Turvalus esimesena: juhend õigeks liitiumakude käsitsemiseks ja säilitamiseks

Litiumpatareid turvalisus on kriitilise tähtsusega küsimus kõigis tööstusharudes – taastuvenergia süsteemidest kuni tööstusliku varustuse ja kanduvate võimsuslahendusteni. Õige litiumpatareid käsitsemine ja ladustamine kaitsevad personali, seadmeid ja rajatiseid tule, plahvatuse ja keemiliste ohtude eest. Liitiumakude keemia seotud riskide mõistmine ning liitiumakude haldamise parimate tavade rakendamine tagavad ohutusnõuete järgimise ja vältivad kulukaid toimetuskatkestusi. See juhend käsitleb olulisi liitiumakude ohutusprotokolle, mida peaks iga organisatsioon kasutama.

Litiumpuhaste ebaõige käsitsemine kaasab ohtusid, mis tulenevad litiumpuhaste reageerivast loomusest ja nendes sisalduvatest süttivatest elektrolüütide lahustest. Üksainuke füüsilise löögi, soojuskoormuse või tootmisvigade tõttu kahjustatud litiumpuhast võib tekitada piisavalt soojust, et süüdata ümbritsevaid materjale ja põhjustada soojuslikku lähtumist – ahelreaktsiooni, mida on peaaegu võimatu kustutada tavapäraste tulekustutusmeetoditega. Organisatsioonidel tuleb kehtestada selged protokollid litiumpuhaste käsitsemiseks, hoiulepanekuks ja transpordiks, et vähendada neid olemasolevaid ohte ja tagada ohutus esmaks.

Litiumpuhaste ohtude ja riskide mõistmine

Litiumpuhaste keemilised ja füüsikalised omadused

Liitiumakus sisaldab kõrgelt reageerivaid materjale, mis on lahuses orgaanilistes lahustites ja paigutatud hermeetilisse rakku. Kui liitiumaku läbitakse, ülelaaditakse või see on kokku puutunud äärmuslike temperatuuridega, muutub selle sisemine keemia ebastabiilseks. Positiivse ja negatiivse elektroodi vahel asuv eralduskiht võib läbi põletada, põhjustades lühise, mis teeb intensiivset soojust. See soojusnähtus võib purustada liitiumaku korpuse, vabastades elektrolüüdi aurud ja loodes tingimused tule tekkimiseks. Nende rikestega seotud mehhanismide mõistmine on esimene samm ohutu liitiumaku kasutamise ja töökohas toimuva õnnetuse ennetamise suunas.

Soojuslik läbikäimine ja tule levik

Soojuslik läbikäigumine on liitiumakude ohtlikum kontrollimatu töörežiim. Kui see algab, põhjustab liitiumaku soojuslik läbikäigumine endas jätkuvalt eksotermilisi keemilisi reaktsioone, mille tulemusena tekib temperatuur üle 1000 °C sekundite jooksul. Üks ülekuumenenud liitiumaku võib süüdata naaberakud akupakis või süsteemis, põhjustades ketireaktsiooni, mis levib kogu paigalduse ulatuses. Soojusliku läbikäigumise ennetamiseks tuleb kontrollida liitiumakude töökeskkonda, säilitada struktuuriline terviklikkus ja tuvastada varajased hoiatusmärgid, näiteks akude paisumine või ebatavaline soojus. Organisatsioonidel, kes liitiumakusid ladustavad või kasutavad, peab olema olemas tuvastusvõimalused ja hädaolukorra reageerimise protokollid.

Ohutud liitiumakusüsteemide ladustamise tavandid

Keskkonna reguleerimine ja ehitise projekteerimine

Liitiumakude ladustamiseks on vajalik säilitada stabiilsed keskkonnatingimused, et vähendada rakendele mõjuvaid keemilisi koormusi. Temperatuuri kõikumised kiirendavad liitiumakusiseste protsesside lagunemist ja suurendavad sisemiste puuduste teket, mis võivad põhjustada akude ebaõnnestumise. Optimaalsed liitiumakude ladustamise temperatuurid jäävad vahemikku 15–35 kraadi Celsiuse järgi ning õhuniiskus tuleb hoida 20–80 protsendi piires. Ladustusalad peavad olema hästi ventileeritud, varustatud tulekustutussüsteemidega, mis on sobivad liitiumakutega seotud tulekahjude kustutamiseks – näiteks klassi D tulekustutusained või eraldi liitiumakudele mõeldud tulekustutussüsteemid – ning füüsiliselt eraldatud töökohtadest, kus inimesi viibib. Eriliselt liitiumakude ladustamiseks mõeldud ruum vähendab personali kokkupuudet akudega ning piirab kahju ulatust juhul, kui liitiumakuga seotud insident ikkagi toimub.

Isolatsioon, vahekaugus ja mahutamine

Üksikud liitiumakupatareid ja moodulid tuleb hoida piisavas vahemaaus, et vältida soojusenergia ülekannet juhul, kui üks liitiumakupatareist läheb katki. Horisontaalne vahemaa vähemalt 0,5 meetrit akumoodulite vahel ning vertikaalne eraldus riiulites vähendab oluliselt mitme liitiumakupatarei soojusliku lähtumise ketireaktsiooni riski. Tulekindlad sisaldusbarjäärid võivad veelgi eraldada liitiumakupatarei katkemist ja takistada elektrolüüdi liikumist ladustusalal. Iga liitiumakupatareil peab olema märgistus, mis näitab pinge, mahtuvust, tootmiskuupäeva ja hädaabi kontaktandmeid. Teisese sisalduslaudade abil kogutakse kahjustatud liitiumakupatareist lekiv elektrolüüt, et kaitsta betoonpõrandat ja põhjavett keemilise saastumise eest.

Käsitsemisprotseduurid ja personali koolitus

Transport ja mehaanilise koormuse ennetamine

Füüsiline kahju on liitiumakude töökatkemise ja tulepõletuse peamine põhjus. Isikud, kes liitiumakusid käsitlevad, peavad kasutama sobivat tõsteseadet ja kaitsevahendeid, et vältida akukastide kukkumist või kokkupõrget. Forkliftidel peaksid olema pehmed mittejuhtivad harjad, et vähendada mõju liitiumakupalleti liigutamisel. Liitiumakude transpordimarsruute tuleb kontrollida takistuste suhtes ja isikud peaksid vältima raskete materjalide paigutamist akutarnete üles. Liitiumakupalletitele saab transpordiaegu kinnitada löökandureid ja kiirendusmõõtjaid, et tuvastada ebapiisavat käsitsemist ning teavitada tiimi potentsiaalsest sisemisest kahjustusest liitiumakus, mida ei pruugi olla näha. Kahjustatud või deformeerunud liitiumakumoodulid tuleb kohe eraldada ja neid ei tohi kasutusele võtta enne selleks kvalifitseeritud tehniku kontrolli.

Ärkrealine reageerimine ja personali pädevus

Töötajad, kes töötavad liitiumakupakkidega süsteemidega, peavad saama põhjalikku koolituset ohutunnetuse, ohutu käsitluse ja hädaolukorras tegutsemise kohta. Koolitus peab hõlmama liitiumakupakki puudutavaid märke, sealhulgas nähtavat paisumist, ebatavalisi lõhnu ja temperatuuri kõrvalekaldumisi. Töötajad peavad mõistma, et vesi ei ole liitiumakupakiga põlengus kasutatav ja võib keemilist reaktsiooni kiirendada. Hädaolukorras tegutsevad tiimid peavad harjutama liitiumakupakiga seotud juhtumeid, sealhulgas evakueerimisprotseduure, spetsiaalsete tulekustutusvahendite kasutamist ja suhtlusprotokolle. Esimesed abistajad ja tuletõrjeüksused peavad saama teada liitiumakupakkide ladustamiskohtadest ning neile tuleb esitada tehniline dokumentatsioon liitiumakupakkide keemiast ja sobivatest tulekustutusmeetoditest.

Kohustuste täitmine, jälgimine ja pikaajaline vastutus

Regulatiivsed nõuded ja dokumentatsioon

Liitiumakude käsitsemine ja hoiustamine on reguleeritud eeskirjadega, sealhulgas NFPA 855 (Standard on the Installation of Stationary Energy Storage Systems), DOTi transpordieeskirjad ja kohalikud tulekaitseeeskirjad. Organisatsioonidel tuleb säilitada dokumentatsioon liitiumakude ostukuupäevadest, paigaldusregistritest, hoolduslogidest ning kõigist juhtumitest, milles esines liitiumakude katkemine või degradatsioon. Liitiumakusüsteemi haldussüsteem peaks jälgima tervise seisundit (state of health), järelejäänud kasutegajaelu ja tsüklite arvu, et prognoosida akude eluea lõppu ja vältida liitiumakude kasutamist ohutute tööpiirkondade väljaspool. Perioodilised kolmanda osapoole auditid liitiumakufunktsioonide kohtades tagavad vastavuse pidevalt muutuvatele standarditele ning tuvastavad ohutusprotokollides või koolitusprogrammides olevad tühjused.

Hooldus, testimine ja pidev parandamine

Tavaline liitiumaku süsteemi hooldus pikendab selle kasutuselu ja vähendab katkestuste ohtu. Soojuspildistus uuringud võivad tuvastada liitiumaku riiulil kuumi laiku, mis viitavad sisemisele takistusele või komponentide vähenemisele. Takistustestid mõõdavad liitiumaku sisemist takistust ja võivad paljastada tootmisvigasid või vananemisega seotud degradatsiooni enne katastrooflikku ebaõnnestumist. Akude juhtimissüsteemid peaksid pidevalt jälgima iga liitiumaku rakus sisalduvat pinge-, voolu- ja temperatuuritaset ning logima andmeid trendianalüüsi jaoks. Kui liitiumaku jõuab oma elu lõppu, tuleb seda taaskasutada või kõrvaldada volitatud keskustes, mis on spetsialiseerunud liitiumakude taastamisele ja ohutule materjalide käsitsemisele. Sulgemistingimustes liitiumakute taaskasutusprogrammid taastavad väärtuslikke materjale ja takistavad keskkonnasaastat ning vähendavad vajadust esmase liitiumi kaevandamise järele.

KKK

Mis on liitiumakutega seotud tulepõletuste enim levinud põhjus?

Füüsiline kahju ja tootmisvigad on levinumad põhjused liitiumakude süttimiseks. Liitiumakuraku mõjutamine, surve all pidamine või läbipunktimine teeb raku sees sisemisi lühisühendeid, mis teevad soojust ja käivitavad soojusliku lähtumise. Ülelaadimine, temperatuuril üle 60 kraadi Celsiuse ja sisemise eralduskihi katkemine põhjustavad samuti liitiumakus soojusliku lähtumise. Õige käsitlus, keskkonna kontroll ja enne kasutamist tehtav inspekteerimine vähendavad neid riske oluliselt.

Kui kaua saab liitiumakut turvaliselt säilitada?

Liitiumakumulaator, mille hoitakse reguleeritud tingimustes – temperatuuril 15 kuni 35 kraadi Celsiuse järgi ja niiskusel 20 kuni 80 protsenti – võib säilitada stabiilsuse 12 kuni 24 kuud, kui laetuse tase on 50 protsenti. Äärmuslikud temperatuurid kiirendavad liitiumakumulaatoris keemilist vananemist ning vähendavad ohutut hoiuperioodi. Pikaajalise liitiumakumulaatori hoiu korral tuleb teha perioodiliselt tervisekontrolli ja taasvõrdlustamist, et säilitada raku pinge ühtlus ning takistada liitiumakumulaatori sisenevat katkestust eneselahenduse põhjustatud pingete ebavõrdsuse tõttu.

Millist spetsiaalset varustust nõuavad liitiumakumulaatorite põlengud?

Vee ja tavalised kuivkeemilised tulekustutid on ebaefektiivsed liitiumakude põlengute vastu. Liitiumakupõlengute korral on vajalikud klassi D tulekustutusained, näiteks naatriumkloriid või erikujundatud liitiumakupõlengute tõrjumissüsteemid. Niiske liiv, argoonigaas või erikujundatud soojuslanged võivad liitiumakupõlengute leegi kustutada hapniku välja lülitamisega. Tuleohutusüksused, kes reageerivad liitiumakupõlengutele, peavad olema tutvunud tehniliste andmete lehtedega ning saanud koolitusi liitiumakupõlengute ja tavapäraste põlengute erinevuste kohta, et valida sobivad tulekustutusmeetodid.