Elsykkelbatteri i bolig: avgassing, giftige gasser og eksplosjonsfare

Tekniske funn fra norsk RISE-studie av 400 Wh elsykkelbatteri: brennbar gassky, HF/HCl, dørstilling og eksponering i bolig.

Elsykkelbatteri i bolig: avgassing før og uten flammer

Et litiumionbatteri som svikter i en bolig, kan gi et annet førsteinntrykk enn en etablert rombrann. Batteriet kan avgi gass før gassen antennes. Samtidig kan produktet ligge i en gang, på en hylle, i et skap eller nær en rømningsvei. RISE undersøkte i 2021 ni beregnede scenarier for avgassing fra et elsykkelbatteri i en generisk bolig. For brannmannskap er den nyttige innsikten hvordan celleantall, plassering, dører og gassens kjemi endrer farebildet.

Hvor mye gass er det snakk om?

RISE oppsummerte tilgjengelig litteratur til at en litiumioncelle i termisk rusning ofte kan avgi omtrent 1–3 liter gass per amperetime nominell cellekapasitet under de oppgitte betingelsene, avhengig av kjemi og ladetilstand. Forskerne valgte 2 liter per amperetime ved 25 °C og 3,7 V som beregningsforutsetning. Dette er en bred forskningsstørrelse, ikke et mål for hvor stor brennbar sky en bestemt batteripakke vil danne i et rom.

En pakke med mange celler kan produsere mer gass enn én celle. Men pakkens nominelle wattimer er ikke en direkte måling av brennbar gass i boligen. En del gass kan være for konsentrert eller for fortynnet til å antennes der den befinner seg, og ventilasjon og møbler påvirker skyens form. I en batteribrann må dessuten mulig spredning fra celle til celle vurderes; den første cellen behøver ikke være den siste som reagerer.

I ni beregnede boligscenarier var største område med brennbar gassblanding 26 liter da en 400 Wh elsykkelbatteripakke gasset ut fra en hylle i en lukket gang på 3,5 m². Når bare én celle var involvert under tilsvarende forhold, ble største beregnede brennbare sky 3,6 liter. Dette er volumet som i modellen lå innenfor brennbarhetsområdet, ikke hele mengden gass som batteriet slapp ut. Rapporten beregnet ikke eksplosjonstrykk fra disse skyene.

De 26 literne er altså ikke «hele utslippet» fra et 400 Wh batteri og heller ikke et tall som kan brukes for å anslå trykket ved en eventuell antennelse. RISE modellerte gasspredning, ikke eksplosjonsforløpet. Rapporten presiserer også at modellen ikke ble validert mot egne forsøk, slik at usikkerheten er betydelig.

Hvor batteriet ligger kan bety mer enn man først ser

Plasseringen av batteriet påvirket avgassingen i rommet. I RISE-modellen kunne en hylle eller et delvis innelukket oppbevaringssted holde gassen lokalt samlet lenger enn en fri plassering. Forskerne pekte på at garderobeskap og tilsvarende hulrom kan gi samme type opphopning. Spørsmålet for innsatsen er derfor hvor batteriet faktisk ligger, ikke bare hvilken romstørrelse bygget har.

Ved en melding om batteri i bolig er «elsykkel i gangen» derfor bare første del av opplysningen. En batteripakke i et lukket eller delvis lukket volum kan gi en lokal konsentrasjon som ikke svarer til rommets gjennomsnitt. Døråpning kan senere slippe gass videre eller endre lufttilførselen. Det er relevant både ved søk etter batteriet og ved vurdering av innsatspunkt.

Brann, forgiftning og irritasjon er ulike skadeveier

RISE beskriver en avgassblanding som kan inneholde CO, hydrogen og hydrokarboner, men også syreholdige komponenter som HF og HCl. Mengdene varierer med cellekjemi, ladetilstand og hvordan svikten oppstod. Det finnes ikke en universell blanding som er riktig for alle elsykler.

I alle ni av RISEs ikke-validerte beregninger nådde den modellerte konsentrasjonen av irriterende gasser et valgt påvirkningsnivå før tilsvarende nivå for kvelende gasser. Hydrogenklorid og hydrogenfluorid ga de raskeste modellerte kritiske eksponeringene. Målingene av særlig HF varierer sterkt i forskningslitteraturen, og simuleringen må ikke oversettes til faste responstider. Den viser at en hendelse kan gi et betydelig kjemisk eksponeringsproblem også uten synlige flammer.

FEC er et mål i forskningen for påvirkning fra irriterende gasser, mens FED beskriver akkumulert påvirkning fra kvelende gasser. Disse beregningsmålene er ikke operative måleverdier et vanlig gassinstrument automatisk viser. RISE fant i sine modeller at irritasjon kunne bli begrensende før kvelning. Det er en viktig forskjell ved vurdering av personer som kan ha vært i boligen før mannskapene kom frem.

For en hel 400 Wh batteripakke i modellens 3,5 m² gang ble grensen 0,1 FEC for irriterende gasser beregnet nådd i hele rommet etter omtrent ett minutt. Med åpen dør til et tilstøtende rom nådde øvre del av begge rom tilsvarende nivå etter omtrent fire minutter; samlet gulvareal var 43,5 m². Dette er utfall i en ikke eksperimentelt validert modell med valgt batteri, utslipp og boliggeometri, ikke generelle tidsgrenser for rømning eller inntrengning.

Forskjellen mellom ett og fire minutter viser hvor fort et valgt scenario kunne utvikle seg, og hvordan åpne dører spredte eksponeringen. Tallene skal ikke brukes som en klokke for hvor lenge det er trygt å oppholde seg i en virkelig gang. De avhenger av utslipp, rom og dørstilling i modellen.

Dører og ventilasjon endrer mer enn sikten

RISEs simuleringer viste at en lukket dør kunne begrense hvor raskt batterigass spredte seg videre fra gangen til andre rom. Åpen dør ga spredning inn i et større volum. Dørens stilling endrer dermed både eksponeringen i tilstøtende rom og mulige strømningsveier for gassen; dette må tas med når adkomst og ventilering planlegges.

En lukket dør kan være en effektiv barriere for rommene bak. Samtidig kan den avgrense gass til et mindre volum nær batteriet. Før døren åpnes, er det derfor nyttig å avklare om batteriet fortsatt avgir gass, om det finnes tegn til brann, hvilken side personer befinner seg på, og hvor blandingen kan strømme. Gjør ikke antagelsen at et rom uten synlig røyk er fri for batterigass; rapporten undersøkte nettopp ikke-antent avgassing.

Spørsmål til meldingsmottak og første enhet

Hvor står batteriet: på gulv, hylle, i skap, i gang eller ved rømningsvei?
Gjelder det én løs celle, en hel batteripakke eller flere produkter?
Er dører mellom batteriet og oppholdsrom åpne eller lukket, og hvor oppholder personer seg?
Er det opplysninger om piping, oppvarming, røyk, gass eller flammer, og har forløpet endret seg?
Hvilke åpninger, vifter eller andre tiltak kan flytte gassen før tilstanden er avklart?

Spørsmålene er et hjelpemiddel til situasjonsforståelse. De konkrete taktiske valgene følger gjeldende beredskapsplan, egen risikovurdering og de forholdene mannskapene faktisk finner. For større installasjoner er batterirom og BESS et eget farebilde, særlig når mange celler kan gasse ut samtidig.

Kjøling og måling

Les også litiumionbatteribrann: kjøling og måling om cellereaksjon, BMS, varmekamera og kontroll etter slokking.