Energieopslagsystemen, kortweg EOS, zijn ontworpen om grote hoeveelheden elektriciteit veilig op te slaan en op het juiste moment weer beschikbaar te maken. In de praktijk staan daarbij vaak honderden tot wel duizenden lithium-ionbatterijcellen dicht bij elkaar opgesteld. Juist die hoge energiedichtheid maakt een EOS zo efficiënt. Maar dat zorgt er ook voor dat een storing in één batterijcel snel grote gevolgen kan hebben.
Lithium-ionbatterijen of accu’s kunnen bij beschadiging, oververhitting of een technisch defect gaan ontleden. Daarbij komen gassen vrij die vaak niet direct zichtbaar of ruikbaar zijn, terwijl ze wel giftig, brandbaar of explosief kunnen zijn.
Wanneer een batterijcel oververhit raakt, kunnen chemische reacties in de cel steeds sneller verlopen. In het ernstigste geval ontstaat een “thermal runaway”. Dat is een zichzelf versterkend proces waarbij de temperatuur snel oploopt en ook naastgelegen cellen worden geraakt. Thermal runaway wordt vaak gedemonstreerd met een ontvlammende batterij. Door deze langdurig te koelen, zoals onderdompelen in water, stopt de chemische reactie pas.
Voordat er rook, vuur of een sterke temperatuurstijging zichtbaar is, kunnen er al gassen en dampen uit de batterij vrijkomen. Gasdetectie vormt daarom een belangrijke aanvulling op rook- en warmtedetectie. Een vroeg alarm biedt meer tijd om de installatie uit te schakelen, de ruimte te ventileren en verdere escalatie te voorkomen.
Bij de ontleding van lithium-ionbatterijen ontstaat een mengsel van meerdere gassen. De samenstelling is afhankelijk van onder meer de batterijtechnologie, het laadniveau en de ernst van het incident.
Belangrijke gassen zijn:
In een afgesloten batterijruimte of container kunnen deze gassen zich ophopen. Waterstofgas is bovendien 14 keer lichter dan lucht, waardoor het bovenin ruimtes blijft hangen. Ontstaat er vervolgens een ontstekingsbron, dan kan het gasmengsel ontbranden of exploderen.
Toxische componenten vormen daarnaast een direct gevaar voor medewerkers, onderhoudspersoneel en hulpdiensten. Terwijl kooldioxide zuurstof kan verdringen waardoor verstikkingsgevaar dreigt.
Met een goed ontworpen gasdetectiesysteem worden afwijkingen eerder zichtbaar. Zo kan worden ingegrepen voordat een beginnende celstoring uitgroeit tot een calamiteit.
Omdat verschillende batterijtypen verschillende gasmengsels produceren, is één sensor meestal onvoldoende. Een effectieve oplossing kan bestaan uit een combinatie van vroege off-gas- of VOC-detectie, CO-detectie en bewaking van waterstof of de onderste explosiegrens. Daarnaast waarschuwt een zuurstofdetector voor verstikkingsgevaar.
Het detectiesysteem kan worden gekoppeld aan alarmen, ventilatie, automatische afschakeling en een gebouwbeheersysteem. Welke sensoren, alarmwaarden en locaties nodig zijn, hangt af van de batterijtechnologie, de ruimte, de ventilatie en de risicoanalyse.
De invoering van de richtlijnen PGS 37-1:2023 en PGS 37-2:2023 maakt gasdetectie ook wettelijk verplicht.
PGS 37-1 geldt in beginsel voor gekoppelde, oplaadbare lithiumhoudende batterijen met een totaal opgestelde capaciteit van meer dan 20 kWh wanneer het een betreedbaar EOS is (zoals in een container) of het EOS in een ruimte staat opgesteld. Het moet gaan om een permanent stationair detectiesysteem volgens NEN-EN 45544-4. De voorkeursoplossing is CO-detectie die ook gevoelig is voor waterstof.
PGS 37-2 geldt voor de bedrijfsmatige opslag van lithiumhoudende energiedragers: losse cellen, batterijen en accu’s, maar ook batterijen die in een product, apparaat, machine of voertuig zijn verwerkt.
Wanneer gasdetectie verplicht is, vind je terug in de Publicatiereeks Gevaarlijke Stoffen.
Gasdetectie bij een EOS is volgens de richtlijn PGS 37-1 verplicht zodra een gekoppeld lithiumhoudend batterijsysteem een capaciteit heeft van meer dan 20 kWh en staat opgesteld in een betreedbare ruimte of container.
Gasdetectie grijpt sneller in omdat schadelijke elektrolytdampen en gassen al uit de batterij ontwijken vóórdat er sprake is van zichtbare rook, vuur of een duidelijke temperatuurstijging.
Bij de ontleding van een lithium-ionbatterij komt een mengsel vrij van voornamelijk waterstof (H₂), koolmonoxide (CO), vluchtige organische stoffen (VOC’s), waterstoffluoride (HF) en kooldioxide (CO₂).
Een effectieve installatie combineert meerdere sensoren (VOC, CO, H₂ en O₂) en moet voldoen aan strenge EMC-normen (zoals IEC 61000) om signaalstoringen door inverters en BMS-velden te voorkomen.
Energie & Industrie
LEL is de onderste explosiegrens van een brandbaar gas. Lees wat de LEL-waarde betekent en hoe vaste LEL gasdetectie een ruimte continu bewaakt.
Energie & Industrie
Gasdetectie in een stookruimte kan worden beïnvloed door EMC-storing van een PV-omvormer. Lees waar installateurs op moeten letten.
Energie & Industrie
Ontdek hoe gasdetectie een thermal runaway bij lithium-ion batterijen vroeg kan signaleren.
