Magazyny energii oraz systemy UPS coraz częściej pojawiają się w budynkach przemysłowych, obiektach komercyjnych i infrastrukturze energetycznej. Wraz ze wzrostem liczby takich instalacji pojawiają się pytania dotyczące wymagań przeciwpożarowych oraz zagrożeń związanych z eksploatacją baterii. Jednym z najczęściej poruszanych tematów jest możliwość występowania stref zagrożenia wybuchem. Wbrew obiegowym opiniom obecność akumulatorów nie oznacza automatycznie konieczności wyznaczenia strefy EX. Każdy przypadek wymaga odrębnej analizy technicznej uwzględniającej rodzaj baterii, warunki eksploatacji i skuteczność wentylacji.
W artykule piszemy o:
- tym, czy magazyn energii automatycznie staje się strefą zagrożenia wybuchem,
- różnicach pomiędzy bateriami litowo-jonowymi i kwasowo-ołowiowymi,
- zasadach klasyfikacji stref EX,
- wpływie wentylacji na ocenę ryzyka,
- zastosowaniu wymagań ATEX w instalacjach magazynowania energii,
- najczęściej spotykanych błędach projektowych.
Poniżej znajdują się najważniejsze informacje.
Czy magazyn energii to strefa wybuchowa?
Odpowiedź na to pytanie wymaga rozróżnienia pomiędzy źródłem potencjalnego zagrożenia a formalną klasyfikacją strefy EX. Czy magazyn energii to strefa wybuchowa? Nie. Sam fakt zastosowania magazynu energii nie oznacza automatycznie występowania atmosfery wybuchowej ani konieczności wyznaczenia strefy zagrożenia wybuchem. O tym, czy taka strefa występuje, decyduje analiza obejmująca:
- rodzaj zastosowanych baterii,
- możliwość emisji gazów palnych,
- częstotliwość i czas trwania emisji,
- skuteczność wentylacji,
- warunki normalnej pracy oraz scenariusze awaryjne.
W rezultacie dwa pozornie podobne pomieszczenia mogą zostać zakwalifikowane w zupełnie odmienny sposób.
Strefa zagrożenia wybuchem a magazyn energii – kiedy może zostać wyznaczona?
Klasyfikacja stref EX następuje wyłącznie wtedy, gdy istnieje możliwość powstania atmosfery wybuchowej w ilości stwarzającej zagrożenie. Strefa zagrożenia wybuchem może wystąpić przede wszystkim w sytuacjach związanych z emisją gazów palnych. Najczęściej dotyczy to akumulatorów kwasowo-ołowiowych wyposażonych w elektrolit wodny. Podczas ładowania, szczególnie w przypadku przeładowania lub awarii, może dochodzić do wydzielania wodoru, tlenu i mieszanin gazowych zdolnych do tworzenia atmosfer wybuchowych. Wodór posiada bardzo niską energię zapłonu i dolną granicę wybuchowości wynoszącą około 4% objętości w powietrzu. Z tego względu pomieszczenia wyposażone w takie baterie wymagają szczegółowej analizy wentylacji oraz potencjalnego ryzyka powstawania atmosfer wybuchowych.
Zagrożenie wybuchem przy bateriach litowo-jonowych
W przypadku nowoczesnych magazynów energii opartych na bateriach litowo-jonowych mechanizm zagrożenia wygląda inaczej. Zagrożenie wybuchem przy bateriach litowo-jonowych nie wynika zazwyczaj z ciągłego wydzielania wodoru podczas pracy. Głównym zagrożeniem jest wystąpienie zjawiska thermal runaway, czyli niekontrolowanego wzrostu temperatury ogniwa prowadzącego do jego uszkodzenia. W trakcie takiego zdarzenia mogą zostać uwolnione gazy palne, substancje toksyczne i produkty rozkładu elektrolitu. Nie oznacza to jednak automatycznie konieczności wyznaczania strefy EX. W większości przypadków zagrożenie analizowane jest przede wszystkim jako zagrożenie pożarowe i termiczne. Jeżeli jednak analiza awaryjna wykaże możliwość nagromadzenia palnych gazów w stężeniu umożliwiającym powstanie atmosfery wybuchowej, klasyfikacja stref EX może okazać się zasadna również dla instalacji litowo-jonowych.
Klasyfikacja stref EX – jak przebiega ocena pomieszczenia?
Klasyfikacja stref EX nie może opierać się na założeniach ani rozwiązaniach kopiowanych z innych inwestycji. Proces oceny uwzględnia:
- ilość emitowanych gazów,
- prawdopodobieństwo emisji,
- czas jej trwania,
- kubaturę pomieszczenia,
- skuteczność wentylacji naturalnej lub mechanicznej,
- możliwe scenariusze awaryjne.
Do oceny wykorzystuje się między innymi normę PN-EN IEC 60079-10-1 dotyczącą klasyfikacji przestrzeni zagrożonych wybuchem gazów oraz normy z serii PN-EN IEC 62485 odnoszące się do baterii stacjonarnych. W wielu przypadkach odpowiednio zaprojektowana wentylacja pozwala ograniczyć ryzyko do poziomu niewymagającego wyznaczania stref zagrożenia wybuchem.
Wymagania ATEX dla magazynu energii
Przepisy ATEX nie dotyczą automatycznie każdego pomieszczenia z bateriami. Wymagania ATEX dla magazynu energii mają zastosowanie wtedy, gdy analiza ryzyka wykaże możliwość występowania atmosfer wybuchowych. Dopiero w takiej sytuacji konieczne może być uwzględnienie:
- urządzeń przeznaczonych do pracy w strefach EX,
- odpowiednich instalacji elektrycznych,
- dokumentu zabezpieczenia przed wybuchem,
- procedur eksploatacyjnych i serwisowych,
- dodatkowych środków organizacyjnych.
Jeżeli analiza nie potwierdzi występowania atmosfer wybuchowych, pełny zakres wymagań ATEX może nie mieć zastosowania do danego pomieszczenia.
Najczęstsze błędy podczas oceny ryzyka wybuchu
W działalności FireMar związanej z bezpieczeństwem technicznym oraz ochroną przeciwpożarową regularnie spotykamy się z podobnymi problemami projektowymi. Najczęściej są to:
- automatyczne uznawanie każdego magazynu energii za strefę EX,
- pomijanie analizy rodzaju zastosowanych baterii,
- nieuwzględnianie wydajności wentylacji,
- brak oceny stanów awaryjnych,
- stosowanie rozwiązań przeznaczonych dla innych technologii magazynowania energii.
Takie podejście może prowadzić zarówno do niepotrzebnego zwiększenia kosztów inwestycji, jak i do niedoszacowania rzeczywistego poziomu zagrożenia.
Wsparcie przy analizie stref EX i bezpieczeństwa magazynów energii
Od lat uczestniczymy w projektach związanych z ochroną przeciwpożarową, analizą ryzyka oraz oceną zgodności instalacji technicznych z obowiązującymi wymaganiami. Wspieramy inwestorów, projektantów i wykonawców w zakresie klasyfikacji stref EX, przygotowania dokumentacji technicznej oraz oceny zagrożeń związanych z magazynami energii i systemami UPS. Dzięki doświadczeniu zdobytemu przy różnorodnych inwestycjach pomagamy podejmować decyzje oparte na analizie technicznej, aktualnych normach oraz rzeczywistych warunkach pracy instalacji.
Chcesz sprawdzić, czy w Twojej instalacji występuje strefa EX?
Ocena pomieszczenia wyposażonego w magazyn energii lub UPS wymaga analizy konkretnego rozwiązania technicznego. O tym, czy występuje strefa zagrożenia wybuchem, decydują nie ogólne założenia, lecz rzeczywiste warunki eksploatacji, rodzaj zastosowanych baterii oraz skuteczność wentylacji. Jeżeli planujesz budowę nowej instalacji lub modernizację istniejącego obiektu, warto zweryfikować te zagadnienia już na etapie projektu. Pozwala to uniknąć kosztownych zmian na późniejszych etapach realizacji i zapewnić zgodność inwestycji z wymaganiami bezpieczeństwa.
FAQ – pytania dotyczące stref zagrożenia wybuchem w magazynach energii i systemach UPS
1. Czy magazyn energii litowo-jonowy zawsze wymaga klasyfikacji stref EX?
Nie. O konieczności wyznaczenia strefy EX decyduje analiza ryzyka i możliwość powstania atmosfery wybuchowej, a nie sam fakt zastosowania baterii litowo-jonowych.
2. Czy UPS z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi może tworzyć strefę zagrożenia wybuchem?
Tak. Podczas ładowania może dochodzić do emisji wodoru, dlatego konieczna jest analiza wentylacji oraz warunków pracy instalacji.
3. Czy wymagania ATEX dla magazynów energii obowiązują zawsze?
Nie. Zastosowanie wymagań ATEX zależy od wyników oceny ryzyka i stwierdzenia możliwości występowania atmosfer wybuchowych.
