I det norske el-regelverket er ikke batterisystemer i boliger spesifikt nevnt. Derfor har Nelfo, sammen med flere andre aktører, utviklet sin egen veileder for slike systemer. Denne veilederen fokuserer på el-, og særlig brannsikkerheten i slike installasjoner.
Motivet er å redusere risikoen forbundet med batterisystemer så mye som mulig. Veilederen er rettet mot selskapene som prosjekterer og bygger batterisystemer i boliger. Den inneholder likevel anbefalinger som framtidige eiere av batteribanker i boliger trenger å kjenne til før anskaffelser gjøres og prosjektet startes opp.
Her er de viktigste poengene for deg som vurderer å bygge en batteribank hjemme.
Manglende regulering
El-tilsynsloven, Lov om tilsyn med elektriske anlegg og elektrisk utstyr, sammen med Forskrift om elektriske lavspenningsanlegg regulerer hvordan elektriske anlegg skal prosjekteres, utføres, kontrolleres, driftes og vedlikeholdes i Norge. Dette er de eneste juridisk bindende reguleringene på området i Norge. I tillegg finnes det veiledninger, standarder og spesifikasjoner som det er frivillig å følge, og det er i disse vi finner føringene som er mest relevante for batteribanker, under standarden NEK 400:2022 finnes «spesielle installasjoner», med sine egne krav.
Derfor har Nelfo, Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (DSB), Forsvarets forskningsinstitutt (FFI), Drammensregionens brannvesen IKS (DRBV) og Direktoratet for byggkvalitet (DiBK) valgt å gjøre noe med det. Veilederen «Batterisystemer i boliger – Brann- og elsikkerhetsveileder» er rettet mot installatørselskap som planlegger, designer, installerer og dokumenterer slike systemer, og er ifølge innledningen i dokumentet utviklet «i påvente av et mer detaljorientert regelverk på området».
Under Nelfos teknologikonferanse i mai 2023 hadde sjefsingeniør Torleif Lian ved FFI en presentasjon om brannsikkerhet og Litium-ionbatterier, og han anbefalte rådene i veilederen varmt.
– Igjen er Norge et foregangsland, og det er så bra av Nelfo som har tatt tak, og lagd denne veilederen. Følg Nelfo-veilederen, så går det bra, og du unngår en fryktelig brann, sa han under sin presentasjon.
Han understreket likevel at det ikke er mulig å fullstendig eliminere brannrisikoen, dette handler om å minimere risikoen for brann, og deretter minimere konsekvensene dersom brannen likevel skulle bryte ut. Det er delvis fordi batterienes fysiske egenskaper gjør dem brannfarlige av natur, og at pris og kvalitet henger tett sammen, og det er lett å velge for billige løsninger.
De viktigste rådene
I Nelfo-veilederen finner vi en oppsummering av de viktigste rådene for batteribanker i boliger:
- Velg et batteri med en kompatibel BMS og god dokumentasjon på sikkerhetstesting fra en anerkjent leverandør
- Plasser batterisystemet på et sted med minst mulig personopphold og i en egen branncelle (med brannmotstand minst EI30), fortrinnsvis ute eller i eksterne bygg
- Monter batterisystemet på ikke-brennbart materiale med en orientering som hensyntar åpningene for ventilering av gasser
- Ha god ventilasjon direkte ut til friluft (hvis plassering inne)
- Ha røykvarsling og CO-detektering i nærheten av batterisystemet
- Merk bygget og rommet batterisystemet står i
- Begrens kapasiteten på et batterisystem tilknyttet en bolig til 15kWh
Folket vil ha Enova-støtte til batteribanker i private hjem
Bakgrunnen for disse rådene handler om litiumbatteriers egenskaper, og hva som skjer når de blir overopphetet. Én ting er at en slik batteribank inneholder store mengder energi som utgjør en risiko i seg selv, men om det oppstår en kortslutning inni batteriet vil all denne energien frigjøres i form av varme. Denne varmen vil frigjøre og kunne antenne de kjemiske stoffene inni battericellene, i tillegg til å antenne materialene som selve batteripakken er lagd av. Dette utvikler høy temperatur, giftige og brannfarlige gasser som fort kan ende i en eksplosjon. Dette omtales som en termisk hendelse, eller «thermal runaway» på engelsk.
Dette er svært vanskelig å slukke om det først har satt i gang, og derfor fokuserer veilederen mye på tiltak som minimerer konsekvensene av en slik hendelse.
De fleste av oss har sett bilder og videoer i avisene eller nyhetene av hva som skjedde når en slik hendelse inntreffer under opplading av en mobiltelefon eller en elektrisk sparkesykkel.
Problemet er at konsekvensene kan bli mye større når vi snakker om batteribanker for husbruk. Det er fordi det er en direkte sammenheng mellom kapasiteten til batteriene og mengden farlige stoffer de kan frigjøre – jo flere wattimer kapasitet, desto flere liter brannfarlig gass kan batteriene slippe ut.
Kritiske kvalitetskrav
Den minste enheten i et batterisystem er battericellene. Dette er pakker med anode-, katode- og elektrolyttstoffer, satt sammen i en «pakke», som kan være sylinderformet som et lommelyktbatteri, i en flat og rektangulær blokk, i et lite knappebatteri eller i en pose av et materiale som ligner på aluminiumsfolie. Cellen holder vanligvis 3,7 volt, og kapasiteten avgjøres av størrelsen på cellen – altså mengden aktivt materiale i den.
Bly, nikkel og litium - dette skiller batteri-familiene
Nivået over er batteripakken, eller «batterimodulen». Den inneholder et antall celler som er både serie- og parallellkoblet for at pakken skal ha de ønskete elektriske egenskapene. For eksempel finnes det litiumbatterier som ligner på bilbatterier, som leverer omtrent 12 volt; vanligvis 13,3 til 13,4 volt nominell spenning.
For å beskytte batteripakken mot feil behandling som kan føre til at batteriet løper løpsk, er det også integrert et «Battery Management System», BMS. Det er elektronikk som overvåker batteriet, temperaturen, hvor mye det lades opp og ut, slik at batteriet holdes innenfor trygge rammer. BMS-en styrer også innebygde brytere som kobler batteripakken fra, om det skjer ting som kan skade batteriet.
Legg merke til at det er på batteripakke-nivået BMS-en jobber. Det betyr at BMS ikke har noen kontroll eller styring på hva som skjer inni den enkelte cellen. Det medfører at kvaliteten til batteripakken tildels er prisgitt kvaliteten på cellene, i tillegg til kvaliteten på sammensetningen og den fysiske sammenkoblingen i batteriet, og til sist BMS-en.
I en amerikansk undersøkelse av årsakene til termiske hendelser i litiumbatteriene til forbrukerprodukter fra 2018, ble rot-årsakene delt i to:
- I ett av tre tilfeller kom det av dårlig cellekvalitet der fremmedlegemer som hårstrå og matrester hadde havnet inni en celle. Svært lav produksjonskvalitet, altså.
- I to tredjedeler av tilfellene kom branntilløpene av at batteripakker var bygd opp av celler som ikke passet sammen, i tillegg til svake BMS-løsninger.
Det er et sørgelig faktum at majoriteten av litiumceller og -batterier produseres på kinesiske fabrikker, der kvaliteten varierer voldsomt. Det finnes mange eksempler på lite eller ingen kvalitetskontroll og et generelt fravær av interesse for sikkerhet på disse fabrikkene. Kostnaden er hovedfokuset, og det er nær umulig å skåre høyt på både priseffektivitet og kvalitet/sikkerhet.
Konsekvensen av dette må bli at ved innkjøp av litiumbatterisystemer må sikkerhetsdokumentasjon, kvalitet og valg av anerkjente leverandører telle høyere enn innkjøpsprisen.
Eksplosive gasser
Resten av anbefalingene i sammendraget innledningsvis kan forklares ved å se på hva som skjer om ulykken først er ute. Hvis litiumbatteriet har blitt så varmt at det begynner å slippe ut gass, så er sammensetningen av gassen litt forskjellig mellom de forskjellige litiumkjemiene. Det er likevel de samme gassene fra dem alle, det er bare forholdet mellom dem som er forskjellig:
HAR RISIKO: LFP Litium-jernfosfat (LiFePO4)-batterier er de tryggeste blant litiumbatteriene. Det er fordi det skal mye til for at de løper løpsk, og fordi at denne prosessen går langsomt med denne batterikjemien. Men om batteriet blir varmt nok, så vil prosessen starte, og gassene vil ventilere ut av battericellene. Da har du eksplosiv gass på avveie, selv fra den tryggeste batterikjemien.
Se video: Så brannfarlige er litiumbatterier
Selv om gassen det er mest av, CO2 – som jo er en brannslukkegass – så hjelper ikke det stort når resten av gassene klassifiseres som eksplosive: Karbonmonoksyd CO, Metan CH4, Etylen/Eten C2H4, Etan C2H6 og Hydrogen H2.
At CO er eksplosiv er kanskje nytt for flere enn oss, men det viser seg altså at i branner der gassflasker er tilstede, vil brannfolkene behandle CO-flasker på samme måte som de håndterer oksygenflasker: Med den aller største forsiktighet.
Volumet av de eksplosive gassene er som nevnt proporsjonalt med batteriets kapasitet. I rapporten «Avgasser fra litium-ion batterier i hjemmet» fra forskningsinstituttet RISE fra 2021 kan vi lese følgende: «Resultatene viser at den største mengde brennbar gassblanding, 26 liter, ble akkumulert ved avgassing fra en 400 watt-timer (Wh) elsykkel-batteripakke». Om vi regner litt om på dette tallet, får vi at det kommer 65 liter eksplosjonsfarlige gasser per kilowattime batteri. Det betyr at den største batteripakken Nelfo anbefaler i en bolig, 15 kWh, vil kunne avgi nesten en kubikkmeter med eksplosiv gass.
Det høres kanskje ikke så mye ut, men blandet med luft og spredt ut under taket i rommet, vil en slik gassmengde kunne gjøre stor skade på både bygningen og mennesker i nærheten om den eksploderer.
Det er fra disse faktaene anbefalingene om ventilasjon, avtrekk og røyk- og gassalarm kommer fra. Egen branncelle, aller helst ute eller i et uthus, som garasjen, gir også god mening å ha parat før man setter i gang med et batterisystem-prosjekt.
Det er viktig å forstå at det ikke er mulig å bygge et slikt system som er hundre prosent sikkert uansett, men med tiltakene som Nelfo-veilederen anbefaler er det mulig å redusere risikoen kraftig. I tillegg sørger disse tiltakene for at konsekvensene om ulykken først er ute, er minimerte.
