Brandveiligheid en Regelgeving bij Energieopslagsystemen(EOS) volgens PGS 37-1

AF-X Fireblocker gecondenseerde aerosol als oplossing richting de PGS 37-1 richtlijnen

brandbeveiliging batterij opslag

Publicatiereeks Gevaarlijke Stoffen

PGS 37 is een Nederlandse richtlijn uit de Publicatiereeks Gevaarlijke Stoffen die zich richt op de veiligheid rondom Lithium-ion batterijen. Deze richtlijnen zijn onderverdeeld in de PGS 37-1 en de PGS 37-2 en zijn gericht op veiligheid en regelgeving voor het opslaan en beveiligen van Lithiumhoudende energiedragers en energieopslagsystemen. Met PGS 37-1 en PGS 37-2 zijn er nu duidelijke richtlijnen voor zowel energieopslagsystemen (EOS) als de opslag van losse lithiumbatterijen. Beide zijn gericht op het beperken van risico's zoals brand, explosies en giftige dampen en op het verbeteren van de blusbaarheid bij incidenten met lithiumhoudende energiedragers.

Risico’s van Lithium-ion batterijen

Lithium-ion batterijen worden steeds vaker toegepast in energieopslag, elektrische voertuigen en mobiele apparatuur. Hoewel deze technologie veel voordelen biedt, brengt zij ook specifieke brandrisico’s met zich mee. Het grootste risico is thermal runaway: een ongecontroleerde thermische reactie waarbij de batterij zichzelf blijft verhitten en uiteindelijk kan ontbranden.Thermal runaway kan ontstaan door verschillende interne en externe factoren, zoals:

Productiefouten in de batterijcellen
Storingen in het Battery Management System (BMS) waardoor overlading kan optreden
Mechanische schade door vallen, schokken, trillingen of aanrijdingen
Externe hittebronnen, zoals een omgevingsbrand of blikseminslag
Veroudering of diepontlading van de batterij

Lithium-ion batterijen bevatten elektrolyt opgelost in een organisch oplosmiddel, wat zeer brandbaar is. Wanneer een batterij beschadigd raakt of oververhit, kan dit leiden tot een snelle chemische reactie. Bij een batterijbrand ontstaan meerdere gevaren:

Snelle temperatuurstijging tot boven de 1.000°C
Vrijgave van brandbare en giftige gassen
Risico op explosies
Brandoverslag naar andere batterijen

Door de chemische samenstelling van lithium-ion batterijen zijn deze branden vaak moeilijker te beheersen met traditionele blusmethoden. Daarom zijn specifieke brandbeveiligingsmaatregelen essentieel bij opslag en toepassing van lithium-ion batterijen.

Omgevingsrisico's en het opstellen van de PGS richtlijnen

Lithium-ion batterijen spelen een steeds grotere rol in onze economie en samenleving. Tegelijkertijd brengen ze ook risico’s met zich mee die niet alleen bedrijven raken, maar ook de omgeving en de openbare veiligheid. Wanneer een lithium-ion batterij in brand raakt, kunnen giftige gassen, hoge temperaturen en explosies ontstaan. Hierdoor kan een incident zich snel uitbreiden en een gevaar vormen voor omliggende gebouwen, infrastructuur en mensen in de directe omgeving. Juist vanwege deze omgevingsrisico’s zijn in Nederland specifieke richtlijnen opgesteld, zoals PGS 37-1 voor energieopslagsystemen met lithium-ion batterijen. Deze richtlijn beschrijft welke veiligheidsmaatregelen nodig zijn om brandrisico’s te beperken en de impact op de omgeving te minimaliseren.

Welke eisen stelt PGS 37 aan brandveiligheid?

PGS 37 stelt functionele eisen voor onder meer:

Detectie en alarmering
Brandbeheersing of blussystemen
Interne veiligheidsafstanden
Contructie en compartimentering
Noodplannen en scenarioanalyse
Opleiding en onderhoud

Door de risicos te verminderen zal dit bijdragen aan de omgevingsveiligheid, arbeidsveiligheid en brand- en rampenbestrijding. Daarnaast wordt er zo zorgvuldig mogelijk voor gezorgd in een PGS dat bij navolging van de maatregelen niet in strijd gehandeld wordt met wet- en regelgeving.

AF-X Fire Solutions Lithium-ion brandpreventie- en blussysteem

Nu de risico’s van Lithium-ion batterijen steeds beter in kaart worden gebracht, wordt voor veel organisaties duidelijk dat traditionele brandpreventie- en blussystemen vaak niet voldoende geschikt zijn voor dit type brand. AF-X Fire Solutions is Nederlandse producent/fabrikant van aerosol brandblussystemen met eigen productie in Nederland. Met jarenlange ervaring in brandpreventie en brandbestrijding ontwikkelt AF-X innovatieve oplossingen die aansluiten bij de groeiende vraag naar veilige toepassingen voor lithium-ion batterijen. Voor de bescherming van lithium-ion batterijen maakt AF-X gebruik van condensed aerosol technologie. In tegenstelling tot traditionele blussystemen, zoals sprinklers die met water werken, wordt bij een aerosol systeem geen water gebruikt. Dit voorkomt extra schade aan apparatuur en materialen en voorkomt dat water een brandreactie versterkt.

De aerosoltechnologie werkt door de chemische kettingreactie van de brand te onderbreken. Tijdens een brand ontstaan zogenaamde vrije radicalen die de verbrandingsreactie in stand houden. Wanneer de aerosol wordt geactiveerd, worden deze vrije radicalen geneutraliseerd waardoor de verbranding stopt en de brand zich niet verder kan ontwikkelen, een negatief katalytisch effect. Om snel te kunnen reageren op een lithium-ion incident wordt het systeem gecombineerd met snelle branddetectie, waardoor de blusinstallatie kan worden geactiveerd voordat een brand zich verder ontwikkelt tot een thermal runaway scenario. Het aerosol brandblussysteem van AF-X Fire Solutions is ontworpen om brand effectief te beheersen voor minimaal 90 minuten en gevolgschade te minimaliseren. De technologie werkt zonder water of gasflessen en is geschikt voor toepassingen waar traditionele systemen minder effectief zijn. De systemen voldoen aan internationale normen en zijn onder andere gecertificeerd volgens KIWA test programma's, waarmee de prestaties van aerosol blussystemen onafhankelijk zijn getest en gevalideerd. Dankzij deze technologie biedt AF-X Fire Solutions een effectieve oplossing voor brandpreventie en brandbestrijding bij lithium-ion batterijen, waarbij veiligheid, betrouwbaarheid en minimale gevolgschade centraal staan.

Hoog brandrisico en voorschriften

Het barsten van cellen door opwarming en het ontvlammen van het vloeibare elektrolyt is het grootste risico voor het ontstaan van brand. Ook te snelle afgifte van de opgeslagen chemische energie, door een technische defect, veroorzaakt het afgeven van thermische energie wat een kortsluiting kan veroorzaken of het uitstoten van elektrolyten. Daarbij kan de accu dan thermisch op hol slaan (thermal runaway) welke wordt veroorzaakt door bijvoorbeeld deze interne kortsluiting.

Risico beperkende voorschriften:

Veiligheidsmaatregelen: Noodzakelijke veiigheidsvoorzieningen zoals ventilatie, branddetectie en blusmiddelen.
Compartimentering: voorschriften voor het indelen van oplsagruimten om de verspreiding van een eventuele brand te beperken.
Blusvoorzieningen: Aanbeveling voor de aanwezigheid van geschikte blusmiddelen, zoals aerosolen die effectie zijn bij lithium-ion batterijbranden.

Blussende werking van Aerosol

Blussen op moleculair niveau. Bij conventionele systemen wordt er een element uit de branddriehoek weggenomen. De blussende werking van de AF-X systemen is intelligenter. Onderliggend in een branddriehoek is er namelijk sprake van een brandvijfhoek. Ook de mengverhoudingen en de katalisatie spelen een belangrijke rol. Op moleculair niveau is brand niets anders dan een chemische reactie. Binnen die chemische reactie zweven instabiele moleculen rond. Deze instabiele moleculen worden ook wel vrije radicalen genoemd. Bij activering van de AF-X blussystemen gaat de aërosol-nevel direct een verbinding aan met deze vrije radicalen. De aërosol zorgt dan weer voor stabiele moleculaire verbindingen. Zo wordt de brand dus in het allereerste stadium geblokkeert zonder koude schokken, zonder water en zonder zuurstof verdrijving.

Betrekking op verschillende Typical's:

Om de blusstof zijn blussende werking te laten volstrekken moet de ruimte zo goed mogelijk afgesloten worden. lekkage is toegestaan tot 1% van het volume van de totaal te blussen ruimte. Openlucht of openstructuur behuizing is niet geschikt. Bij twijfel kunt u zich altijd laten adviseren door een van onze experts.

Gecertificeerd en Test resultaten van de AF-X Fireblocker

De AF-X Fireblocker is getest en gecertificeerd op doeltreffendheid bij het onderdrukken van Li-ion-batterijbranden. Het bleek dat de AF-X Fireblocker met succes batterijbranden op kleine schaal kon blussen en de reactie van thermal runaway naar de volgende interne cel van de batterij met succes heeft weten te blokkeren. Dit doordat de temepersatuur dusdanig werd verlaagd in een zeer korte tijd.

In samenwerking met brandlaboratorium Peutz en KIWA zijn deze testen succesvol uitgevoerd en gedocumenteerd. De uitgebreide testrapporten van Peutz en KIWA zijn op aanvraag beschikbaar via onderstaand formulier.

De Belangrijkste conclusies uit het KIWA-certificaat K-0210557/01, die is getest volgens BRLK21045 en het specifieke certificeringsprogramma 05 voor Brandbeveiliging van de opslag van Lithium-ion batterijen:

Aanzienlijke en snelle temperatuurverlaging
Snelle controle van de Thermal Runaway
Als gevolg hiervan wordt de Thermal Runaway-reactie gecontroleerd voor minimaal 90 minuten
Een stabiele situatie creëren in een lithium-ion batterij (LiBs) opslag
Getest met Batterijen tot 160AH - 48V
Geen brandoverslag naar omliggende accu's.