Hvordan håndtere brann i energilageret?

Energiforbruket i Europa forventes å dreie mot mer elektrifisering og variabel, fornybar kraftproduksjon de neste tiårene. Dette vil øke etterspørselen for måter å lagre energi på. Energi fra ikke-regulerbar kraftproduksjon som sol og vind, vil bli lagret i energilagringssystemer for å gjøre forsyningen mer fleksibel og prisene i markedet mer forutsigbare.

Normale markedsmekanismer som tilbud, etterspørsel, pris og profittmaksimering vil også kunne bidra til mer lokal energilagring. Tilbydere som produserer eller driver handel med elektrisk kraft, kan ha interesse av å mellomlagre energi når prisene er lave, for så å selge når prisene stiger.

I Norge er behovet for ny energilagring generelt mindre enn i de fleste andre land, fordi vi har mye regulerbar vannkraft og et forholdsvis robust strømnett. Men også vi kan forvente at lokale energilagringssystemer blir mer utbredt som et alternativ eller supplement til nettutbygging.

Boligeiere i Norge har allerede begynt å installere batterier for å lagre strømmen de får fra solceller på taket. Offentlige bygg og bedrifter gjør det samme. Vi finner energilagringssystemer i havbruksnæringen og i transportsektoren. I fremtiden kan vi finne slike systemer i enda større skala tilknyttet havbruksanlegg eller vindparker, og mange av dem vil med stor sannsynlighet bli lokalisert på steder med lite bosetting.

Det finnes mange måter å lagre energi på, for eksempel mekanisk, elektrokjemisk, kjemisk eller termisk lagring, men den teknologien som har tatt størst markedsandel så langt er batterier. Også innen batteri finnes det flere teknologier, og den mest utbredte er litium ion-batterier. Kostnadene for litium ion-batterier faller, virkningsgrad og levetid forbedres kontinuerlig, og teknologien er fleksibel sammenlignet med alternativene.

Energilagring i litium ion-batterier representerer alltid en brannrisiko. Lokale brann- og redningstjenester ute i distriktene vil i så fall stå overfor en ny risiko, som må vurderes og håndteres på en forsvarlig måte.

Et eksempel på dette fikk vi i 2019, da lokalt brannvesen rykket ut for å håndtere røykutvikling i et energilager, nærmere bestemt en container med litium ion-batterier, i en forstad til byen Phoenix i Arizona i USA. Etter at brannmannskapene hadde åpnet døren til containeren, eksploderte en blanding av røyk og gass. En polititjenestemann og åtte brannkonstabler ble skadet, fire av dem alvorlig.

Normalt er det lav sannsynlighet for at det skal oppstå brann i litium ion-batterier, men hvis denne sannsynligheten forblir som i dag og utbredelsen av slike batterier øker, vil også antallet branner øke. Konsekvensene av brann i litium ion-batterier kan være betydelige, derfor er det viktig med robuste risikovurderinger og brannsikringstiltak der slike batterier skal brukes til energilagring.

Litium ion-batterier brenner typisk på en eksplosjonsartet måte, fordi det dannes brennbare gasser inne i batteriet som brenner i en jetflamme. I tillegg kastes det glødende partikler og dråper ut fra batteriet. Sammensetningen av gassene fra en batteribrann påvirkes av hvilke metaller og komponenter som er i batteriet, samt batterikjemi og sammensetningen av batteriet.

Dersom temperaturen i litium ion-batterier kommer over en gitt grenseverdi, typisk fra cirka 150 til 220 grader Celsius, kan det oppstå en såkalt en termisk runaway: en ukontrollerbar varmeutvikling som forårsaker akselererende temperaturøkning og varmespredning.

Brannfarlig og giftig gass dannes allerede før en termisk runaway starter, men når batteriet er i termisk runaway, blir den vanskelig å stoppe. I en termisk runaway frigjøres varme, brennbare gasser og oksygen, altså alle komponenter som trengs for å opprettholde en brann. Batterier er i tillegg typisk plassert i lukkede beholdere, som gjør det vanskelig å avkjøle batteriet fra utsiden.

Markedet for energilagring utvikler seg raskt. For at samfunnets regulering av sikkerheten skal holde følge, trenger vi oppdatert kunnskap om risikovurdering, forebygging og håndtering av brann i batterier og energilagringssystemer. DSB og NELFO har i dag veiledere for batterisystemer i boliger, med kapasitet opp til 14 kWh, men for større systemer er forskrifter, prosjekteringsregler og anbefalinger for brannsikkerhetstiltak fortsatt lite dokumenterte.

I februar 2023 starter vi i RISE Fire Research sammen med SINTEF Energi, SINTEF Community, NTNU og en rekke partnere fra næringsliv og offentlig sektor forskningsprosjektet SafeBESS som skal utvikle teoretisk og erfaringsbasert kunnskap om trygg bruk av litium ion-batterisystemer i næringsbygg, med typisk kapasitet opp til 500 kWh. Basert på teoretiske studier, datasimulering og praktiske eksperimenter skal vi legge fram anbefalinger om hva som bør være beste praksis for å håndtere brannrisiko, forebygge brann og i verste fall slokke branner i større litium ion-batterisystemer.