Den tekniska utveckling kring batterienergilager sker väldigt snabbt, vilket har resulterat i att de brandtekniska kraven hamnat efter. RISE har därför genomfört ett projekt med syfte att ta fram nationella riktlinjer för brandskyddet för batterienergilager.
Text: Marcus Rasmussen, RISE
Intresset för att installera batterienergilager växer, vilket ses både hos privatpersoner, bostadsrättsföreningar och företag. Med hjälp av ett energilager kan man exempelvis lagra överflödet av egenproducerad energi från en solcellsanläggning.
Batterilager som säljs till konsument är nästan uteslutande av batteritypen litium-jon (oftast förkortat li-ion). Litiumjonbatterier är också den typ av batterier som används i fordonsindustrin, så det finns god tillgång till denna typ av batterier på marknaden och priserna har på senare tid minskat kraftigt. Bara från 2022 till 2023 minskade priset på litiumjonbatterier med 14 procent per kilowattimma (kWh).
Fördelarna med litiumjonbatterier är att de är laddningsbara, har hög energitäthet, relativt hög effekttäthet och lång livslängd. Dock är litiumjonbatterier temperaturkänsliga och kräver noggrann övervakning för att hållas säkra. Detta görs genom ett BMS (Battery Management System) som reglerar laddnings- och urladdningsprocessen, övervakar batteriets temperatur och spänning, samt skyddar mot överladdning.
Den allvarligaste säkerhetsrisken hos litiumjonbatterier är att de kan försättas i termisk rusning. Termisk rusning innebär att battericellen okontrollerat omvandlar den lagrade energin till värme genom en rad kemiska kedjereaktioner. Förutom värme bildas även giftiga och brandfarliga gaser. I stängda utrymmen, där brandfarliga gaser kan ansamlas, resulterar detta i en explosionsrisk. Även om antalet olyckor med explosion är mycket få, så kan dess konsekvenser vara förödande.
Ett sådant exempel är den allvarliga olyckan som skedde i ett batterienergilager i McMicken Arizona 2019. Det hela började med att en cell gick i termisk rusning. Värmen från cellen propagerade och kraftig rökutveckling uppstod i anläggningen. När räddningstjänsten öppnade dörren för att ta sig in blandades röken med syre och kort därefter blev gasblandningen brännbar och antände. Fyra brandmän skadades allvarligt i olyckan.
En liknande olycka skedde även i Beijing, Kina, vid en solcellsanläggning med tillhörande batterienergilager. Där resulterade en kortslutning i termisk rusning, vilken propagerade och involverade mer än 100 000 battericeller. Stora mängder brännbar gas spred sig till en närliggande byggnad via en underjordisk kabelgenomföring och antändes. Två byggnader totalförstördes och tragiskt nog avled två brandmän och en anställd, och ytterligare en brandman blev skadad.
Den teknologiska utvecklingen av batterier och energilagring sker otroligt snabbt. Detta gör att lagar, regler och standarder inte hänger med i utvecklingen. I Sverige har det inte funnits några nationella riktlinjer som berör batterienergilager från ett brandsäkerhetsperspektiv. Detta har lett till en osäkerhet kring hur brandskyddet för batterienergilager bör utföras och var batterienergilager bör placeras.
Utan nationella råd eller riktlinjer har därför varje kommun och räddningstjänstenhet behövt skapa dessa utefter det behov som uppstår. Därav riskerar installationerna att bli dyrare, nivån på brandskyddet variera och det komplicerar tillvaron för både säljare och köpare som ofta måste anpassa sig efter olika krav beroende på ort.
Om ett batterienergilager klassas som en byggnad, eller om ett batterienergilager ska placeras inuti en byggnad, är det Boverkets föreskrifter som reglerar hur brandskyddet ska utföras. Batterienergilager benämns dock inte i Boverkets allmänna råd. Det går att utifrån föreskrifterna göra antaganden om vad som bör gälla, men då batterienergilager inte specifikt nämns innebär detta en tolkningsfråga med varierande resultat. Boverket har tidigare skickat ut ett remissförslag där batterienergilager behandlas, men på grund av den stora mängden remissvar har implementeringen av denna försenats och beräknas införas först 2025.
RISE noterade tidigt att det fanns en stor efterfrågan kring hur brandskyddet för batterienergilager bör utformas. I slutet av 2022 påbörjades därför ett omfattande projekt för att undersöka frågan med syfte att föreslå nationella riktlinjer. Projektet finansierades av FORMAS och avslutades i november 2023.
För att åstadkomma detta utfördes först en omfattande litteraturstudie, där svenska lagar och regler, tidigare olyckor och lärdomar från dessa, samt internationella standarder inkluderades. Två stora workshops hölls också med fler än 100 deltagare. Resultatet blev riktlinjer som delades in i tre applikationskategorier (AK) beroende på applikation och användare. AK1 adresserar småhus och batterienergilager för privat användning, AK2 flerbostadshus och företag, och AK3 storskaligt kommersiellt bruk.
Uppdelningen i applikationskategorier i stället för en uppdelning beroende på kapacitet gjordes av två skäl. Dels för att inte begränsa den tekniska utvecklingen och dels för att inte begränsa hushållens möjlighet att vara självförsörjande på el vid kris. Därtill är det värt att fundera över huruvida en begränsning i kapacitet för ett batterienergilager är motiverad med tanke på att ett elfordon kan ha betydligt högre kapacitet.
För att läsa riktlinjerna i sin helhet se Grönlund et al. (2023). Följande aspekter kan dock noteras som särskilt viktiga gällande brandsäkerheten för batterienergilager:
- Säkerheten på cell och systemnivå, som syftar till att begränsa den termiska propageringen i batterienergilagret. Väl utfört kan detta förhindra att termisk rusning i en eller ett par enskilda celler leder till en omfattande brand.
- Placeringen av batterienergilagret. Detta är viktigt både för att skydda batterienergilagret från en extern brand samt att skydda omgivningen från en brand eller explosion i batterienergilagret.
- Tydlig skyltning och insatskort. Vid en räddningsinsats är tydlig och lättillgänglig information essentiell för en säker och effektiv insats.
- Ta hänsyn till potentiell ackumulation av brandfarliga gaser, och den explosionsrisk detta medför.
- Utförande och testning av släcksystem för att verifiera att de fungerar så som det är tänkt i det specifika batterienergilagret eller i det utrymme som det installeras i.
- Branddetektionssystem för att tidigt påbörja utrymning samt larma räddningstjänsten. Då brandförloppet ofta kan vara hastigt är detta viktigt och kan rädda liv. Till detta kan CCTV och gasdetektorer användas för att få en bild av olycksförloppet utan behöva röra sig i närheten av batterienergilagret eller i det rum batterienergilagret förvaras i.
Vid en insats är det viktigt att agera snabbt och försiktigt. Att få en uppfattning om batterienergilagrets placering och tillstånd är av stor vikt för att fatta korrekta beslut under insatsens gång. En stor riskfaktor om batterienergilagret är placerat i ett slutet utrymme är att en gasexplosion kan inträffa. Att skapa öppningar i utrymmet, genom exempelvis brandgasventilation, öppna dörrar eller att ta hål på eventuella fönster, kan resultera i att en mättad gasblandning återigen hamnar inom sitt brännbara område. Vidare kan det vara väldigt utmanande att släcka bränder i litiumjonbatteri, vilket delvis beror på att litiumjonbatterier är väl inkapslade för att vara skyddade mot fukt.
Att välja strategi för att hantera bränder i litiumjonbatteri är heller inte helt självklart. Att använda vatten kan vara bra för att släcka flammorna samt kyla battericeller i syfte att förhindra vidare propagering, men det är osannolikt att det stoppar termisk rusning. Det kan också initialt förvärra brandförloppet genom att skada fungerande celler.
Dessutom kan det, beroende på batterienergilagrets utformning, vara svårt att nå alla battericeller med vattnet. Det finns även en överhängande risk att branden startas upp igen på grund av att enskilda battericeller blivit skadade och därmed går in i termisk rusning vid ett senare tillfälle. För större system bör uppsamlingen och hanteringen av släckvatten beaktas i samband med installationen av batterienergilagret; detta på grund av att det kan innehålla många farliga ämnen, såsom PFAS.
De framtagna riktlinjerna syftar till att vara en tillgång för brandkonsulter, räddningstjänst, försäkringsbolag, privatpersoner och andra parter när nya batterienergilager ska installeras eller där brandskyddet för befintliga installationer ska utvärderas. Målet är att arbetet med brandskyddet för batterienergilager ska bli mer konsekvent, kostnadseffektivt, och framför allt hålla en högre nivå. Andra värdefulla resurser vid installation av batterienergilager inkluderar råd från MSB gällande litiumjonbatterier, Elsäkerhetsverkets webbsida om batterienergilager, och kapitel 5 i BBR som behandlar brandskydd i byggnader.
För att användningen av batterienergilager ska vara säker är det viktigt med ökad medvetenhet kring riskerna. Samt hur dessa risker bör hanteras beroende på applikation och storlek av system. Det är också viktigt att batterienergilager installeras på rätt sätt, och att leverantörens instruktioner följs. Riktlinjerna är ett stort steg i rätt riktning, men det krävs fortfarande mer arbete inom området.
Bland annat saknas det statistik om incidenter relaterade till batterienergilager. Att samla denna data, såsom i MSB:s statistikverktyg IDA, hade underlättat analyser kring sannolikheter och risker. Genom fortsatt samarbete mellan de aktörer som arbetar med batterienergilager, och informationsspridning till användarna, kan vi tillsammans säkerställa att installationerna blir säkra.
MER LÄSNING:
Jättebrand i ett av världens största batterilager
Släckmetoder risk vid containerbrand
