Sono disponibili sistemi e strumenti pienamente in grado di gestire questi rischi, ma è necessario comprendere meglio sia i rischi stessi che gli strumenti disponibili, in modo da poterli selezionare e implementare in modo appropriato.
È importante che i sistemi di protezione siano compatibili con le modalità di guasto e le conseguenze di uno specifico sistema di batterie. Auxilia Electric Propulsion, fin dalla sua prima applicazione nel 2008, ha analizzato le diverse possibilità offerte dalle tecnologie di accumulo di energia presenti sul mercato e, nel corso degli anni, ha fornito sistemi elettrici che richiedevano batterie.
In particolare, negli ultimi due progetti, ha utilizzato batterie al litio con una progettazione specifica al fine di:
Ridurre le dimensioni
Ridurre il peso
Massimizzare la durata
Garantire i più elevati standard di sicurezza
Sono disponibili sistemi e strumenti pienamente in grado di gestire questi rischi, ma è necessario comprendere meglio sia i rischi stessi che gli strumenti disponibili, in modo da poterli selezionare e implementare in modo appropriato.
È fondamentale che i sistemi di protezione siano compatibili con le modalità di guasto e le conseguenze di uno specifico sistema di batterie. Auxilia Electric Propulsion, fin dalla sua prima applicazione nel 2008, ha analizzato le diverse possibilità offerte dalle tecnologie di accumulo di energia presenti sul mercato e, nel corso degli anni, ha fornito sistemi elettrici che richiedevano batterie.
In particolare, negli ultimi due progetti, sono state utilizzate batterie al litio con una progettazione specifica al fine di:
Ridurre le dimensioni
Ridurre il peso
Massimizzare la durata
Garantire i più elevati standard di sicurezza
Quest’ultimo punto, in particolare, richiede un’attenzione specifica perché, senza di esso, tutti gli altri aspetti perdono di significato.
Questo articolo riassume gli aspetti di sicurezza delle batterie agli ioni di litio contenenti elettrolita liquido con catodo a base di ossido di nichel-manganese-cobalto (NMC) e fosfato di litio-iraniano (LFP). Queste batterie sono le più comuni per applicazioni navali al momento della pubblicazione di questo articolo. La tecnologia delle batterie è in rapida evoluzione e i nuovi progressi potrebbero influenzare le affermazioni presentate.
Esistono diversi guasti che generano un aumento della temperatura; questo può innescare una reazione a catena termica, con conseguente formazione di incendi e rilascio di gas. Gestione dei gas e del calore. I gas di scarico di una batteria agli ioni di litio sono noti per essere infiammabili e tossici. Ciò rappresenta un rischio di esplosione in spazi chiusi. Il rilascio di gas è considerato particolarmente importante per la rilevazione precoce di una reazione a catena termica. I gas di scarico nelle prime fasi di una reazione a catena termica saranno più freddi rispetto a quelli rilasciati nelle fasi successive. I gas di scarico iniziali possono quindi diventare più pesanti dell’aria, accumulandosi a livello del pavimento. Pertanto, è opportuno considerare se il rilevamento di gas relativo al rischio di esplosione in ambienti chiusi debba essere applicato a entrambi i livelli, vicino al pavimento e vicino al soffitto. Affidarsi esclusivamente al sensore di limite inferiore di esplosione (ELT) e ai livelli di tensione del cella per rilevare le fasi iniziali di un evento di reazione termica incontrollata è insufficiente. Sia il sensore Li-ion Tamer che il rilevatore di fumo, se posizionati vicino al modulo interessato o al suo interno, si sono dimostrati i mezzi più affidabili per l’allarme preventivo di reazione termica incontrollata. Il rilevamento precoce della reazione termica incontrollata ha inoltre dimostrato che è possibile scollegare un cella, arrestando efficacemente il processo di surriscaldamento.
Per sfruttare appieno il potenziale di un condotto di estrazione forzata, un punto di estrazione elevato nella stanza si è dimostrato il fattore chiave. Ciò garantisce che il ricambio d’aria orario richiesto rimanga basso, pur continuando a fornire la necessaria diluizione dei gas esplosivi nell’ambiente. Estinzione degli incendi. Il nucleo di un incendio di una batteria agli ioni di litio, ovvero la cella stessa, è in genere difficilmente accessibile ed estremamente difficile da estinguere, in quanto presenta elementi di diversi tipi di incendio (metallico, chimico, ecc.), oltre ad essere esotermico e potenzialmente in grado di produrre ossigeno. Tuttavia, un singolo incendio di cella non rappresenta in genere una preoccupazione significativa per la sicurezza o la sopravvivenza della nave. La preoccupazione principale è che una batteria è composta da decine di migliaia di celle e che questo incendio tenderà a propagarsi ad altre celle, aumentando così il carico termico e la probabilità di un’ulteriore propagazione, fino al peggiore dei casi al coinvolgimento dell’intero sistema della batteria. Pertanto, l’estinzione dell’incendio a livello della singola cella non è l’obiettivo principale dei sistemi di estinzione degli incendi. Il ruolo chiave dei sistemi antincendio è quello di assorbire il calore e ridurre il grado di propagazione, ovvero il numero di batterie coinvolte nell’incendio. L’iniezione diretta di schiuma mostra le migliori prestazioni di mitigazione del calore rispetto a tutti i metodi testati. Questo metodo ha il più alto potenziale per la mitigazione degli incendi da modulo a modulo, soprattutto se progettato per una capacità sufficiente a inondare i moduli/rack per periodi di tempo più lunghi. Nei casi in cui si debbano valutare concetti alternativi di integrazione a bordo della nave, come ad esempio una batteria installata senza una sala batterie dedicata, questo può essere un approccio particolarmente interessante per valutare lo stesso livello di sicurezza. La protezione con acqua ad alta pressione fornisce una buona mitigazione del calore a livello di modulo, oltre a fornire una protezione completa dello spazio batterie dagli incendi esterni. Ha anche buone capacità di assorbimento e riduzione della temperatura dei gas.
In conclusione, la portata di ventilazione necessaria e la quantità di materiale estinguente dipendono dal numero e dalle dimensioni delle celle della batteria coinvolte nell’incendio. Se l’intero sistema di batterie prende fuoco, i sistemi di soppressione e ventilazione non saranno in grado di mitigare i rischi di incendio ed esplosione.
Esistono molti diversi progetti di sistemi di batterie o approcci ingegneristici che possono concentrarsi sulla mitigazione di determinate problematiche. Inoltre, esistono molti strumenti diversi che possono essere utilizzati per mitigare determinati rischi. Comprendere i rischi di un dato progetto di batteria è fondamentale, così come garantire che siano presenti sistemi sufficienti a produrre un livello di rischio accettabile.
