Modelowanie CFD pożarów magazynów energii z systemami gaszenia mgłą wodną
DOI:
https://doi.org/10.36119/15.2025.10.3Słowa kluczowe:
baterie, pożar, magazyn energii, CFDAbstrakt
Wraz z dynamicznym rozwojem technologii magazynowania energii, opartych na bateriach litowo-jonowych, problem ich bezpieczeństwa pożarowego nabiera coraz większego znaczenia. Baterie te, zawierające palne elektrolity organiczne, w warunkach przegrzania, przeciążenia lub uszkodzeń mechanicznych mogą ulec zjawisku ucieczki termicznej, prowadzącej do emisji gazów, zapłonów wtórnych, a nawet eksplozji. Artykuł prezentuje wyniki badań numerycznych (CFD) dotyczących skuteczności systemów gaszenia z użyciem niskociśnieniowej mgły wodnej w pomieszczeniach magazynów energii. Badania wykazały, że choć mgła wodna nie zatrzymuje samego procesu ucieczki termicznej w pojedynczym ogniwie, znacząco ogranicza propagację ognia, obniża temperaturę oraz redukuje ryzyko zapalenia sąsiednich modułów. Modelowanie CFD w programie Fire Dynamics Simulator pozwoliło na odwzorowanie warunków pożarowych od poziomu pojedynczego ogniwa, aż po skalę pełnego pomieszczenia magazynowego, potwierdzając wysoką skuteczność mgły wodnej w kontrolowaniu rozwoju pożaru. Wyniki badań podkreślają konieczność stosowania systemów gaszenia jako uzupełnienia zabezpieczeń wewnętrznych baterii oraz wskazują na możliwości dalszej optymalizacji rozkładu dysz i wielkości kropel w projektowaniu instalacji ochrony przeciwpożarowej dla magazynów energii za pomocą symulacji komputerowych CFD.
Pobrania
Bibliografia
X. Feng, D. Ren, X. He, and M. Ouyang, “Mitigating Thermal Runaway of Lithium-Ion Batteries,” Joule, vol. 4, no. 4, pp. 743–770, 2020, doi: 10.1016/j.joule.2020.02.010.
H. Joachin, T. D. Kaun, K. Zaghib, and J.Prakash, “Electrochemical and Thermal Studies of LiFePO4 Cathode in Lithium-Ion Cells,” 2008. doi: 10.1149/1.2943220.
D. Mishra, R. Tummala, T. Brigmon, and A. Jain, “Simulations-based investigation of the effectiveness of fire suppression techniques for safe, large-scale storage of Li-ion batteries,” J Energy Storage, vol. 84, no. PB, p. 110870, 2024, doi: 10.1016/j.est.2024.110870.
