Buurtbatterij in kelder

Algemene beschrijving

In de kelder van een appartementencomplex raakt een 500 kWh Li-ion buurtbatterij in thermal runaway. Het complex wordt direct ontruimd, hetgeen enige tijd kost en veel inzetcapaciteit vraagt. Tijdens de thermal runaway wordt een grote hoeveelheid brandbare en toxische gassen geproduceerd. Er ontstaat hierdoor een langdurige en onvoorspelbare brand. Gedurende de batterijbrand vinden met tussenpozen fakkels en explosies plaats, doordat het incident zich telkens uitbreidt naar nieuwe batterijmodules. De brand is uiteindelijk niet meer te blussen en de constructie blijkt aangetast.

Thermal runaway

Tijdens het opladen en ontladen van Lithium-ion batterijen vinden voortdurend elektrochemische reacties plaats, waardoor energie vrijkomt of wordt opgenomen. Het inwendige van de batterijcel is ontworpen om onder normale gebruiksomstandigheden tijdens deze elektrochemische reacties stabiel te blijven. Daartoe wordt onder andere tijdens de eerste laadcycli een beschermlaagje (Solid Electrolyte Interphase) op de anode (minpool) in de batterijcel gevormd; dit laagje is noodzakelijk om de stabiliteit te waarborgen (zie ook: Frontiers in Theoretical Analysis of Solid Electrolyte Interphase Formation Mechanism. Advanced Materials 33).

Zodra de inwendige componenten of het beschermingslaagje (SEI) echter beschadigd raken, wordt het elektrochemische proces verstoord. Dit houdt in dat ongewenste chemische reacties het gewone proces verdringen. De ongewenste processen kunnen al beginnen bij een temperatuur vanaf 60 °C. Dit zijn exotherme reacties waarbij hitte vrijkomt en een grote hoeveelheid toxische en brandbare gassen. Hierdoor raakt het inwendige van de batterij nog verder beschadigd en warmt de batterijcel op (zie ook: Battery fires! What happens when batteries are abused?). Zodra een temperatuur rond de 200 °C wordt bereikt, afhankelijk van het subtype, gaan de exotherme reacties en hitteontwikkeling zich zodanig versterken dat de situatie catastrofaal wordt. Vanaf dit kantelpunt is er sprake van een thermal runaway (zie ook: Thermal runaway in een lithium-ion batterijpakket). In essentie houdt het ongewenste proces vanaf dat moment zichzelf in stand en nemen de ongewenste reacties (met hittevorming en drukopbouw door de gevormde gassen) gestaag toe.

De verhitte batterijcel breekt als gevolg hiervan open, waardoor de gevormde brandbare en toxische gassen vrijkomen. Het openbreken van batterijcellen maakt een ploffend geluid en het vrijkomen van de gassen een sissend geluid. De snelheid waarmee de gassen vrijkomen is vergelijkbaar met het ontsnappen van gas uit een druktank. In aanvulling hierop zal verdamping van de elektrolyt tot meer gasvorming leiden (zie ook: Explosion hazards study of grid-scale lithium-ion battery energy storage station. Journal of Energy Storage).

Door thermische propagatie (zie ook: Verkenning toekomstige batterijtypen en veiligheid), aanstraling van naburige batterijcellen, zal het proces zich uitbreiden naar andere batterijcellen en daaropvolgend batterijmodules, waardoor deze ook in thermal runaway raken. Dit proces kan lange tijd (vele uren) duren. Zodra meerdere batterijmodules in thermal runaway zijn en een brand veroorzaken, blijkt de brand in de praktijk doorgaans nauwelijks meer te blussen.

Een buurtbatterij in thermal runaway kan de volgende effecten geven:

• Toxische gaswolk;
• Batterijbrand;
• Dampwolkexplosie / Wolkbrand.

Kans van optreden 

Batterijcellen kunnen beschadigd raken door elektrische, mechanische en thermische oorzaken. Voorbeelden hiervan zijn overladen, doorboring en oververhitting. Daarnaast kunnen menselijke fouten tijdens installatie en onderhoud, veroudering of een fabricagefout van invloed zijn. De kans op falen van een buurtbatterij wordt onder andere bepaald door de kwaliteit van de batterijcellen, het subtype, het aantal batterijcellen en de in werking zijnde veiligheidssystemen.

Er zijn (nog) onvoldoende empirische data om de faalkans van een buurtbatterij betrouwbaar te kunnen bepalen (zie ook: What to know about batteries and battery energy storage system hazards).

De enige beschikbare informatie over faalfrequenties komt uit Quantitative Risk Analysis for battery energy storage sites en Technical Reference for Li-ion Battery Explosion Risk and Fire Suppression. In deze rapporten zijn schattingen gemaakt van de faalfrequentie van lithium-ion energieopslagsystemen door de analyse van betrouwbaarheidsgegevens, faalkansen en veiligheidssystemen uit de nucleaire, petrochemische en olie- en gasindustrie. Op basis hiervan is de faalfrequentie geschat van een energieopslagsysteem dat is voorzien van meerdere in werking zijnde veiligheidssystemen, vergelijkbaar met die in PGS 37-1. De geschatte faalfrequentie voor een enkele batterijmodule bedraagt 1,4 x 10^-4 per jaar. Voor de buurtbatterij in haar geheel ligt de geschatte faalfrequentie tussen 1,0 x 10^-5 en 1,0 x 10^-6 per jaar. Indien er tussen de afzonderlijke batterijmodules ook (brandwerende) barrières zijn geplaatst, bedraagt de geschatte faalfrequentie voor de gehele buurtbatterij 1,2 x 10^-7 per jaar.

Effecten

Samenvatting

Bij een thermal runaway komt een brandbaar en toxisch gasmengsel vrij. Dit gasmengsel zal in de meeste gevallen direct ontsteken, maar kan in bepaalde gevallen ook vertraagd ontsteken. Zodoende zijn er drie effecten mogelijk bij een thermal runaway: een toxische wolk, batterijbrand en een wolkbrand / dampwolkexplosie.

De toxiciteit onderscheidt zich van andere incidenten door de concentraties zeer toxische gassen die kunnen vrijkomen en die blijvende gezondheidsschade kunnen veroorzaken. Voorbeelden hiervan zijn waterstoffluoride, lithiumoxiden en waterstofchloride.  

In de meeste gevallen treedt directe ontsteking op en ontstaat een batterijbrand. De batterijbrand kent een eigen uniek brandverloop, dat wordt verklaard door het thermal-runaway-proces en het openbarsten van individuele cellen. Zo kunnen er fakkels ontstaan en kan de brand met tussenpozen verlopen. Doordat een thermal runaway zichzelf in stand houdt en zelfs kan voortduren als de vlammen zijn gedoofd, is het moeizaam om de thermal runaway van buitenaf met blusmiddelen te stoppen en het incident te stabiliseren.

Ten slotte moeten hulpverleners alert zijn op de explosiviteit van de gevormde dampwolk bij een incident met batterijen. In afgesloten ruimten kan deze zich ophopen, waarbij een vertraagde ontsteking tot een dampwolkexplosie leidt. Wees u ervan bewust dat de wolk kan lijken op stoom van verdampt bluswater, maar wel degelijk brandbaar en explosief is.

Vrijkomen toxisch en brandbaar gasmengsel – Toxische Wolk

Tijdens een thermal runaway komt een toxisch en brandbaar gasmengsel vrij. Een schematische weergave hiervan is weergegeven in figuur 1. Er komen zowel gassen vrij die zwaarder als lichter dan lucht zijn. Naar verwachting kunnen gassen zich daarom door de kelderboxen en in de trappenhuizen daarboven verspreiden.

Het volume en de verhouding van de gassen wisselen sterk per subtype en incident. Dit betekent dat er een grote onzekerheid is in zowel gasvolume als gaspercentages (zie ook: Explosion hazards from lithium-ion battery vent gas. Journal of Power Sources). Het gerapporteerde totaalvolume van de gevormde gaswolk varieert tussen de 550 – 3300 l/kWh (zie ook: Technical Reference for Li-ion Battery Explosion Risk and Fire Suppression) en 300 – 6000 l/kWh (zie ook: bijdrage door professor Paul Christensen, Newcastle University op het EU Energy Storage Systems Safety Conference). Een groot deel van de gevormde gaswolk bestaat uit waterstof en koolstofverbindingen. (Tabel 1). Daarnaast wordt door de verdamping van de elektrolyt een witte dampwolk gevormd die zich hiermee vermengt (Figuur 2). Deze damp bestaat voornamelijk uit oplosmiddelen zoals ethyleencarbonaat en dimethylcarbonaat, die brandbaar en explosief zijn.

Tabel 1: Percentages waterstof en koolwaterstoffen

NB.
* Zie ook: Quantitative Risk Analysis for battery energy storage sites en Technical Reference for Li-ion Battery Explosion Risk and Fire Suppression.
** Zie ook: Thermal-runaway experiments on consumer Li-ion batteries with metal-oxide and olivin-type cathodes.
*** Zie ook: bijdrage door professor Paul Christensen, Newcastle University op het EU Energy Storage Systems Safety Conference.

In de gevormde gaswolk kunnen zich, naast waterstof en koolwaterstoffen, ook (lage) concentraties van zeer toxische gassen bevinden. Dit onderscheidt de toxiciteit van andere incidenten zoals bijvoorbeeld een plasticbrand. In tabel 2 is een indicatie weergegeven van de toxische gassen die kunnen vrijkomen; de waarden zijn gebaseerd op een serie experimenten uit Technical Reference for Li-ion Battery Explosion Risk and Fire Suppression. Met deze gegevens zijn denkbare volumes van de toxische gassen berekend, waarbij is uitgegaan van een gevormde toxische gaswolk van 750 l/kWh. In deze tabel zijn ter referentie de Immediate-Dangerous-to-Life-or-Health-waarde (IDLH) en Levensbedreigende Waarde bij blootstellingsduur 10 minuten (LBW) weergegeven.

Tabel 2: Indicatie toxische gassen bij een 750 l/kWh gaswolk (op basis van: DNV*, 2019)

NB.
*Zie ook: Quantitative Risk Analysis for battery energy storage sites en Technical Reference for Li-ion Battery Explosion Risk and Fire Suppression.

Er zijn tevens experimenten uitgevoerd met als doel de toxiciteit te kwantificeren aan de hand van gemeten concentraties waterstoffluoride (zie ook: Toxic fluoride gas emissions from lithium-ion battery fires. Scientific Reports 7). Zij hebben volumes HF gemeten variërend tussen de 18 en 151 l/kWh. Ter referentie zijn de volumes ook berekend op basis van de gemiddelde gemeten concentratie HF uit deze serie experimenten.

Tabel 3: Indicatie toxisch gas HF waterstoffluoride (op basis van: Larsson* et al. 2017)

NB.
*Zie ook: Toxic fluoride gas emissions from lithium-ion battery fires.

Ten slotte wordt tijdens de thermal runaway ook (zwarte) roet verspreid, dat bestaat uit nanodeeltjes van (zware) metalen en metaaloxiden (zie ook: Thermal runaway and fire of electric vehicle lithium-ion battery and contamination of infrastructure facility. Renewable and Sustainable Energy Reviews). Afhankelijk van het subtype batterij betreft het metaaloxiden van nikkel, kobalt, mangaan en lithium. Door onder meer deze roetdeeltjes blijven de inpandige ruimte en het gebruikte bluswater ook na het incident vervuild. De achtergebleven roetlaag kan namelijk een verhoogde concentratie zware metaaloxiden en fluoriden bevatten. Bij een experiment van een 32 kWh Li-ion NMC-batterijmodule in een afgesloten ruimte is een roetlaag overgebleven van rond de 20 g/m². De samenstelling van dit roet bedroeg 18-20 massa% nikkel-, mangaan- en kobaltoxiden, 4 massa% lithiumoxide en 2,5 massa% fluoriden. Voor andere subtypen kan de samenstelling van het roet verschillen.

Uit de praktijkmetingen blijkt dat het vervuilde bluswater door de gevormde oxiden een sterk verhoogde of verlaagde pH-waarde kan hebben. Zo is bij een incident in België een pH-waarde van 12 gemeten op de bluspakken van brandweerlieden. In Liverpool is direct rondom een uitgebrande module zelfs een pH-waarde van 14 gemeten.

Batterijbrand

Tijdens een batterijbrand vinden met tussenpozen fakkels en explosies plaats door het opeenvolgend openbreken of exploderen van individuele batterijcellen. Het brandgedrag van een enkele batterijcel kan namelijk worden beschreven in drie fasen:

1. verhitting van de batterijcel tot het moment van ontsteking;
2. het openbreken van de batterijcel gepaard met een heftige fakkel, gevolgd door;
3. een stabiele brandfase (zie ook: Fire behavior of lithium-ion battery with different states of charge induced by high incident heat fluxes. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry) Door de explosies die plaatsvinden, kunnen brandende brokstukken of batterijcellen wegschieten. In Figuur 3 zijn ter illustratie typische fakkels weergegeven die vrijkomen uit een 1,7 kWh batterijmodule.

Doordat tijdens de brand de hitte zich verder over batterijcellen verspreidt, raken telkens nieuwe batterijcellen en daaropvolgend batterijmodules in thermal runaway. Zo kan binnen enkele minuten een beginnende brand van een of enkele cellen zich al gestaag uitbreiden (Figuur 3).

Het feit dat een thermal runaway zichzelf in stand houdt, maakt dat de bestrijding ervan moeizaam verloopt. Daarbovenop komt het feit dat batterijcellen doorgaans goed zijn verpakt, wat de koeling van buitenaf lastig maakt. Als gevolg hiervan is een brand veroorzaakt door thermal runaway langdurig. Opgemerkt dient te worden dat de thermal runaway niet gelijk stopt zodra de brand is geblust. Zolang de gasproductie door de thermal runaway nog in gang is of de batterij instabiel, blijft het gevaar op herontsteking en explosie bestaan (zie ook: bijdrage door professor Paul Christensen, Newcastle University op het EU Energy Storage Systems Safety Conference).

De totale brandenergie van Li-ion batterijmodules wordt geschat op negen tot vijftien keer de opgeslagen elektrische energie (zie ook: Experimental comparison of Oxygen Consumption Calorimetry and Sensible Enthalpy Rise Approach for determining the heat release rate of large-scale lithium-ion battery fires. Fire Safety Journal, 126). Verder is de Heat Release Rate voor een 500 kWh buurtbatterij geschat op 2,55 MW (zie ook: Li-ion battery energy storage systems: Effect of separation distances based on a radiation heat transfer analysis), waarbij is uitgegaan van een brandtijd van drie uur.

De Heat Release Rate is tijdens de thermal runaway van de batterijcellen maximaal (zie ook: Experimental comparison of Oxygen Consumption Calorimetry and Sensible Enthalpy Rise Approach for determining the heat release rate of large-scale lithium-ion battery fires. Fire Safety Journal, 126). Door het met tussenpozen verlopende (onregelmatige) karakter van de batterijbrand kan de vrijkomende hitte tijdens het incident variëren. Na afloop van de thermal runaway, of tussen het openbreken van de batterijcellen in, kan de vrijkomende hitte lager zijn.

Dampwolkexplosie / gaswolkexplosie

Onder bepaalde omstandigheden kan het voorkomen dat er geen directe ontsteking plaatsvindt van de geproduceerde gassen tijdens een thermal runaway. Dit kan onder meer een te lage luchtconcentratie zijn (zie ook: Thermal and mechanical abuse of electric vehicle pouch cell modules. Applied Thermal Engineering, 189). Bij vertraagde ontsteking kan dan een wolkbrand of in zeldzame gevallen een dampwolkexplosie plaatsvinden door de opgehoopte gassen. In het bijzonder moet in situaties waarbij de gasconcentratie niet tijdig kan worden verlaagd of bij het falen van noodventilatie rekening worden gehouden met het gevaar op explosie. De meest recente inzichten geven aan dat met name verdampte elektrolyten bijdragen aan het explosiegevaar (zie ook: Explosion hazards study of grid-scale lithium-ion battery energy storage station. Journal of Energy Storage).

Het geproduceerde gasvolume van een enkele batterijmodule is voldoende om een heftige dampwolkexplosie te veroorzaken. Bij een experiment en simulatie van een dampwolk­explosie van een 8,8 kWh Li-ion LFP-batterijmodule in een zeecontainer zijn een maximum­temperatuur van 1800 °C en overdruk van 20 kPa waargenomen (zie ook: Explosion hazards study of grid-scale lithium-ion battery energy storage station. Journal of Energy Storage). [2]

De wetenschappelijke literatuur over dampwolkexplosies veroorzaakt door batterijen in thermal runaway is beperkt, aangezien in het overgrote deel van de experimenten en incidenten directe ontsteking plaatsvindt en er een batterijbrand ontstaat (zie ook: Explosion hazards from lithium-ion battery vent gas. Journal of Power Sources, 446, 1–24). Naar verwachting kan er echter, juist in een afgesloten ruimte zoals een kelder, ophoping van de brandbare en toxische gassen plaatsvinden. In een aantal bekende gevallen heeft het openen van een toegangsdeur door brandweerlieden in zo’n situatie geleid tot een dampwolkexplosie met zwaar lichamelijk letsel als gevolg of zelfs een dodelijke afloop (zie ook: Four Firefighters Injured In Lithium-Ion Battery Energy Storage System Explosion – Arizona).

Zelfredzaamheid en handelingsperspectief

Eventuele aanwezigen zijn na het ontstaan van een batterijbrand, giftige wolk en dreigende explosie op zichzelf en anderen aangewezen. Voor niet zelfredzamen moeten bij voorkeur voldoende geschikte preventieve voorzieningen aanwezig zijn.

Mogelijk handelingsperspectief

Afhankelijk van de situatie en de inrichting van de omgeving kan het handelingsperspectief verschillen. Snel reageren is bevorderlijk.

• Voor personen in en rondom de flat is het handelingsperspectief vluchten;
• Indien vluchten niet mogelijk is, dan wachten op evacuatie door de brandweer op een zo gunstig mogelijke plek (bij het raam of op het balkon) en zoveel mogelijk uit de gevormde gaswolk.

Randvoorwaarden

De onderstaande aspecten zijn mede bepalend voor de mogelijkheden op het gebied van zelfredzaamheid. Deze zijn locatie-afhankelijk en staan in relatie tot elkaar.

Het verloop van het ongevalsscenario:

• De snelheid waarmee het scenario zich voltrekt, is afhankelijk van de ernst van de thermal runaway. De verspreiding van de toxische wolk buiten de woning is afhankelijk van de (weers)omstandigheden.

Herkenbaarheid van het scenario:

• De toxische gassen worden meegevoerd in de rook. De rook of damp zal een alarmerend effect hebben.

Mate van bewustzijn van de gevaren:

• Weten dat er een brand (thermal runaway) is in de thuisbatterij;
• Weten wat de gevaren zijn van de gevormde brandbare en toxische gassen (onder meer waterstoffluoride);
• Weten wat je moet doen in geval van een (dreigende) batterijbrand of toxische wolk.

Gesteldheid van personen:

• Fysieke gesteldheid;
• Geestelijke gesteldheid.

Optreden multidisciplinaire hulpverlening

Brandweerzorg

Na het ontstaan van dit scenario komt de hulpverlening op gang. De inzet zal gericht zijn op het koelen en nathouden van de bron en afschermen van de omgeving, eventueel via het plaatsen van waterschermen.

Uit de scenariobeschrijving blijkt dat het handelingsperspectief aanzienlijk is beperkt zodra de batterijbrand zich over meerdere batterijmodules heeft verspreid. Met andere woorden: dan is er weinig meer te doen. Om die reden zijn preventieve maatregelen gewenst. Afhankelijk van de snelheid waarmee de brandweer ter plaatse is en de brand zich heeft verspreid, moet de afweging worden gemaakt of het nog verantwoord is om de brand te benaderen.

Relevante brandweerprocessen

• Redding:
  •  Redden en verlenen van eerste hulp aan slachtoffers.
• Bron- en emissiebestrijding:
  • Bepalen van het bron- en effectgebied;
  • Voorkomen van uitbreiding en beperken van effecten door middel van het afschermen van de omgeving;
  • Stabiliseren van het incident en ontstane branden in de omgeving blussen;
  • Waarschuwen bevolking.

Relevante aspecten

• Repressieve voorbereiding en snelle alarmering;
• Dekkend systeem om aanwezigen in het effectgebied te waarschuwen;
• Bereikbaarheid over twee verschillende routes vanuit twee tegengestelde windstreken;
• Passende (grootschalige) slagkracht brandweer;
• Beperkt inzetten van brandweereenheden in het benedenwindse gebied;
• Opkomsttijd van de brandweer;
• Effectieve (grootschalige) bluswatervoorziening voor eventuele afscherming of verdunning (zie bluswatervoorzieningen).

Capaciteit

• De benodigde omvang van de slagkracht is afhankelijk van de omgeving en wordt bepaald via het commando ter plaatse (COPI) of het Regionaal Operationeel Team (ROT). Bij dit incident is uitgegaan van verstedelijkt gebied;
• Bij dit incident is het van belang dat de inzet van capaciteit in benedenwinds gebied wordt beperkt. De uitruk naar dit incident vindt plaats volgens het dekkingsplan van de regio;
• Houdt rekening met de inzet van specialistische eenheden, zoals een meetplanorganisatie en een basis ontsmettingseenheid(BOE) ten behoeve van de hulpverleners en spoelen van slachtoffers alvorens het transport naar het ziekenhuis.

Bluswatervoorziening

• Het waterleidingnet met ondergrondse brandkranen (primaire bluswatervoorziening) heeft onvoldoende capaciteit. Bij de bestrijding van batterijbranden is het echter noodzakelijk dat de batterij onder water blijft staan;
• Voldoende openbare secundaire bluswatervoorziening is daarom noodzakelijk voor de onderdompeling van de batterij en/of afscherming van de omgeving via het verdunnen van de giftige rookwolk met water.

Indicatie bepaling capaciteit slachtoffers

• Eventuele slachtoffers van de rook kunnen via zelfverwijzing bij de huisarts komen. Het achterhalen van omstanders van het incident en communicatie over mogelijk contact met waterstoffluoride is van levensbelang;
• Noodzakelijke opschaling of bijstand wordt bepaald op basis van de inschatting van het aantal slachtoffers;
• Een indicatiebepaling van het aantal personen op een specifieke locatie is mogelijk via het invoeren van de effectafstanden in Bag populatieservice.

Brandweerzorg – aandachtspunten Li-ion EOS

Deze informatie is gebaseerd op: Aandachtskaart Lithium-ion energiedragers – categorie groot.

Verkenning

• Probeer te achterhalen waar de rook vandaan komt.
• Wees bedacht op secundaire brandhaarden door wegschietende accucellen (waarborg de terugtocht, let op de eigen veiligheid).
• Vermijd contact met de rook als dit niet noodzakelijk is voor de werkzaamheden.
• Raadpleeg bij twijfel over de (toxiciteit van de) situatie zo spoedig mogelijk de AGS.
• Bij een EOS of elektrisch voertuig: bepaal de betrokkenheid van de accu. Dat kan door de eigenaar te raadplegen; deze beschikt mogelijk over een op afstand uit te lezen systeem. Verder geeft rook uit het accucompartiment tezamen met warmteontwikkeling (eventueel te bepalen met behulp van een warmtebeeldcamera) een indicatie.
• Branduitbreiding binnen een EOS van een bepaald compartiment naar het accucompartiment kan wel zorgen voor een thermal runaway als niet adequaat wordt opgetreden.
• Bepaal voor aanvang van de verkenning de hot, warm en cold zone.

Bestrijding

• Behandel het incident als IBGS-incident
• De startmal IBGS is van toepassing op benedenwinds gebied
• Gebruik de noodstop indien aanwezig (hoogspanningsruimte)
• Bij netaansluiting: afschakelen van het stroomnet via de netbeheerder
• Alarmeer bedrijfsdeskundige
• Creëer ventilatie
• Rook verdunnen (ventileren of met water)
• Koeling starten / gebruik aanwezig blussysteem / aansluiten storzkoppeling
• Houd rekening met een mogelijke explosieve ontbranding van rookgassen bij het openen van deuren. Let daarbij op de standtijd van blusgassen; het kan enige tijd duren voordat rookgassen ontbranden.

Stabiliseren

• EOS afvullen (voor minstens 72 uur);
• Indien afvullen niet mogelijk is (wat meer waarschijnlijk is in dit scenario): langdurig koelen. Als dit niet gaat is er sprake van een uitbrandscenario.

Nazorg

Arbeidshygiëne / ontsmetting

• Opstarten van de ontsmettingsprocedure IBGS voor personeel dat is ingezet in rook en/of in contact is geweest met gebruikt bluswater. Raadpleeg hiervoor de AGS.
• Basis arbeidshygiëne bij contact met rook.

Overdracht / afronding

• Overdracht aan de eigenaar, stichting Salvage, de gemeente, omgevingsdienst of het waterschap.
• Informeer het waterschap en de omgevingsdienst over verontreinigd koel- en bluswater en eventuele verontreinigde binnenruimtes.
• Overdracht aan een gespecialiseerd bedrijf voor de afvoer van vervuild bluswater.
• Overdracht aan de netbeheerder.

Aandachtspunten

• Door kleine explosies tijdens de brand is een deur tot 6 meter en zijn kleine brokstukken tot 23 meter ver weggeworpen (zie ook: EN010106 – Sunnica Energy Farm).
• Verdampte elektrolyt kan lijken op stoom van verdampt bluswater.
• Bluswater kan de vorming van waterstoffluoride bevorderen (zie ook: Toxic fluoride gas emissions from lithium-ion battery fires. Scientific Reports 7).
• Een onverwachte dampwolkexplosie door ophoping van het gasmengsel en openen van een toegangsdeur heeft in het verleden tot ernstig letsel en overlijden van brandweerlieden geleid (zie ook: Four Firefighters Injured In Lithium-Ion Battery Energy Storage System Explosion – Arizona).
• Het disfunctioneren van warmtebeeldcamera’s is voorgekomen door het grote volume van de geproduceerde dampen (zie ook: bijdrage door professor Paul Christensen, Newcastle University op het EU Energy Storage Systems Safety Conference).
• Het doven van de vlammen betekent niet dat de thermal runaway en gasvorming zijn gestopt. Er is gevaar voor herontsteking, gasophoping en explosie.
• Tijdens een eerder incident is niet alleen de buurtbatterij afgeschakeld, maar ook de stroom uitgevallen, waardoor de monitoringssystemen en noodventilatie niet in werking traden (incident op boot in Amsterdam, Middelkoop, 2022).

Geneeskundige zorg

Raadpleeg voor meer informatie: Gezamenlijk informatieblad Lithium-ion accusystemen (G)AGS, bijlage 7 Gezondheid in relatie tot verbrandingsproducten Li-ion accubranden.

De geneeskundige hulpverlening start met de processen

• Spoedeisende Medische Hulpverlening:
  – Triage
  – Inrichten van een gewondennest en behandelen van slachtoffers
  – Vervoeren of verwijzen naar ziekenhuizen.
• Publieke gezondheidszorg:
  – Het beoordelen en nemen van maatregelen tegen schadelijke invloeden op de gezondheid via (drink)water (gebiedsafhankelijk).
  – Onderzoek individuele slachtoffers
• Psychosociale Hulpverlening:
  – Signaleren van getroffenen
  – Verwijzen van getroffenen

Relevante aspecten

• Operationele voorbereiding op het gevaar van een dergelijk incident in het verzorgingsgebied door aanwezigheid van de juiste middelen op de voertuigen.
• Mogelijkheid voor ambulances om te kunnen keren en/of vertrekken op en van de locatie.
• Veilige werklocatie voor de GHOR.
• Aantal slachtoffers, type slachtoffers en type letsel. Deze zijn locatie-afhankelijk en staan in relatie tot elkaar.
• Na een incident verlenen omstanders hulp. Een deel van de slachtoffers komt als zelfverwijzer op de eerste hulp. Een ontsmettingsunit aan ‘de poort van het ziekenhuis’ is bij gassen niet nodig.

Type slachtoffers

• Slachtoffers die zijn blootgesteld aan de genoemde toxische gassen.
• Aandachtspunt is hulp aan verminderd zelfredzame personen (zorginstellingen).
• Aandachtspunt is het snel kunnen waarschuwen van de bevolking via een voorbereide NL-alert met handelingsperspectief. Dit is nodig om blootstelling te voorkomen en om geen kostbare tijd te verliezen (waarin mogelijk levens gered kunnen worden) met wachten op advies van experts.

Type letsel

• In combinatie met vocht (bijvoorbeeld mist of zweet) kan waterstoffluoridegas tot huidirritatie leiden, en in hoge concentratie tot chemische brandwonden. Opvallend aan waterstoffluoride is dat het doordringt in de huid tot aan dieperliggende weefsels, verder dan veel andere zuren.
• De meeste effecten van waterstoffluoride zijn echter het gevolg van het fluoride zelf, dat giftig is. Het fluoride reageert met calcium in het lichaam, waardoor een tekort aan calcium ontstaat. Dit heeft effecten op onder andere het zenuwstelsel, de skeletspieren, de hartspier en het gladde spierweefsel. Huidblootstelling kan zorgen voor een intense pijn.
• Klachten door waterstoffluoride kunnen, na een klachtenvrije periode, tot 24 uur na blootstelling ontstaan. Hoe hoger de concentratie waaraan iemand is blootgesteld, hoe sneller de klachten ontstaan.

Optreden politie, waterschap, gemeente (hulpverlening)

Politie

De politie start de processen:

• Afzetten en afschermen
  • Afzetten van het effectgebied
  • Creëren van een veilige werkomgeving voor hulpdiensten
  • Ontruimen van het effectgebied of aanwezige personen in het effectgebied laten schuilen.
• Mobiliteit
  • Indien nodig begeleidend transport van overige hulpverleners als de verkeerssituatie daarom vraagt
  • Opstellen van een mobiliteitsplan.
  • Indien mogelijk informeren van bewoners en/of andere aanwezigen in het gebied.

• Indien relevant
  • Handhaven van de openbare orde
  • Strafrechtelijke handhaving

Relevante aspecten voor de politie:

• De politie heeft geen beschermende kleding of ademlucht om op te kunnen treden en kan daarom niet opereren in blootgesteld gebied.
• Operationele voorbereiding op het afzetten van een groot effectgebied.
• Voldoende mensen en middelen om het effectgebied te kunnen evacueren en af te kunnen zetten.

Gemeente

• Opvang en verzorging van personen uit het effectgebied
• Voorlichting en communicatie over het ongeval
• Registreren van slachtoffers

Randvoorwaarden voor de gemeente

• Operationele voorbereiding op het opvangen en verzorgen van personen uit het effectgebied
• Voldoende locaties en personeel voor de opvang en verzorging van personen uit het effectgebied
• Operationeel voorlichting- en communicatieplan.

Waterschap en milieu

• Houd rekening met vervuild bluswater dat in en rondom de plaats van het incident achterblijft. Het gebruikte bluswater kan fluoriden en metaaloxiden (nikkel, mangaan, kobalt en lithium) bevatten, alsook een verhoogde pH-waarde hebben (zie ook: Thermal runaway and fire of electric vehicle lithium-ion battery and contamination of infrastructure facility en zie ook: zie ook: EN010106 – Sunnica Energy Farm).
• Houd er rekening mee dat de achtergebleven roetlaag op de plaats van het incident mogelijk op professionele wijze verwijderd dient te worden vanwege vervuiling door zware metaaloxiden (zie ook: Thermal runaway and fire of electric vehicle lithium-ion battery and contamination of infrastructure facility).

Maatregelen

Kansbeperkend

• Wegnemen van de risicobron
• Eisen aan de constructie en installatie (PGS 37-1)
• Klimaatbeheersing en ventilatie (PGS 37-1)
• Brandwerendheid van de installatie (PGS 37-1)
• Monitoring op afstand en inzage hiervan bij hulpdiensten
• Bescherm de risicobron tegen brand vanuit de omgeving
• Installatie en periodieke keuring door een erkend installateur

Raadpleeg voor een gedetailleerde beschrijving: PGS 37-1, Maatregelen en Handreiking Elektriciteit Opslag Systemen (EOS > 20 kWh Li-ION).

Effect en gevolgbeperkend

• Afstand houden
• Compartimentering van batterijmodules
• Luchtdichte deur in de gang naar de trappenhuizen
• Explosiebestendige wanden (zie ook: EN010106 – Sunnica Energy Farm)
• Afstand houden tot de activiteit met gevaarlijke stoffen
• Rekening houden met de windrichting
• Automatische blusvoorziening

Raadpleeg voor een gedetailleerde beschrijving: PGS 37-1, Maatregelen en Handreiking Elektriciteit Opslag Systemen (EOS > 20 kWh Li-ION).

Bevordering van de zelfredzaamheid

• Risicocommunicatie
• Alarmsysteem
• Ontruimingsplan oefenen door bijvoorbeeld VvE
• Risicobron niet plaatsen in of nabij vluchtwegen
• Instructies en voorlichting voor bewoners; bijvoorbeeld uitleg over tijdig vluchten en het feit dat de gevormde damp explosief is.
• Duidelijke vluchtroutes aanbrengen
• Voor niet zelfredzamen is de zich snel verspreidende toxische gaswolk extra gevaarlijk. Preventieve maatregelen gericht op het tegenhouden van de verspreiding van de gaswolk zijn daarom gewenst.   

Bevordering van de hulpverlening

• Mobiele toegang tot camerabeelden
• Mobiele toegang tot monitoringssystemen
• Optische signalen en externe markering waar de batterij en veiligheidssystemen zich bevinden
• Werkende communicatiemiddelen
• Aansluiting storzkoppeling

Voorbeeld

Inpandige batterijbrand in een flat in New York

Een inpandige batterijbrand veroorzaakt door een elektrische scooter zorgde ervoor dat er 38 mensen gewond zijn geraakt door onder meer de dichte toxische gaswolk (Figuur 7). De scooter stond midden op een vluchtweg, waardoor de gevormde gaswolk zich snel door de gangen kon verspreiden. Het batterijpakket van een elektrische scooter heeft een omvang van maximaal circa 4 kWh, wat aanzienlijk lager is dan een buurtbatterij, die een omvang heeft van 500 kWh. Dit incident toont aan dat een inpandige thermal runaway van een enkele batterijmodule al een directe dreiging kan vormen voor een groot aantal bewoners.

ABC News

Persconferentie Officier van Justitie

Batterijbrand energieopslagsysteem in Liverpool

Dit voorbeeld betreft een batterijsysteem groter dan 500 kWh, maar is weergegeven om te illustreren hoe snel een batterijbrand zich over meerdere batterijmodules kan verspreiden en zo een moeilijk beheersbare situatie creëert. De totale omvang van het systeem was 20 MWh. Bij dit incident was een van de drie units betrokken van naar schatting 6 MWh. De bestrijding van deze batterijbrand aan een Li-ion energieopslagsysteem in Liverpool vergde een totale defensieve brandweerinzet van 59 uur. Het onder controle krijgen duurde 11 uur. Opgemerkt dient te worden dat dit systeem zich buiten bevond en daardoor goed vanaf meerdere kanten bereikbaar was, hetgeen niet het geval zal zijn bij een inpandige batterijbrand.   

Dampwolkexplosie in Peking

Bij de bestrijding van een brand van een 25 MWh Li-ion energieopslagsysteem in Peking zijn twee brandweermensen omgekomen ten gevolge van een onverwachte dampwolkexplosie. Dit incident toont aan dat de ophoping van brandbare gassen kan leiden tot een potentieel dodelijke situatie voor brandweerlieden wanneer zij tijdens de bestrijding van het incident dichtbij komen.

Batterijbrand en gaswolk op een cruiseboot in Amsterdam

Dit incident laat zien dat niet elke storing of batterijbrand zich uitbreidt tot een volledige escalatie. De aanwezige preventieve voorzieningen, met name de compartimentering van batterijmodules, hebben geholpen om het incident te beperken tot een enkele batterijmodule. Opgemerkt dient te worden dat niet alle preventieve maatregelen volledig hebben gefunctioneerd. Zo zijn de ventilatie en monitoring ten gevolge van stroomuitval uitgevallen en was het aanvankelijk niet duidelijk of de blusinstallatie was afgegaan (Middelkoop, 2022). Daardoor was het lang onduidelijk of zich nog een gevaarlijke hoeveelheid gas in de batterijruimte bevond en of de ruimte veilig was te benaderen. Ten slotte laten de roetsporen langs de ‘luchtdichte’ deur de noodzaak zien van een afscherming richting vluchtwegen of trappenhuizen.