Czy baterie litowo-jonowe można przechowywać w hali namiotowej? W tym magazynie zabezpieczenia przeciwpożarowe są ważniejsze niż metraż

Baterie litowo-jonowe znajdują się dziś w elektronice, elektronarzędziach, rowerach elektrycznych, samochodach, urządzeniach przemysłowych i systemach magazynowania energii. Wraz ze wzrostem ich sprzedaży rośnie więc zapotrzebowanie na powierzchnie magazynowe. Hala namiotowa może wydawać się atrakcyjnym rozwiązaniem ze względu na szybkość montażu, możliwość rozbudowy i niższy koszt inwestycji niż w przypadku wielu obiektów murowanych. Przy magazynowaniu baterii najważniejsze pytanie nie brzmi jednak: ile palet zmieści się pod dachem? Znacznie istotniejsze jest to, jak ograniczone zostanie ryzyko pożaru oraz jego rozprzestrzenienia. Bateria litowo-jonowa może w określonych warunkach wejść w stan tzw. ucieczki termicznej, podczas której następuje gwałtowny wzrost temperatury i możliwe jest objęcie zdarzeniem kolejnych ogniw. Dlatego decyzja o wykorzystaniu hali namiotowej powinna wynikać z indywidualnej analizy ryzyka pożarowego, rodzaju baterii, ich stanu, poziomu naładowania, sposobu składowania oraz zastosowanych systemów detekcji i ochrony przeciwpożarowej.

Czy baterie litowo-jonowe można bezpiecznie przechowywać w hali namiotowej?

Sama konstrukcja namiotowa nie oznacza automatycznie, że magazynowanie baterii litowo-jonowych jest niemożliwe. Nie można jednak traktować takiej hali jak zwykłego magazynu na produkty niewymagające szczególnych zabezpieczeń. O poziomie ryzyka decyduje między innymi rodzaj przechowywanych ogniw i pakietów, ich pojemność, liczba, stan techniczny, poziom naładowania, rodzaj opakowań oraz wysokość i układ składowania. Inaczej należy ocenić niewielką liczbę nowych baterii znajdujących się w oryginalnych opakowaniach, a inaczej całe palety modułów trakcyjnych przeznaczonych do samochodów elektrycznych. Jeszcze inną kategorią ryzyka są baterie zwrócone przez klientów, uszkodzone mechanicznie lub przeznaczone do reklamacji. W praktyce nazwa "hala namiotowa" mówi więc bardzo niewiele o tym, czy konkretny magazyn będzie odpowiedni.

Kluczowe znaczenie ma projekt ochrony przeciwpożarowej przygotowany dla rzeczywistego sposobu użytkowania obiektu. Trzeba przeanalizować możliwość wykrycia zdarzenia na jego wczesnym etapie, dostępność instalacji gaśniczych, rozstaw składowanych towarów, odległości od innych materiałów palnych, drogi dostępu dla służb ratowniczych oraz sposób postępowania z bateriami podejrzanymi o uszkodzenie. Ważne są również warunki termiczne panujące wewnątrz hali. Baterie nie powinny być długotrwale narażane na nadmierną temperaturę ani bezpośrednie działanie intensywnego promieniowania słonecznego. W obiekcie z lekką obudową kontrola temperatury może wymagać szczególnej uwagi. Dlatego odpowiedź na pytanie o możliwość magazynowania brzmi: potencjalnie tak, ale dopiero po wykazaniu, że konkretna konfiguracja magazynu zapewnia poziom bezpieczeństwa odpowiedni do występującego zagrożenia.

Dlaczego pożar baterii litowo-jonowej różni się od pożaru zwykłych towarów magazynowych?

Jednym z podstawowych zagrożeń związanych z bateriami litowo-jonowymi jest zjawisko thermal runaway, czyli ucieczki termicznej. Może ono rozpocząć się na skutek uszkodzenia mechanicznego, przegrzania, zwarcia, wady wewnętrznej albo innych nieprawidłowych warunków pracy. Temperatura wewnątrz ogniwa zaczyna wówczas gwałtownie rosnąć, a zachodzące reakcje chemiczne mogą powodować dalsze wydzielanie ciepła i gazów. Jeżeli obok znajdują się kolejne ogniwa lub pakiety, energia cieplna może prowadzić do propagacji zdarzenia. Z punktu widzenia magazynu szczególnie istotne jest więc nie tylko zapobieganie zapłonowi pojedynczego produktu, lecz także ograniczanie możliwości przeniesienia się problemu na sąsiednie baterie, palety i pozostałe materiały znajdujące się w obiekcie.

To właśnie dlatego ochrona magazynu nie powinna sprowadzać się do ustawienia kilku dodatkowych gaśnic. W przypadku dużej ilości baterii konieczne może być zastosowanie automatycznej detekcji pożaru i odpowiednio zaprojektowanego systemu ochrony wodnej, którego rolą jest przede wszystkim kontrolowanie rozwoju pożaru i chłodzenie zagrożonych materiałów. Badania oraz wytyczne firm zajmujących się ochroną majątku wskazują, że konfiguracja instalacji tryskaczowej powinna zależeć między innymi od rodzaju baterii, sposobu ich pakowania, wysokości składowania i wysokości obiektu. Właśnie tutaj pojawia się zasadnicza różnica pomiędzy magazynem zwykłych produktów a magazynem baterii: projekt ochrony musi uwzględniać charakter konkretnego zagrożenia, a nie tylko powierzchnię budynku czy liczbę miejsc paletowych.

Jak poziom naładowania baterii wpływa na bezpieczeństwo magazynowania?

Stan naładowania, określany często skrótem SoC od State of Charge, jest jednym z parametrów uwzględnianych przy ocenie ryzyka magazynowania baterii litowo-jonowych. Im więcej energii zgromadzono w ogniwie, tym większe mogą być konsekwencje jego udziału w zdarzeniu termicznym. Z tego powodu w branżowych wytycznych dotyczących magazynowania można spotkać zalecenia ograniczenia poziomu naładowania nowych baterii znajdujących się w magazynie, o ile pozwalają na to specyfika produktu i wymagania producenta. Przykładowo aktualne materiały FM dotyczące gospodarki magazynowej wykorzystują poziom 60 proc. SoC jako istotną granicę przy różnicowaniu części scenariuszy ochrony. Nie jest to jednak uniwersalna wartość prawna, którą można automatycznie zastosować do każdego rodzaju akumulatora i każdego obiektu.

Przedsiębiorstwo planujące magazyn w hali namiotowej powinno więc wiedzieć nie tylko, ile baterii będzie przechowywać, ale również w jakim stanie będą one trafiały do obiektu. Ma to znaczenie zwłaszcza w centrach dystrybucyjnych, magazynach części zamiennych oraz obiektach obsługujących zwroty. Jeżeli poziomu naładowania nie można kontrolować albo magazyn przyjmuje produkty z bardzo różnym SoC, należy uwzględnić to w analizie ryzyka. Nie powinno się także automatycznie przenosić wymagań dotyczących nowych baterii na zużyte, powypadkowe lub uszkodzone pakiety. W takim przypadku stan naładowania jest tylko jednym z wielu czynników ryzyka. Historia baterii, możliwość wcześniejszego uszkodzenia i sposób jej dalszego postępowania mogą być znacznie ważniejsze niż sama wartość SoC.

Dlaczego uszkodzone baterie litowo-jonowe nie powinny trafiać między zwykłe palety?

Najbardziej problematyczną kategorią są baterie uszkodzone, wadliwe, zwrócone lub takie, których historii nie można wiarygodnie określić. Pakiet może wyglądać prawidłowo z zewnątrz, a jednocześnie posiadać uszkodzenia wewnętrzne będące rezultatem wcześniejszego uderzenia, upadku, przeciążenia czy innego zdarzenia. W praktyce oznacza to, że standardowa strefa magazynowa przeznaczona dla nowych produktów nie powinna automatycznie pełnić funkcji miejsca składowania wszystkich zwrotów. Wytyczne dotyczące ochrony magazynów wskazują na potrzebę szybkiego oddzielania baterii uszkodzonych i podejrzanych od pozostałych zapasów. Dobrze zaprojektowana procedura powinna rozpoczynać się już w momencie przyjęcia produktu do magazynu, zanim bateria trafi na regał razem z pełnowartościowym towarem.

W przypadku hali namiotowej znaczenie takiej segregacji może być szczególnie duże, ponieważ obiekt często posiada jedną dużą otwartą przestrzeń magazynową. Wstawienie wadliwej baterii pomiędzy kilkadziesiąt palet zdrowych produktów może znacznie zwiększyć potencjalne konsekwencje jednego zdarzenia. Dla zwrotów i baterii uszkodzonych warto więc przewidywać odrębny sposób postępowania oraz fizycznie wydzieloną przestrzeń zgodną z przyjętą koncepcją ochrony przeciwpożarowej. W niektórych scenariuszach specjaliści rekomendują izolowane strefy lub pomieszczenia, a w innych magazynowanie w odpowiednio zorganizowanej przestrzeni zewnętrznej. Konkretnego rozwiązania nie powinno się jednak dobierać wyłącznie na podstawie ogólnej instrukcji - musi ono uwzględniać typ baterii, ilość energii, lokalizację obiektu i możliwości prowadzenia działań ratowniczych.

Jak system detekcji i instalacja tryskaczowa zmieniają bezpieczeństwo magazynu baterii?

W magazynie baterii czas reakcji może mieć bardzo duże znaczenie. Im wcześniej wykryte zostaną symptomy nieprawidłowego zdarzenia, tym większe możliwości ograniczenia jego konsekwencji przed zaangażowaniem dużej części zapasu. Podstawą pozostaje właściwie dobrany system sygnalizacji pożarowej, jednak w obiektach o podwyższonym ryzyku można analizować również inne technologie wykrywania niebezpiecznych zmian. W zależności od rodzaju składowanego produktu i projektu obiektu mogą to być rozwiązania monitorujące temperaturę, dym lub wybrane produkty gazowe powstające podczas nieprawidłowego zachowania baterii. System detekcji powinien być powiązany z konkretną procedurą alarmową. Sama informacja o zagrożeniu niewiele daje, jeżeli personel nie wie, jakie działania powinny zostać wykonane i w jaki sposób szybko wezwać odpowiednie służby.

Drugim elementem jest aktywna ochrona przeciwpożarowa. W przypadku większego magazynu baterii system tryskaczowy może być jednym z podstawowych elementów ograniczających rozprzestrzenianie pożaru, ale jego parametry muszą odpowiadać rzeczywistemu zagrożeniu. Nie wystarczy więc przyjąć instalacji zaprojektowanej wcześniej dla zupełnie innego rodzaju towaru. Znaczenie ma wysokość składowania, rodzaj regałów, opakowania, odległość pomiędzy paletami oraz charakter samych baterii. W części konfiguracji stosuje się także ochronę wewnątrz regałów. Z punktu widzenia inwestora oznacza to, że przed wyborem konkretnej hali należy sprawdzić, czy można w niej technicznie wykonać system ochrony wymagany dla planowanego magazynu. Czasami to właśnie możliwości instalacyjne, a nie cena metra kwadratowego, przesądzają o opłacalności całego przedsięwzięcia.

Czy sposób ustawienia palet i regałów może ograniczyć ryzyko pożaru baterii?

Układ magazynu jest elementem ochrony przeciwpożarowej, a nie wyłącznie kwestią efektywnego wykorzystania powierzchni. Naturalnym celem logistyki jest maksymalizacja liczby miejsc paletowych, jednak przy bateriach litowo-jonowych zbyt duże zagęszczenie zapasu może utrudnić ograniczanie rozwoju pożaru. Branżowe rekomendacje przewidują między innymi kontrolowanie powierzchni poszczególnych stref składowania, wysokości stosów i szerokości przestrzeni oddzielających magazynowane towary. Szczególnej analizy wymaga składowanie regałowe, ponieważ ogień może rozwijać się pionowo wewnątrz konstrukcji, a duża liczba baterii znajduje się wówczas na stosunkowo niewielkiej powierzchni podłogi. Właśnie dlatego zwiększenie wysokości składowania nie zawsze jest najbezpieczniejszym sposobem uzyskania dodatkowej pojemności.

W hali namiotowej pokusa maksymalnego wykorzystania dostępnego metrażu może być szczególnie silna. Konstrukcje tego typu często wybiera się właśnie dlatego, że pozwalają szybko zwiększyć przestrzeń magazynową. W przypadku baterii pewna część powierzchni może jednak celowo pozostać niezajęta, tworząc wymagane odstępy, drogi komunikacyjne oraz przestrzeń potrzebną do prowadzenia działań ratowniczych. Trzeba też unikać przypadkowego mieszania baterii z materiałami, które mogą zwiększać intensywność pożaru. Ostateczna pojemność magazynu powinna więc wynikać z bezpiecznego projektu składowania. Hala o powierzchni 1000 m² nie musi zapewniać dwukrotnie większej bezpiecznej pojemności niż obiekt o powierzchni 500 m², jeżeli znaczną część przestrzeni trzeba przeznaczyć na separację poszczególnych stref.

Czy hala namiotowa na baterie powinna mieć kontrolowaną temperaturę i wentylację?

Warunki środowiskowe są kolejnym argumentem za tym, aby magazynu baterii nie projektować tak samo jak hali przeznaczonej na stalowe elementy czy materiały budowlane. Producenci określają zakres temperatur odpowiedni do przechowywania swoich produktów i właśnie te wymagania powinny stanowić punkt wyjścia do projektu obiektu. Szczególnie niepożądane jest długotrwałe oddziaływanie wysokiej temperatury oraz bezpośrednie nagrzewanie baterii. Lekka hala może latem zachowywać się termicznie inaczej niż masywny budynek magazynowy, dlatego trzeba przeanalizować nasłonecznienie, izolacyjność poszycia, możliwość odprowadzania nadmiaru ciepła i rzeczywiste temperatury występujące w strefie składowania, a nie wyłącznie temperaturę powietrza mierzoną na zewnątrz.

Również wentylacja nie powinna być dobierana według prostej zasady "im więcej, tym lepiej". Jej parametry należy powiązać z projektem całego systemu ochrony oraz charakterem magazynu. Szczególnie istotne jest rozróżnienie zwykłego składowania od stref, w których odbywa się ładowanie baterii, ponieważ proces ładowania wprowadza dodatkowe wymagania techniczne i dodatkowe źródła ryzyka. Jeżeli w hali mają działać stanowiska ładowania, powinny zostać zaprojektowane jako świadomie wydzielona część procesu, a nie przypadkowe gniazda elektryczne pomiędzy regałami. W praktyce wymagania dotyczące temperatury, wentylacji, instalacji elektrycznej oraz ochrony pożarowej mogą mieć większy wpływ na koszt adaptacji hali niż jej konstrukcja nośna czy samo poszycie.

Co należy sprawdzić przed podjęciem decyzji o magazynowaniu baterii w hali namiotowej?

Pierwszym krokiem powinno być bardzo dokładne zdefiniowanie towaru. Trzeba określić typ baterii, ich pojemność, maksymalną ilość znajdującą się jednocześnie w magazynie, poziom naładowania, sposób pakowania oraz wysokość składowania. Należy również ustalić, czy do magazynu będą trafiać wyłącznie nowe produkty, czy także zwroty i baterie potencjalnie uszkodzone. Dopiero na podstawie tych informacji można właściwie oceniać potrzebne rozwiązania techniczne. Znaczenie ma także lokalizacja obiektu, odległość od innych budynków i składowanych materiałów, dostępność wody do celów przeciwpożarowych oraz możliwość szybkiego dojazdu jednostek ratowniczych. Przed rozpoczęciem inwestycji należy zweryfikować wymagania wynikające z przepisów, dokumentacji producentów, warunków ubezpieczenia oraz projektu ochrony przeciwpożarowej.

Największym błędem byłoby więc wybranie najpierw możliwie największej i najtańszej hali, a dopiero później zastanawianie się, jak dostosować ją do baterii. W przypadku magazynu Li-ion kolejność powinna być odwrotna. Najpierw określa się charakter zagrożenia i koncepcję zabezpieczeń, a następnie dobiera obiekt, który umożliwia ich wykonanie. Może się okazać, że mniejsza hala posiadająca odpowiednią instalację tryskaczową, skuteczną detekcję, właściwe odstępy pomiędzy strefami, kontrolowane warunki termiczne i dobrze przygotowane procedury awaryjne będzie znacznie bezpieczniejszym magazynem niż obiekt kilkukrotnie większy, lecz pozbawiony odpowiednich zabezpieczeń. Przy bateriach litowo-jonowych metraż pozostaje ważnym parametrem logistycznym, ale to sposób zarządzania ryzykiem pożarowym powinien decydować o tym, czy dana hala rzeczywiście nadaje się do ich przechowywania.