Battery Safety 101: Thermal Runaway og hvordan forhindre det

Batteriteknologien forbedrer seg raskt i form av kraft og kapasitet, noe som betyr at økende antall små eller mellomstore fartøy kan stole på det som primær fremdrift. På større fartøy kan BESS-systemer gi verdifulle kraftreserver for hovedmotorer, balansere fartøyets kraftbehov og hotell-last, noe som forbedrer teknisk og miljømessig ytelse over hele linjen.

Delvis fordi batteriene har utviklet seg så raskt, forblir de relativt ukjent for fartøyoperatører, redere og mannskap, som kjenner egenskapene til ulike typer motorer, men ser BESS som nesten bokstavelig talt en svart boks. Mange av det grunnleggende i BESS-operasjonen er derfor utelatt fra spesifikasjoner og er ofte ikke tilstrekkelig forstått.

Denne mangelen på forståelse er spesielt risikabel når det gjelder sikkerhet. Som nylige hendelser har vist, har presset for å redusere kostnadene i noen tilfeller resultert i et kappløp til bunnen, som har erstattet de mest grunnleggende skriftlige og uskrevne lovene i livet til sjøs. Sikkerheten til fartøyet og hennes mannskap er det viktigste. 

En av de mest alvorlige risikoene for BESS er thermal runaway - en risiko som alle fartøy med batterier bør være forberedt på å redusere. Thermal runaway kan oppstå etter at BESS er utsatt for mekanisk feilbruk eller drift over eller under riktig spenning eller intern temperatur. I slike situasjoner kan varme genereres i litium-ion-cellene som smelter separatorer mellom battericeller, noe som resulterer i at temperaturen øker til at cellen ventilerer giftige og brennbare gasser.

Kan skape uforutsigbar brann

Hvis antennelse da oppstår, kan disse gassene skape en uforutsigbar brann som kan være svært vanskelig å slukke. I høye nok konsentrasjoner i et uventilert rom er disse gassene også i stand til å skape svært store eksplosjoner, da brannen sprer seg fra en celle til en annen.

I en nylig undersøkelse av en landbasert batteribrann i USA i 2019, der førstehjelpere ble innlagt på sykehus, ble det identifisert fem risikofaktorer:

1. Intern svikt i en battericelle initiert thermal runaway
2. Brann-slukningssystemet var ute av stand til å stoppe thermal runaway
3. Mangel på termiske barrierer mellom cellene førte til gjennomgripende thermal runaway
4. Brannfarlige gasser ble konsentrert uten muligheter til å bli ventilert
5. Beredskapsplan hadde ikke en slokking, ventilasjon og angreps-prosedyre

Disse risikofaktorene gjelder også til sjøs – der de potensielt er enda viktigere å redusere, gitt den ekstra vanskeligheten med å evakuere fra et fartøy og reagere på en brann langt fra land. Derfor har Sterling PlanB i årevis vært banebrytende innen produksjon av de sikreste mulige BESS-systemene.

Kan forhindre Thermal Runaway 

Vår første forsvarslinje mot thermal runaway er væskekjøling. Sterling PlanB har alltid hevdet at væskekjøling på cellenivå er den eneste måten å sikre absolutt sikkerhet på. Væskekjøling har vist seg å være langt mer effektiv enn luftkjøling, noe som krever 3500 ganger mer luftstrømvolum enn vannstrømvolum for å oppnå tilsvarende borttransportering av varme-

Vårt patenterte og proprietære CellCoolTM  kjølesystem er så effektivt at det forhindrer thermal runaway fra å skje i utgangspunktet. I sin mest grunnleggende betydning, fjerner det mer termisk energi enn hva batteriet er i stand til å produsere. Alle Sterling PlanB-batterier har CellCoolTM  som en integrert del av batteriet.

Alle Sterling PlanB-batterier er typegodkjente av DNV. Det betyr, at selv om det er en feil inne i en celle, og cellen antenner, vil den termiske hendelsen ikke forplante seg til tilstøtende celler, og de tilstøtende cellene forblir i normal drift uavhengig av hendelsen.

I tillegg til kjøling er batteristyring og ventilasjon viktige faktorer for å redusere risikoen for termisk runaway.

Risikoen for brann kan ikke fjernes

Alle Sterling PlanB-systemer inkluderer et  batteristyringssystem (BMS) for å oppdage eventuelle problemer i god tid, med konstant overvåking av cellenivåspenning til tre desimaler og temperatur til to desimaler. Alle feil i en celle vil derfor føre til et uvanlig avvik i volt eller temperatur, som da initierer en alarm i BMS lenge før en cellefeil blir en stort problem.

Risikoen for brann kan imidlertid ikke fjernes i sin helhet, så feilsikre mekanismer må være på plass for å redusere risikoen for mannskapet og fartøy. Disse ventilasjonsmekanismene kan fjerne de brennbare gassene bort fra et ustabilt batteri, noe som reduserer risikoen for at et batteri eksploderer. 

I vårt klassegodkjente E-Vent™ integrerte forseglede ventilasjonssystem, luftes brennbar gass ut, uansett nødsituasjon. Gassen kan derfor ikke bygges opp til et farlig nivå.

Det faktum at det i 2021 er ukontrollerte batteribranner om bord typegodkjente passasjerskip kan unngås. Løsningene for å hindre dem eksisterer – og vi kan ikke tillate at sikkerheten blir kompromittert i et kappløp om lave kostnader.