypadku systemów magazynowania energii wykorzystujących akumulatory litowo-jonowe nie można zapomnieć o trudnych do przewidzenia i wyjątkowo niebezpiecznych zagrożeniach.
Mówiąc o zagrożeniach w tym przypadku mowa przede wszystkim o utracie stabilności termicznej i kaskadowym wzroście temperatury. To one w konsekwencji powodować mogą pożary a nawet eksplozje modułów z akumulatorami.
Utrata stabilności termicznej a kaskadowy wzrost temperatury
Ucieczka termiczna” i „kaskadowy wzrost temperatury” to powiązane, ale nie dokładnie tożsame zjawiska.
- Utrata stabilności termicznej odnosi się do procesu, w którym temperatura akumulatora gwałtownie wzrasta w wyniku reakcji chemicznych wewnątrz ogniwa, prowadząc do samonapędzającego się cyklu generowania ciepła. W efekcie tego procesu akumulator może się przegrzać, co może prowadzić do jego zapłonu lub wybuchu.
Co może powodować utratę stabilności termicznej?
- 1. Przegrzanie
- 2. Uszkodzenia fizyczne
- 3. Defekty produkcyjne baterii
- 4. Zanieczyszczenie lub wyciek elektrolitu
- 5. Zwarcie elektryczne
- Kaskadowy wzrost temperatury to zjawisko, które może nastąpić w wyniku utraty stabilności termicznej. Polega na tym, że wzrost temperatury jednego akumulatora może wywołać podobny proces w sąsiednich ogniwach, prowadząc do rozprzestrzeniania się tego efektu na większą skalę. Jest to reakcja łańcuchowa, w której kolejne akumulatory ulegają przegrzaniu z powodu bliskości tych, które już doświadczają utraty stabilności termicznej.
W skrócie, utrata stabilności termicznej dotyczy jednego ogniwa, a kaskadowy wzrost temperatury opisuje zjawisko, gdy ta ucieczka termiczna rozprzestrzenia się na inne akumulatory w systemie.
Fike Blue – opatentowana ochrona przed skutkami utraty stabilności termicznej
Obecnie do radzenia sobie z problemem ucieczki termicznej/utraty stabilności termicznej i kaskadowego wzrostu temperatury w systemach magazynowania energii wykorzystuje się wodę i inne środki gaśnicze. Jednak po ugaszeniu bezpośredniego pożaru nie ma gwarancji, że sytuacja została w pełni opanowana. Reakcja egzotermiczna w akumulatorze zwykle dalej zachodzi, co skutkuje ciągłym odparowywaniem palnych gazów. A to daje wysokie prawdopodobieństwo ponownego zapłonu lub wybuchu.
Dlatego w 2022 roku nasz wieloletni partner, amerykańska firma Fike, rozpoczął prace nad rewolucyjnym system mający rozwiązać omawiany problem. Po licznych testach i procedurach certyfikacyjnych na rynek wchodzi Fike Blue.
Czym jest Fike Blue?
To ciecz wtryskiwana bezpośrednio do modułu mająca za zadanie opanowanie zdarzenia termicznego poprzez pochłanianie ciepła. Ciecz ta ma znacznie większą temperaturę wrzenia niż woda – aż 400 stopni Celsjusza. Nie rozprasza się również jak gazy, dlatego jej skuteczność jest tak wysoka.
Ponadto jak pokazały testy do ugaszenia przegrzanego modułu wystarczyło niecałe 100 litrów Fike Blue. Dla porównania do ugaszenia tego typu incydentu konieczne byłoby zużycie kilku tysięcy litrów wody.
Fike Blue jest cieczą całkowicie nietoksyczną, bioderadowalną i nie stwarza żadnego zagrożenia zanieczyszczeniem wód gruntowych lub środowiska naturalnego.
Rewolucyjność Fike Blue daje realne szanse wykorzystania systemów magazynowania energii w środowiskach miejskich.
Jak działa Fike Blue?
Sposób działania tego rozwiązania jest dość prosty. Po wykryciu anomalii cieplnej przez detektor Fike Blue zaczyna przepływać przez sieć rurociągów. Dysza otworzy się i wprowadzi ciecz tylko do przegrzewającego się modułu.
Dzięki wysokiej temperaturze wrzenia ciecz pochłonie ciepło ogniw. Dzięki temu, temperatura wszystkich ogniw w module drastycznie spadnie, aż do momentu kiedy zagrożenie pożarowe całkowicie minie.
Rozwiązanie zostało przetestowany przez niezależną organizację normalizacyjną – CSA – Canadian Standards Association.
Testy przeprowadzone przez CSA jednoznacznie pokazały, że temperatura powstająca w wyniku ucieczki termicznej została zredukowana w ciągu kilku minut od wprowadzenia do przegrzewającego się modułu Fike Blue. Testy powtórzono wielokrotnie, za każdym razem z podobnymi wynikami.
Bez wątpienia to rozwiązanie może okazać się prawdziwą rewolucją w zakresie zabezpieczenia modułów magazynowania energii.
