Včasná detekce požáru

Prevence nebezpečí požáru a včasná detekce tepelného úniku lithium-iontové baterie

Klimatická změna v důsledku emisí skleníkových plynů je globálním problémem. Technologický pokrok vydláždil cestu pro čistší procesy přeměny obnovitelné energie se zvýšenou účinností. Hlavní výzvou obnovitelných zdrojů je však jejich přerušovanost, která vyžaduje efektivní systémy skladování energie pro zajištění spolehlivosti. V tomto globálním posunu směrem k čistší energii je klíčová role elektrochemických systémů, zejména lithium-iontových (Li-ion) baterií. Tyto baterie hrají klíčovou roli při snižování emisí z dopravy a elektřiny a tvoří páteř dekarbonizace a elektrifikace dopravního, teplárenského a průmyslového sektoru. Jako inženýři a profesionálové jste součástí této významné změny.

S klesajícími cenami baterií a zvyšující se hustotou energie se objevuje řada aplikací, které ukazují potenciál lithium-iontových baterií. Tyto baterie jsou široce používány díky své vysoké hustotě energie a výkonu, nízké míře samovybíjení a prodloužené životnosti. Mezi běžné složení patří LiMn2O4 (LMO), LiCoO2 (LCO) a LiFePO4 (LFP). Budoucnost je s všestranností lithium-iontových baterií v různých aplikacích zářivá.

Energetická hustota baterie udává množství energie, které baterie obsahuje, v porovnání s její hmotností nebo velikostí, často nazývanou specifická energetická hustota (hmotnost) a objemová energetická hustota (velikost). Vysoká energetická hustota je výhodná pro aplikace vyžadující kompaktní, ale výkonné baterie. Větší množství energie v baterii však také zvyšuje riziko tepelného úniku, což je klíčový faktor pro vysoké riziko požáru kvůli reaktivní a tepelně citlivé povaze lithia. Elektrolyty v lithium-iontových bateriích jsou vysoce těkavé a mohou vést ke vznícení, což představuje nebezpečí požáru. Baterie jsou i přes vestavěné bezpečnostní prvky stále ohroženy, zejména během výroby, skladování nebo recyklace. Tepelný únik baterií se stává významnou příčinou pro společnosti manipulující s bateriemi, přičemž se zvyšuje počet požárů ve skladovacích, nabíjecích a recyklačních centrech.

K tepelnému úniku dochází u energeticky hustých baterií v důsledku výrobních vad nebo vnějšího nesprávného použití, jako je přebíjení, přehřátí, propíchnutí nebo rozdrcení. Když baterie dosáhne kritické teploty, dojde k řetězové reakci, která vede k požáru. Tento jev zahrnuje řetězové exotermické reakce uvnitř baterie, které způsobují prudký nárůst vnitřní teploty, destabilizují a degradují vnitřní struktury baterie. Mezi vnitřní příčiny samovznícení patří vady povlaku na povrchu elektrod, nečistoty a špatné svary, což vede k elektrickým zkratům a vzniku tepla. Mezi vnější příčiny patří elektrické zneužití z přebíjení, mechanické zneužití zdrcením nebo propíchnutím a tepelné zneužití z prostředí s vysokou teplotou. Tato zneužití jsou vzájemně propojena; například propíchnutí (mechanické zneužití) může způsobit zkrat (elektrické zneužití), čímž vzniká teplo a spustí se tepelný únik.

V dnešní době jsou k dispozici různé systémy a senzory pro včasné varování a monitorování zařízení. Tyto systémy měří aspiraci kouře, hustotu a teplo z vypuklých požárů. Tyto systémy však detekují požáry pouze tehdy, když se baterie již rozloží, nikoli před vznikem hrozby požáru. Optimální umístění senzorů je navíc klíčové pro detekci požáru ve venkovním prostředí nebo prostředí s vysokým prouděním vzduchu; neoptimální umístění detektoru kouře nemusí požáry plně detekovat. Nejúčinnějším přístupem je proto reagovat preventivně identifikací a odstraněním vadných bateriových článků ještě před vznikem požáru. Vadnou baterii lze v takových situacích včas ochladit, čímž se zabrání tepelnému úniku. Izolace nebezpečných baterií od jiných hořlavých baterií navíc omezí závažnost poškození. Preventivní opatření a průběžné monitorování jsou klíčové pro minimalizaci rizika.

Automatická detekce hotspotů: Klíč k prevenci požáru baterií s infračervenými kamerami řady Xi

Infračervené kamery řady Xi , jako například samostatná termokamera Xi 410 , nabízejí automatickou detekci hotspotů s alarmovým výstupem, což zajišťuje okamžitou reakci na potenciální problémy bez nutnosti dalšího softwaru. Funkce Hot Spot Finder umožňuje včasnou detekci hotspotů, aby se předešlo riziku požárů nebo výbuchů, a tím se předešlo souvisejícím zdravotním rizikům, nákladným prostojům a ztrátám zdrojů. Tyto systémy tepelné detekce lze integrovat do automatizovaných ovládacích prvků monitorování zařízení a hasicích systémů, aby se zkrátila doba odezvy detekce požáru a zvýšila se požární bezpečnost.

Termokamery řady Xi vynikají svým přímým ethernetovým připojením, které umožňuje snadnou integraci do stávajících síťových infrastruktur. Dostupnost různých optických prvků dále zvyšuje jejich přizpůsobivost různým požadavkům na monitorování. Systém samomonitoringu s bezpečnostním signálem zajišťuje spolehlivý provoz. Termokamera také podporuje současné zobrazení více kamer na jedné softwarové obrazovce, což umožňuje komplexní monitorování velkých ploch nebo více bateriových jednotek. Pokud jde o běžné monitorování bateriových článků, termokamery obvykle pracují v rozsahu vlnových délek LT 8 µm – 14 µm.

Je důležité poznamenat, že infračervené systémy pro prevenci požárů, jako je řada Xi , jsou určeny k doplnění stávajících protokolů detekce a reakce. Místo toho slouží jako robustní systém včasného varování, který detekuje oblasti v zařízení, kde může dojít ke vznícení. Preventivní opatření pro detekci požáru, včetně infračervených kamer, jsou klíčová pro zmírnění rizik tepelného úniku. Nejúčinnějším přístupem je identifikovat přehřívané vadné bateriové články před vznikem požáru. Včasné ochlazení vadných baterií a jejich oddělení od hořlavých baterií může omezit závažnost škod. Neustálé monitorování a implementace inteligentních systémů detekce požáru, jako je řada Xi , jsou nezbytné pro požární bezpečnost a prevenci.

Termovizní systémy jsou vhodné pro různé fáze, jako je skladování, likvidace, uvedení do provozu, výroba, přeprava a protipožární opatření.