W dobie dynamicznego rozwoju technologii akumulatorowych, bezpieczne przechowywanie baterii i ogniw litowo-jonowych staje się kluczowym wyzwaniem dla przedsiębiorstw. Rosnące zastosowanie akumulatorów w elektromobilności, magazynowaniu energii i elektronice przenośnej wiąże się z podwyższonym ryzykiem eksplozji, pożaru i emisji toksycznych gazów. Szafy na baterie IO 30, IO 60 i IO 90 stanowią odpowiedź na te wyzwania, oferując odporność ogniową do max. 1,5 h zgodną z najwyższymi standardami bezpieczeństwa wg normy VDMA. Szafy na baterie IO 30 , IO 60 i IO 90 minimalizują ryzyko pożaru, chronią przed wybuchem baterii i propagacją, szczególnie podczas zbiorowego składowania i ładowania baterii we wnętrzu tych szaf.
Jedno przegrzane ogniwo może zniszczyć całą baterię
W bateriach litowo-jonowych nie potrzeba wielkiej awarii, by doszło do tragedii. Wystarczy, że jedno ogniwo się przegrzeje – wtedy uruchamia reakcję łańcuchową. Temperatura rośnie błyskawicznie, gazy się zapalają, a ogień przenosi się na kolejne komórki. To zjawisko nazywa się propagacją. I właśnie dlatego najlepsi producenci stosują dziś systemy, które zatrzymują ogień, zanim zacznie się rozprzestrzeniać. Bo bezpieczeństwo Twojego biznesu nie powinno zależeć od przypadku.
Według analiz branżowych, zapotrzebowanie na specjalistyczne szafy bezpieczeństwa do przechowywania akumulatorów wzrosło o 30-40% rocznie w Europie Zachodniej od 2020 roku. Ten trend odzwierciedla zwiększoną świadomość zagrożeń związanych z niewłaściwym magazynowaniem baterii oraz zaostrzające się wymagania prawne i ubezpieczeniowe. Wzrost ten wynika również z rosnącej liczby produktów wymagających specjalistycznych rozwiązań do przechowywania.
W tym przewodniku dowiesz się wszystkiego o szafach IO 30, IO 60 i IO 90 - od specyfikacji technicznej po praktyczne zastosowania i wymagania prawne. W ofercie producentów znajdują się także szafy dostosowane do różnych właściwości substancji niebezpiecznych.
Wymagania testowe szaf do przechowywania akumulatorów litowo-jonowych wg VDMA 24994
Dokument VDMA 24994:2024-08 określa wymagania testowe dla ognioodpornych szaf przeznaczonych do przechowywania akumulatorów litowo-jonowych, zarówno w przypadku wewnętrznego zdarzenia termicznego (thermal runaway), jak i pożaru zewnętrznego. Celem jest zapewnienie, że w razie awarii baterii szafa ograniczy rozprzestrzenianie się ognia, emisję gazów i rozrzut fragmentów baterii podczas eksplozji, a także nie dopuści do niebezpiecznego wzrostu temperatury i wywołania pożaru na zewnątrz szafy.
I. Wymagania ogólne dotyczące konstrukcji i bezpieczeństwa szafy:
1. Ochrona przeciwpożarowa (konstrukcja szafy)
Szafa musi być skonstruowana tak, aby skutecznie zapobiegać wydostawaniu się ognia i fragmentów baterii podczas zjawiska thermal runaway.
2. Drzwi szafy ogniotrwałej na baterie
Jeden z najważniejszych elementów konstrukcyjnych solidnych szaf do przechowywania baterii. Muszą być wyposażone w zamek i wielopunktowy mechanizm ryglowy oraz mechanizm samoczynnego zamykania (działający nawet bez zasilania) albo zamiennie system alarmowy informujący o tym, że drzwi są otwarte. Na drzwiach powinna być widoczna informacja o tym, że drzwi szafy na baterie muszą zawsze być zamknięte. Rolą mechanizmu ryglowego jest natomiast powstrzymanie ciśnienia i fali uderzeniowej powstałych w czasie wybuchu baterii i zapobieżenie "wystrzeleniu" drzwi, co mogło by spowodować zagrożenie życia, zniszczenie mienia i rozprzestrzenienie się pożaru na zewnątrz szafy w miejscu przechowywania baterii, co doprowadziłoby do niepowetowanych strat. Ten sam mechanizm ryglowy, który skutecznie chroni klasowy sejf przed włamaniem z zewnątrz, równie skutecznie zabezpiecza baterie przed "wydostaniem się" na zewnątrz. Ze względu na mechanikę jego działania i wymóg normy VDMA 24994 musi być obsługiwany ręcznie, dlatego szafy ogniotrwałe na materiały niebezpieczne takie jak baterie i akumulatory litowo-jonowe, wyposażone w mechanizmy samozamykające wg obecnie dostępnych technologii będą w większości przypadków znacznie słabiej zabezpieczone przed wybuchem. Zalecamy stosowanie szaf na baterie wyposażonych w czterostronny mechanizm ryglowy (rygle na każdej krawędzi drzwi).
3. System wywiewu powietrza
Wśród wymaganych rozwiązań znajduje się m.in.: system wywiewu powietrza z szafy na baterie, który po podłączeniu do wyciągu powietrza powinien zapewniać minimalną przepustowość 30 m sześciennych powietrza na godzinę pracy. Opcjonalnie możliwe jest wyposażenie szafy na baterie w:
- system wentylacyjny
- inne dodatkowe otwory, w szczególności takie, które umożliwiają krótkotrwałe wyrównanie ciśnienia wewnątrz szafy,
- detektory gazów oraz
- opcjonalny system gaśniczy zintegrowany z detekcją.
4. Ocena ryzyka
Jeśli szafa nie jest podłączona do systemu wyciągowego, należy wykonać ocenę ryzyka, aby zapewnić bezpieczeństwo w miejscu pracy. Gazy uwalniane podczas pożaru z wnętrza szafy, gdzie przechowywane są baterie, nie mogą być pod żadnym pozorem kierowane do obszarów pracy, ponieważ ze względu na ich silnie toksyczny charakter mogą być niebezpieczne dla użytkowników i otoczenia, o czym wspomniano wcześniej.
Stosowanie szaf na baterie zgodnych z normą VDMA 24994:2024-08 przynosi użytkownikom realne korzyści, ponieważ skutecznie chronią one przed wysokim ryzykiem pożaru wywołanego samozapłonem baterii litowo-jonowych. Norma ta precyzuje szczegółowe wymagania dotyczące szaf przeznaczonych do bezpiecznego przechowywania oraz ewentualnego ładowania akumulatorów litowo-jonowych, uwzględniając zarówno aspekty konstrukcyjne, jak i systemy monitoringu oraz alarmowania.
Last but not least - dokument promuje również dobre praktyki, zalecając dodatkowe zabezpieczenia, detekcję zagrożeń oraz przeprowadzenie oceny ryzyka.
5. System detekcji zagrożeń (czujniki zdarzeń krytycznych)
Szafa na baterie musi być wyposażona w czujnik temperatury (>60°C) i detektor dymu (zgodny z EN 54), które wyzwalają sygnał alarmowy (optyczny/akustyczny) i mogą być połączone z systemem zewnętrznym. W razie wykrycia temperatury powyżej 60 °C lub dymu system zainstalowany w szafie musi:
● wyemitować widoczny i słyszalny alarm na zewnątrz szafy,
● przekazać sygnał do zewnętrznego systemu monitoringu.
6. Urządzenia ładujące (jeśli stosowane)
Dodatkowo, system awaryjnego wyłączenia powinien działać niezależnie od zasilania głównego, co zapewnia jego skuteczność nawet w przypadku przerwy w dostawie prądu. Integracja z czujnikami temperatury i detektorami dymu pozwala szybko reagować na potencjalne zagrożenia, minimalizując ryzyko rozprzestrzenienia się pożaru lub wybuchu.
Ważnym elementem jest również możliwość ręcznego wyzwolenia awaryjnego wyłączenia przez operatora w sytuacji, gdy zostanie zauważone niebezpieczeństwo. Takie rozwiązanie zwiększa kontrolę nad bezpieczeństwem i pozwala na natychmiastową reakcję w razie awarii.
W kontekście urządzeń ładujących, oprócz automatycznego wyłączania zaleca się stosowanie zabezpieczeń przeciwprzepięciowych oraz monitorowanie stanu ładowania, co zapobiega przegrzewaniu się akumulatorów i potencjalnym awariom. Systemy te powinny być zgodne z obowiązującymi normami bezpieczeństwa i regularnie poddawane przeglądom technicznym.
Wszystkie te elementy składają się na kompleksowy system ochrony, który jest niezbędny do zapewnienia bezpiecznego przechowywania i ładowania baterii w szafach IO 30, IO 60 i IO 90, minimalizując ryzyko pożaru i innych zagrożeń związanych z przechowywaniem baterii i akumulatorów litowo-jonowych.
7. Półki i elementy wewnętrzne
Konstrukcja półek do składowania baterii nie może utrudniać zamykania drzwi, a wysuwanie w pełni obciążonych bateriami półek nie może powodować przewrócenia się szafy. Metoda montażu tych półek, a w szczególności wszystkie otwory muszą być zgodne z dokumentacją. Wykonane otwory montażowe półek nie mogą osłabiać konstrukcji wewnętrznej szafy na baterie.
Jedna wadliwa bateria może zniszczyć cały magazyn.
Pamiętaj: jeśli przechowujesz baterie w szafie na kilku półkach na wielu poziomach, te wyżej i niżej też muszą być zabezpieczone. Taka jest funkcja tych półek. Dlaczego? Bo gdy jedna bateria wybuchnie, ogień może przeskoczyć – w dół, w górę, wszędzie. Nigdy nie przekraczaj podawanych maksymalnych wartości w watogodzinach (Wh) baterii trzymanych w szafie.
8. System gaśniczy (jeśli zastosowany)
W przypadku obecności, musi być zintegrowany z konstrukcją szafy. Detekcja zagrożenia powinna automatycznie uruchamiać alarm. Szczegółowe informacje muszą być zawarte w dokumentacji technicznej.
9. Wpusty kablowe i otwory kotwiące
Ich rozmieszczenie, rozmiar i sposób uszczelnienia muszą być określone w dokumentacji. Dodatkowo, odpowiednie uszczelnienie wpustów kablowych i otworów kotwiących jest kluczowe dla zachowania integralności ogniowej szafy na baterie wg VDMA 24994:2024-08. Nieszczelności mogą prowadzić do przedostawania się ognia, dymu lub toksycznych gazów na zewnątrz szafy, co zagraża bezpieczeństwu personelu oraz mienia. Dlatego producenci stosują specjalistyczne materiały uszczelniające, które są odporne na wysokie temperatury i działanie chemikaliów.
Ponadto, konstrukcja szafy na akumulatory litowo-jonowe wg VDMA 24994:2024-08 uwzględnia mechanizmy rozpraszania energii powstałej podczas ewentualnego pożaru wewnętrznego lub zjawiska thermal runaway. Dzięki temu, nawet w przypadku silnego nagrzania lub wybuchu, energia jest skutecznie odprowadzana, co minimalizuje ryzyko uszkodzenia konstrukcji i zapobiega rozprzestrzenianiu się ognia na zewnątrz.
W kontekście bezpieczeństwa warto podkreślić, że szafy służące do przechowywania baterii i ogniw litowo-jonowych nie muszą być montowane – naszym zdaniem nawet nie powinny. Szafa zgodnie z normą VDMA 24994:2024-08 może nie posiadać otworów kotwiących, zwłaszcza jeśli jej konstrukcja umożliwia bezpieczną ewakuację szafy w przypadku pożaru. Ponadto brak otworów kotwiących może być dodatkową zaletą i ułatwiać utrzymanie szczelności ogniowej oraz poprawiać odporność na przenikanie ognia, dymu i toksycznych oparów. Tego rodzaju szafa może być zainstalowana na platformie umożliwiającej jej szybkie usunięcie z budynku na wypadek pożaru baterii wewnątrz szafy bezpieczeństwa.
II. Jak przebiega testowanie szaf do przechowywania baterii litowo-jonowych zgodnie z VDMA 24994 – praktyczne aspekty testu ognioodporności i zjawiska thermal runaway od wewnątrz:
Bezpieczne przechowywanie materiałów niebezpiecznych takich jak baterie litowo-jonowe to nie tylko kwestia wygody, lecz przede wszystkim ochrona przed realnym zagrożeniem, jakim są wybuch lub pożar. Zjawisko zwane thermal runaway (niekontrolowana reakcja cieplna) może prowadzić do bardzo niebezpiecznych sytuacji. Dlatego szafy dedykowane do tego typu zastosowań ze względu na właściwości substancji niebezpiecznych, z jakich składają się baterie, muszą spełniać określone normy dla szaf bezpieczeństwa, w tym normę VDMA 24994.
Co to oznacza w praktyce? Jak przebiega taki test i co dokładnie jest sprawdzane? Wyjaśniamy to w prosty sposób poniżej.
Test symulujący awarię baterii – krok po kroku
Aby przetestować szafę zgodnie z VDMA 24994, eksperci wykonują kontrolowaną symulację pożaru wewnątrz niej. Oto jak przebiega cały proces:
1. Wybór baterii
Do testu używa się w pełni naładowanych cylindrycznych ogniw litowo-jonowych typu NMC (nikiel-mangan-kobalt), w wersji:
● NMC 8-1-1 lub
● NMC 9-0,5-0,5,
czyli wariantów o dużej gęstości energii, wykonane z materiałów łatwopalnych, które w razie awarii mogą gwałtownie się zapalić. Tradycyjne szafy bezpieczeństwa wykonane w oparciu o normę EN 14470-1 niestety nie nadają się do bezpiecznego przechowywania akumulatorów litowo-jonowych. Zostały one stworzone, żeby chronić to, co w środku przed zewnętrznym źródłem ognia. Tu natomiast, co potwierdza przebieg testu, większe zagrożenie pochodzi ze środka szafy na akumulatory.
Stan naładowania baterii wynosi ponad 98% (SoC > 98%), co oznacza, że są one w maksymalnie ryzykownym stanie – dokładnie tak, jak mogłyby być przechowywane w firmie czy magazynie. Ryzyko to jest tym większe, że baterie muszą być ładowane w trakcie ich składowania w szafie bezpieczeństwa, co zwiększa ryzyko ich samozapłonu i dalszej jego propagacji.
2. Umieszczenie ogniw w pojemniku
Ogniwa układane są w standardowym plastikowym pudełku transportowym typu EUROBOX, który znajduje się wewnątrz testowanej szafy.
3. Sztuczne wywołanie awarii (thermal runaway)
W środku pudełka umieszcza się grzałkę patronową – niewielkie urządzenie, które bardzo szybko się nagrzewa. Jej zadaniem jest podgrzanie baterii do momentu, aż jedno z ogniw przegrzeje się i wywoła tzw. thermal runaway.
To zjawisko powoduje gwałtowny wzrost temperatury, emisję gazów, a często także eksplozję i pojawienie się ognia. Reakcja ta może rozprzestrzenić się na kolejne ogniwa w łańcuchu.
Co sprawdza ten test?
Celem testu zgodnego z VDMA 24994 jest sprawdzenie, czy szafa potrafi powstrzymać skutki wewnętrznego pożaru i ograniczyć skutki eksplozji baterii dla otoczenia. Szafa powinna:
● zatrzymać ogień wewnątrz,
● wytrzymać wysoką temperaturę przez określony czas,
● nie wypuścić fali uderzeniowej po eksplozji i odłamków baterii na zewnątrz,
● zminimalizować emisję gorących gazów i płomieni na zewnątrz,
● nie dopuścić do rozprzestrzenienia się pożaru na inne elementy magazynu czy hali.
Dlaczego to ważne?
Testy tego typu nie są jedynie formalnością. Praktyka pokazuje, że zjawisko thermal runaway może pojawić się nagle, na przykład wskutek uszkodzenia mechanicznego, przeładowania, przegrzania lub wad fabrycznych baterii. Dlatego firmy wykorzystujące baterie litowo-jonowe (np. w pojazdach elektrycznych takich jak drony, elektryczne rowery, elektryczne hulajnogi i elektryczne motocykle lub w magazynach energii czy serwerowniach) powinny korzystać wyłącznie z certyfikowanych wg VDMA 24994:2024-08 szaf, które skutecznie chronią ludzi, mienie oraz infrastrukturę.
Chcesz dowiedzieć się, jaka ognioodporna szafa bezpieczeństwa do przechowywania materiałów łatwopalnych takich jak akumulatory będzie najlepiej dopasowana do Twojego zakładu? A może potrzebujesz pomocy w kwestiach norm i przepisów dotyczących przechowywania baterii?
Skontaktuj się z Hartmann Tresore – doradzimy i pomożemy wybrać rozwiązanie idealne dla Twoich potrzeb. Hartmann Tresore od kilkudziesięciu lat dostarcza szafy bezpieczeństwa służące do przechowywania substancji niebezpiecznych, do których bez wątpienia należy zaliczyć ich szczególną postać, czyli baterie i akumulatory litowo-jonowe.
Warunki zaliczenia testu:
● Brak widocznych płomieni na zewnątrz szafy.
● Temperatura wydobywającego się dymu/gazów nie przekracza wzrostu o 150 K.
● Drzwi pozostają zamknięte, nie deformują się, brak emisji pocisków/frakcji.
● Temperatura zewnętrznej powierzchni również nie może wzrosnąć o więcej niż 150 K.
● Musi być zapobieżone rozprzestrzenienie się zdarzenia na inne półki (lub test z pełnym obciążeniem).
● Testuje się maksymalną dozwoloną energię na jednej półce.
III. Test ognioodporności – ogień zewnętrzny:
W teście ognioodporności zewnętrznej zgodnie z VDMA 24994 szafa jest poddawana próbie ognia z zewnątrz, a wewnętrzna temperatura w szafie mierzona jest kilkoma sondami. Jedna z nich może zarejestrować wzrost temperatury maksymalnie o 120 °C względem temperatury początkowej, a pozostałe – nie więcej niż o 100 °C. Ograniczenia te mają zapobiec przegrzaniu i zapłonowi zawartości szafy. Kryterium to zapewnia, że szafa skutecznie chroni akumulatory nawet podczas pożaru na zewnątrz. Dotyczy szaf klasy I/O30, I/O60, I/O90 – określa ich odporność na ogień pochodzący z zewnątrz.
Przebieg testu
Szafa jest podgrzewana w piecu zgodnie z EN 1363-1:2020. Czas trwania zależy od klasy: 30/60/90 minut. Poniższy wykres przedstawia krzywą wzrostu temperatury podczas przebiegu testu i tak odpowiednio po 30, 60, i 90 minutach temperatura wynosi 842, 945 i 1005 °C.
Warunki zaliczenia testu
są następujące: temperatura w szafie nie może przekroczyć 120 K (kelwinów) wzrostu dla jednej sondy oraz 100 K wzrostu dla pozostałych. Oznacza to, że jedna pojedyncza sonda (najgorętszy punkt) może zanotować maksymalnie +120 °C wzrostu względem temperatury początkowej (czyli np. z 20 °C do 140 °C), a wszystkie pozostałe sondy w szafie nie mogą przekroczyć +100 °C wzrostu (czyli np. z 20 °C do 120 °C)
Podsumowanie
Obecnie bezpieczne, ognioodporne szafy na baterie i akumulatory litowo-jonowe stanowią prawdziwą rzadkość. Problemem jest brak europejskiej normy definiującej i unifikującej wymagania testowe dla tych szaf bezpieczeństwa. Norma europejska PN-EN 14470-1 dotyczy cieczy łatwopalnych, a nie akumulatorów wykonanych z pierwiastków stałych. Wyjątkiem jest norma VDMA 24994 z 2024 roku, która definiuje dobre praktyki w zakresie bezpieczeństwa składowania i ładowania baterii litowo-jonowych. Norma ta w przyszłości stworzy podstawy do prac nad normą europejską, tymczasem nasi klienci już dziś mogą się cieszyć z nowoczesnych szaf na akumulatory do przechowywania niebezpiecznych ogniw litowo-jonowych oraz bezpiecznego i kontrolowanego ich ładowania podczas przechowywania, co jest elementem skutecznej prewencyjnej ochrony przeciwpożarowej w każdym zakładzie produkcyjnym lub magazynie, gdzie używanie, ładowanie i przechowywanie baterii litowo-jonowych jest codziennością.
FAQ, czyli najczęściej zadawane pytania
Co reguluje norma PN-EN 14470-1?
Norma europejska PN-EN 14470-1 stanowi standard szaf bezpieczeństwa służących do przechowywania cieczy łatwopalnych. Szafy wykonane wg tej normy nie spełniają wymogów bezpiecznego przechowywania substancji niebezpiecznych, z których zbudowane są baterie i akumulatory elektronarzędzi, dronów i pojazdów elektrycznych.
Jakie są wymagania dotyczące przechowywania baterii i akumulatorów litowo jonowych?
W Polsce brakuje jednoznacznie określonych standardów dotyczących przechowywania baterii litowo-jonowych. Na zachodzie Europy są one jednak już szeroko stosowane i określone przez normę wydaną przez niemiecki Związek Producentów Maszyn i Urządzeń, w skrócie VDMA, od którego nazwę bierze norma VDMA 24994:2024-08. W skrócie norma nakazuje przechowywanie baterii w szafach bezpieczeństwa ognioodpornych od zewnątrz i od wewnątrz (co jest całkowitą nowością), stąd oznaczenia I (inside) i O (outside) i oznaczenia liczbowe odpowiadające czasowi trwania pożaru liczonemu w minutach czyli I/O30, I/O60, I/O90. Szafy bezpieczeństwa wykonane wg tej normy zabezpieczają przed eksplozją i pożarem baterii wewnątrz szafy (thermal runaway).
Czy szafy na baterie I/O30, I/O60, I/O90 przewidują ich ładowanie podczas magazynowania?
Tak. Dodatkowo są one wyposażone w czujniki temperatury i możliwość odcięcia zasilania podczas wzrostu temperatury baterii lub pożaru.
Czym jest ognioodporna szafa na baterie litowo-jonowe typu I/O30, I/O60, I/O90?
Jest to dwustronnie (od zewnątrz i od wewnątrz) ognioodporna szafa z pancernymi, ryglowanymi drzwiami, która chroni przed pożarem i wybuchem baterii litowo-jonowych. Potocznie bywa też nazywana sejfem na baterie (battery safe).
