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Honeywell: fermare la fuga termica prima che inizi

Honeywell Security and Fire evidenzia come i sistemi di stoccaggio dell’energia a batteria (BESS) stiano aiutando la società civile nella transizione verso l’energia rinnovabile e le reti elettriche più intelligenti. Composti da migliaia di celle agli ioni di litio (Li-ion), i BESS sono spesso una componente chiave dei data center e degli hub di telecomunicazione, entrambi motori per l’economia in tutto il mondo. Mentre il passaggio alla produzione di energia pulita è un imperativo globale, lo è anche mantenere queste strutture al sicuro.

LA REALIZZAZIONE DELLA SOLUZIONE HONEYWELL E I BENEFICI

Perché le celle Li-ion sono diventate la tecnologia abilitante? Sono convenienti, offrono un’alta densità di energia per le loro dimensioni e peso, mantengono la carica più a lungo, sono meno inclini all’autoscarica rispetto ad altri tipi di batterie e richiedono poca manutenzione e nessuna scarica periodica.[i]

Eppure, per tutti i loro vantaggi, le celle Li-ion hanno delle vulnerabilità. Richiedono complessi sistemi di gestione delle batterie (BMS) per mantenerle in funzione entro parametri sicuri di tensione, temperatura e carica. Se gestite in modo improprio o sottoposte ad abusi, le batterie possono generare malfunzionamenti, con conseguente produzione di gas e calore eccessivo. Se l’elettrolita nelle celle prende fuoco, può rapidamente degenerare in un incendio catastrofico, esplosivo ed estremamente difficile da estinguere (fuga termica).

RILEVARE I PRIMI SEGNI DI FUGA TERMICA

Rilevare i primi segni di cedimento delle batterie Li-ion è fondamentale per permettere agli operatori e alle misure di spegnimento di rispondere proattivamente in tempo per prevenire la fuga termica e incendi catastrofici, spesso esplosivi.

Uno studio di DNV[vi] ha testato tre tecnologie per valutare i loro tempi di risposta nel rilevare i primi segni di una potenziale fuga termica: sensori off-gas, sensori di tensione della cella e sensori del limite inferiore di esplosività (LEL), che rilevano livelli pericolosi di gas combustibile o di vapore di solvente. I rivelatori off-gas hanno mostrato la più alta sensibilità e accuratezza dei tre tipi di tecnologie, con una media di meno di 10 secondi di tempo di risposta dopo l’inizio dell’off-gas e 6 minuti e 11 secondi prima dell’inizio della fuga termica. Né il LEL né i sensori di tensione si sono attivati fino a dopo l’inizio della fuga termica.

Secondo lo studio, le misure di spegnimento combinate con la rivelazione dei gas di scarico hanno impedito efficacemente la fuga termica. Una volta rilevato l’off-gas, il sistema della batteria è stato isolato elettricamente, il che ha impedito alla temperatura della cella di aumentare e quindi ha fermato la propagazione alle celle adiacenti.

SPECIFICHE PERSONALIZZATE PER LA RIVELAZIONE DEI GAS DI SCARICO PER SODDISFARE I PARAMETRI BESS

La rivelazione dello sfiato iniziale (venting) in un BESS, però, presenta alcuni vincoli. Un tale sistema non può essere semplicemente installato come da manuale perché ogni BESS pone le proprie sfide, come notato in uno studio di Underwriters Laboratory del 2020.[vii]

La soluzione deve essere progettata per la configurazione specifica di ogni BESS – la sua geometria, il volume, il tipo di cella, la disposizione spaziale e i modelli di flusso d’aria. Sulla base di questi dati, i progettisti possono ottimizzare la posizione e il numero di sensori per fornire la rivelazione più rapida utilizzando il minor numero di sensori.

Implementando la tecnologia di rivelazione off-gas nelle utility di energia rinnovabile, nelle microgrid, nei data center e nelle strutture di telecomunicazione, i proprietari di BESS possono proteggere le loro persone, i beni e i dati irrecuperabili – per non parlare dei vigili del fuoco e degli altri primi soccorritori. Allo stesso tempo, possono evitare costosi tempi di inattività, aumentare la loro resilienza e contribuire a far avanzare la transizione alle energie rinnovabili in modo sicuro.


[i] Note di elettronica, vantaggi e svantaggi delle batterie agli ioni di litio, aggiornato a giugno 2021. [Accessed October 29 ottobre, 2021]

[vi] DNV, Riferimento tecnico per il rischio di esplosione delle batterie Li-ion e la soppressione degli incendi [Accessed March 14, 2022]

[vii] UL Firefighter Safety Research Institute report, Four firefighters injured in lithium-ion battery energy storage system explosion – Arizona, 28 luglio 2020, Mark B. McKinnon et al. [Accessed December 17, 2020]

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