Le batterie al litio sono ovunque. Alimentano computer portatili e smartphone, biciclette e monopattini elettrici, auto elettriche, muletti nei magazzini logistici e, su scala molto più grande, i sistemi di accumulo energetico (BESS) e i gruppi di continuità dei data center. Sono leggere, compatte e offrono un’alta resa: oggi è difficile farne a meno.
Hanno però un aspetto delicato. Come abbiamo spiegato in “Batterie al litio e sicurezza antincendio: facciamo il punto”, una batteria agli ioni di litio può dare origine a un incendio anche in assenza di ossigeno. Può inoltre innescare il thermal runaway: una cella si surriscalda, scalda quelle vicine e la reazione si autoalimenta a catena, con rischio di esplosioni e di rilascio di gas tossici.
Servono dispositivi ed estinguenti dedicati, ma soprattutto serve accorgersi del problema prima che diventi un incendio. È proprio questo il compito di Li-ion Tamer Gen 2+ di Honeywell.
Che cos’è Li-ion Tamer Gen 2+
Li-ion Tamer Gen 2+ è un sistema di rilevazione gas progettato appositamente per le batterie agli ioni di litio. Un rilevatore di fumo tradizionale reagisce quando il fumo è già in circolo. Questo dispositivo, invece, cerca i primi segnali di sofferenza di una batteria.
Nella soluzione Sensor MOS (Multi Output Solution) è composto da due elementi:
- il sensore di rilascio gas, un piccolo cilindro di circa 2,5 cm di lunghezza e meno di 3 cm di diametro;
- il modulo di interfaccia, che raccoglie il segnale del sensore e lo trasmette all’esterno con tre uscite a relè (due di allarme e una di anomalia) e con collegamento seriale Modbus o CANbus.
Il modulo di interfaccia permette di isolare elettricamente le batterie, attivare la ventilazione o inviare un segnale a una centrale di allarme gas.
Come funziona: intercettare l’”off-gas”
Il guasto di una batteria al litio avviene per gradi. Prima c’è un fattore di stress, come un surriscaldamento, un sovraccarico o un urto. Poi la cella inizia a rilasciare gas e solo più tardi compaiono fumo e fiamme. Questa fase intermedia si chiama off-gas (o “venting”): la cella in sofferenza si apre e libera i vapori del solvente contenuto al suo interno, insieme a idrogeno.
Il sensore è progettato per riconoscere questi vapori, con una sensibilità minima di 10 ppm al secondo e un tempo di risposta di 5 secondi. Funziona senza alcun contatto elettrico o meccanico con le celle e individua anche l’avaria di una singola cella.
Poiché i solventi dell’elettrolita sono presenti in tutte le batterie agli ioni di litio, il sensore è compatibile con tutti i formati e le chimiche.
Gli algoritmi integrati puntano a ridurre o eliminare i falsi allarmi.
Esiste anche la versione C49, che rileva in più il monossido di carbonio, un gas rilasciato quando il thermal runaway è già in corso.
Plug & play e modulare: dal piccolo accumulo al data center
Il punto di forza del sistema è la semplicità di impiego.
- Plug & play. Il sensore si collega al modulo con un normale cavo con connettore RJ45 e si installa in pochi passaggi. Il modulo funziona a 24 VDC e ha consumi molto contenuti.
- Nessuna taratura. Il sensore non richiede taratura in campo, ma solo un bump test periodico, cioè una verifica che il sistema rilevi correttamente il gas e vada in allarme. La manutenzione è minima.
- Lunga durata. La vita utile prevista supera i 10 anni, paragonabile a quella delle batterie stesse.
- Facile da leggere. I LED sul modulo indicano lo stato: verde fisso per il funzionamento normale, rosso per l’allarme, giallo per un’anomalia del sensore.
- Modulare. Ogni modulo gestisce un sensore, quindi si parte da una singola unità per un piccolo sistema di accumulo, un armadio o un locale batterie e si aggiungono sensori in base alle dimensioni dell’impianto.
Il sensore si installa vicino agli accumulatori, su un ripiano o dentro un armadio, oppure a valle dei flussi d’aria che li attraversano.
Cosa può fare e cosa non può fare
Su questo punto il costruttore è esplicito: Li-ion Tamer Gen 2+ non previene né gli incendi né il thermal runaway. Non è un sistema di spegnimento e non è un dispositivo di sicurezza indipendente, ma va integrato in un sistema di sicurezza più ampio e adeguato.
Rileva però il guasto nella fase di off-gas, quando non ci sono ancora fumo né fiamme, e dà il tempo per intervenire. I produttori indicano un preavviso tipico tra 2 e 30 minuti, a seconda della gravità dell’evento.
In quel margine si può, per esempio:
- isolare elettricamente le batterie interessate;
- attivare la ventilazione per allontanare i gas infiammabili;
- avvisare il personale e avviare le procedure di emergenza;
- intervenire sulle batterie coinvolte prima che il fenomeno si propaghi.
L’intervento tempestivo può ridurre il rischio che il guasto degeneri in thermal runaway, ma non lo garantisce. Per questo la scheda raccomanda, in caso di allarme, di lasciare subito l’area per evitare il rischio di lesioni.
Il sensore, inoltre, rappresenta un controllo indipendente e ridondante rispetto al sistema interno di gestione della batteria (BMS). Il BMS misura temperature e carichi elettrici, il Li-ion Tamer guarda a un fenomeno fisico diverso, cioè i gas rilasciati.
Conclusione: nel fuoco da batterie al litio, ogni minuto conta
In qualunque incendio la rapidità di rivelazione fa la differenza: un principio d’incendio individuato subito si spegne con un estintore, mentre uno scoperto in ritardo può costare vite e danni enormi.
Con le batterie al litio il tempo è ancora più prezioso. Il surriscaldamento di una cella può propagarsi alle vicine con un’escalation rapida e spesso irreversibile e a quel punto le possibilità di intervento si riducono drasticamente.
Per questo la rilevazione precoce è una parte essenziale della strategia antincendio di qualunque ambiente con batterie al litio, dal magazzino con i muletti elettrici al data center. Li-ion Tamer Gen 2+ aiuta a cogliere il segnale quando c’è ancora tempo per agire.
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