Pożary baterii litowo-jonowych – narastający kryzys

W dobie postępującej elektryfikacji i dynamicznego rozwoju technologii mobilnych, baterie litowo-jonowe stały się nieodłącznym elementem codziennego życia. Zasilają smartfony, laptopy, narzędzia elektryczne, a przede wszystkim pojazdy elektryczne i magazyny energii. Choć oferują one znakomitą wydajność energetyczną, ich rosnące zastosowanie wiąże się z coraz poważniejszym problemem – zagrożeniem pożarowym. W ostatnich latach liczba incydentów związanych z zapłonem baterii litowo-jonowych znacząco wzrosła, co stanowi wyzwanie dla służb ratowniczych, przemysłu, a także ustawodawców.

Mechanizm powstawania pożarów

Pożary baterii litowo-jonowych najczęściej są wynikiem zjawiska znanego jako thermal runaway (ucieczka termiczna). Proces ten zachodzi, gdy bateria osiąga krytyczną temperaturę, która wywołuje samonagrzewanie się ogniwa. Może to być skutkiem mechanicznego uszkodzenia, przeładowania, zwarcia lub degradacji materiałów wewnętrznych. Ucieczka termiczna prowadzi do gwałtownego wzrostu temperatury i ciśnienia, co skutkuje zapłonem lub eksplozją.

W warunkach pożaru bateria emituje wysokotemperaturowy ogień oraz gazy toksyczne, takie jak fluorowodór, tlenek węgla i cyjanowodór. Ponadto, pożary te są trudne do ugaszenia – standardowe środki gaśnicze często okazują się nieskuteczne, a ogniwa mogą zapalać się ponownie nawet po kilku godzinach lub dniach od pierwszego zdarzenia.

Skala problemu

Z danych zebranych przez instytucje zajmujące się bezpieczeństwem pożarowym wynika, że liczba pożarów spowodowanych przez baterie litowo-jonowe stale rośnie. W wielu krajach odnotowuje się dziesiątki, a nawet setki incydentów rocznie. Tylko w samym Nowym Jorku w 2023 roku odnotowano ponad 200 pożarów związanych z bateriami w rowerach elektrycznych i hulajnogach, które spowodowały dziesiątki rannych i kilka ofiar śmiertelnych.

Podobne przypadki mają miejsce również w magazynach energii, zakładach produkcyjnych, centrach logistycznych czy na lotniskach. Wzrost popularności e-papierosów, powerbanków i tanich urządzeń elektronicznych niskiej jakości również przyczynia się do eskalacji zagrożenia.

Wyzwania dla służb ratowniczych

Pożary baterii litowo-jonowych stanowią ogromne wyzwanie dla straży pożarnej. Standardowe metody gaszenia, takie jak użycie wody lub gaśnic proszkowych, często nie przynoszą oczekiwanych rezultatów. Ogień rozprzestrzenia się błyskawicznie, a reakcja chemiczna w baterii może prowadzić do eksplozji kolejnych ogniw.

Służby ratownicze coraz częściej muszą stosować specjalistyczne procedury, takie jak chłodzenie całych urządzeń w kontenerach z wodą lub piaskiem, a także stosowanie kontenerów gaśniczych do transportu uszkodzonych baterii. Wymaga to odpowiedniego przeszkolenia oraz wyposażenia, co generuje dodatkowe koszty i wymaga inwestycji ze strony samorządów i instytucji odpowiedzialnych za bezpieczeństwo publiczne.

Sektor transportu i motoryzacji

Szczególne zagrożenie pożarowe wiąże się z rosnącą popularnością pojazdów elektrycznych (EV). Choć ich producenci stosują zaawansowane systemy zarządzania baterią (BMS) oraz mechanizmy zabezpieczające, przypadki samozapłonu aut elektrycznych są nadal odnotowywane. Pożary takich pojazdów są wyjątkowo trudne do ugaszenia – z uwagi na dużą liczbę ogniw oraz energię zgromadzoną w bateriach.

Przykłady z całego świata – od Tesli, przez BMW, aż po chińskie marki EV – pokazują, że problem jest globalny. Co więcej, ryzyko nie kończy się na etapie eksploatacji. Pojazdy powypadkowe, składowane w warsztatach i centrach recyklingu, również mogą stać się źródłem pożaru, nawet jeśli nie doszło do widocznych uszkodzeń baterii.

Magazyny energii i infrastruktura krytyczna

Magazyny energii, wykorzystywane m.in. do stabilizacji sieci energetycznych lub wspomagania instalacji fotowoltaicznych, są kolejnym potencjalnym źródłem poważnych pożarów. Ich lokalizacja często przypada na obszary bliskie zabudowie mieszkalnej lub infrastrukturze krytycznej. Incydenty w Korei Południowej, Australii czy Stanach Zjednoczonych pokazują, że pożar w magazynie energii może mieć katastrofalne skutki.

W odpowiedzi na te zagrożenia, w wielu krajach wprowadzane są nowe regulacje wymagające stosowania systemów wczesnego wykrywania awarii, systemów gaszenia gazowego oraz ścisłej kontroli temperatury i wentylacji.

Niska jakość i brak norm

Jednym z istotnych źródeł problemu są tanie, niespełniające norm bezpieczeństwa baterie, importowane głównie z Azji. Produkty te często nie posiadają niezbędnych certyfikatów, są źle zaprojektowane lub montowane w urządzeniach bez odpowiedniego systemu zabezpieczeń. Sprzedaż takich produktów przez internet dodatkowo utrudnia kontrolę ich jakości.

Brak jednolitych norm dotyczących bezpieczeństwa transportu, przechowywania i recyklingu baterii litowo-jonowych jest kolejnym elementem narastającego kryzysu. W wielu krajach regulacje prawne nie nadążają za rozwojem technologii i skalą jej zastosowania.

Reakcja przemysłu i nowe technologie

W odpowiedzi na zagrożenia, producenci baterii oraz urządzeń zasilanych nimi inwestują w nowe rozwiązania mające na celu zwiększenie bezpieczeństwa. Obejmują one m.in.:

• Zastosowanie elektrolitów niepalnych, np. stałych elektrolitów ceramicznych.

• Systemy wczesnego wykrywania przegrzania i automatycznego odłączenia zasilania.

• Ognioodporne obudowy baterii oraz ogniwa samogaszące.

• Zaawansowane systemy monitorowania parametrów pracy baterii (BMS).

Nie bez znaczenia są również prace badawcze nad nowymi typami akumulatorów, takimi jak baterie sodowo-jonowe czy litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP), które cechują się większą stabilnością termiczną.

Potrzeba edukacji i regulacji

Eskalacja zagrożenia pożarowego związanego z bateriami litowo-jonowymi pokazuje wyraźnie, że konieczne jest nie tylko opracowanie nowych technologii, ale również edukacja użytkowników oraz wprowadzenie skutecznych regulacji prawnych.

Wśród kluczowych działań należy wymienić:

• Obowiązkowe oznakowanie i certyfikację baterii.

• Przepisy dotyczące transportu i magazynowania ogniw litowo-jonowych.

• Edukację konsumentów w zakresie bezpiecznego użytkowania i utylizacji.

• Szkolenia dla służb ratowniczych w zakresie gaszenia pożarów baterii.

• Wsparcie dla rozwoju krajowych systemów recyklingu baterii.

Baterie litowo-jonowe to fundament współczesnych technologii mobilnych i energetycznych. Jednak ich dynamiczny rozwój nie może odbywać się kosztem bezpieczeństwa. Pożary tych baterii są realnym i narastającym zagrożeniem, które wymaga wielowymiarowego podejścia – od projektowania i produkcji, przez użytkowanie i serwisowanie, aż po utylizację i recykling. Tylko ścisła współpraca przemysłu, służb publicznych, naukowców i legislatorów pozwoli na skuteczne zarządzanie tym kryzysem i zapewnienie bezpieczeństwa w epoce akumulatorowej rewolucji.