Punkty ładowania rowerów elektrycznych i hulajnóg we wspólnych pomieszczeniach — wymagania instalacyjne i bezpieczeństwo pożarowe

Przewodnik o domowych magazynach energii omawia wymagania instalacyjne dla stacjonarnego systemu magazynowania litowo-jonowego. Ten artykuł omawia podobne ryzyko, które w praktyce występuje znacznie częściej: codzienne ładowanie akumulatorów rowerów elektrycznych i hulajnóg we wspólnej przechowalni rowerów lub hulajnóg w budynku wielorodzinnym, oraz dlaczego okablowanie i zabezpieczenie używane do tego celu często nie są zaprojektowane pod takie obciążenie.

Dlaczego zwykły obwód gniazdek tutaj zawodzi

Wspólna przechowalnia zazwyczaj ma ograniczoną liczbę gniazdek ściennych na jednym lub kilku obwodach, pierwotnie przeznaczonych do okazjonalnego użytku (odkurzacz, ładowarka do narzędzi). Gdy mieszkańcy strukturalnie podłączają do niej jednocześnie kilka ładowarek rowerów elektrycznych na wiele godzin — często przez przedłużacz lub listwę zasilającą, ponieważ brakuje stałych gniazdek — powstaje wzorzec obciążenia, na który obwód nigdy nie był zaprojektowany: długotrwały, ciągły prąd przez wiele godzin, przechodzący przez połączenia (przedłużacz, złącze listwy), które nie są przystosowane do pracy ciągłej i które przy umiarkowanej rezystancji przejścia mogą się przegrzewać właśnie podczas tego przedłużonego obciążenia.

Ukryte zagrożenie akumulatora: ucieczka termiczna

Akumulatory rowerów elektrycznych i hulajnóg, podobnie jak stacjonarny litowo-jonowy system magazynowania energii, są podatne na ucieczkę termiczną (thermal runaway) — samowzmacniającą się, niekontrolowaną reakcję chemiczną w uszkodzonym lub przeładowanym ogniwie, która może rozprzestrzenić się na sąsiednie ogniwa w pakiecie (zob. przewodnik o ucieczce termicznej w litowo-jonowych BESS w kwestii mechanizmu). Akumulator roweru elektrycznego lub hulajnogi uszkodzony przez upadek, wniknięcie wody lub użycie nieoryginalnej ładowarki niedopasowanej do danego akumulatora, niesie podwyższone ryzyko tego zjawiska właśnie podczas ładowania. Skutkiem jest bardzo szybko rozwijający się, trudny do ugaszenia pożar — ryzyko, które we wspólnej przechowalni jest szczególnie poważne ze względu na wysoką gęstość materiałów palnych (plastikowe ramy, inne akumulatory, opony).

Co robi inaczej prawidłowo zaprojektowany punkt ładowania

• Stałe, indywidualne przyłącza ładowania zamiast przedłużaczy i listew zasilających: każde miejsce ładowania otrzymuje własne, na stałe zamontowane gniazdko ścienne podłączone bezpośrednio do obwodu, dzięki czemu w torze nie ma dodatkowej rezystancji przejścia ani dodatkowego punktu wydzielania ciepła, który nie był zaprojektowany do pracy ciągłej, wielodniowej.
• Wystarczająca liczba obwodów dla rzeczywistej liczby punktów ładowania: liczba jednocześnie ładowanych rowerów elektrycznych jest ustalana na etapie projektowania, a układ obwodów i bezpiecznik główny są odpowiednio dobierane, zamiast nadal polegać na liczbie obwodów przeznaczonej do okazjonalnego użytku w miarę wzrostu liczby mieszkańców z rowerem elektrycznym.
• Typ wyłącznika różnicowoprądowego dopasowany do profilu ładowania: inteligentna ładowarka do akumulatorów litowo-jonowych może, podobnie jak punkt ładowania pojazdów elektrycznych, podczas wewnętrznej usterki wprowadzić do prądu uszkodzeniowego gładką składową stałą, której standardowy wyłącznik różnicowoprądowy typu A nie wykrywa (zob. przewodnik o typach wyłączników różnicowoprądowych AC/A/F/B oraz przewodnik o detekcji RDC-DD w punktach ładowania w kwestii tej samej zasady stosowanej w infrastrukturze ładowania pojazdów elektrycznych). W razie wątpliwości co do zachowania prądowego DC używanych ładowarek bezpieczniejszym wyborem niż zwykły wyłącznik typu A jest wyłącznik typu B lub wyłącznik typu A połączony z osobnym urządzeniem detekcji gładkiego prądu uszkodzeniowego DC 6 mA.
• Rozdzielenie fizyczne i pożarowe: miejsce ładowania najlepiej nie umieszczać bezpośrednio pod klatką schodową ewakuacyjną ani w wąskiej drodze ewakuacyjnej, oraz maksymalnie oddzielić od dużych ilości innego materiału palnego.

Uwaga: jest to stosunkowo nowy i szybko zmieniający się obszar, dla którego nie istnieje jeszcze w pełni skrystalizowany, dedykowany rozdział NEN 1010, w przeciwieństwie do tego opracowanego dla punktów ładowania pojazdów elektrycznych (załącznik 722). Wymienione powyżej środki są zastosowaniem tych samych podstawowych zasad — doboru pod rzeczywisty, ciągły wzorzec obciążenia oraz zabezpieczenia różnicowoprądowego dopasowanego do zachowania prądu uszkodzeniowego podłączonej ładowarki — do nowej sytuacji praktycznej, a nie dosłownym cytatem z konkretnego zapisu normy.

Znaczenie praktyczne

Przy ocenie przechowalni rowerów w budynku wielorodzinnym podczas inspekcji NEN 3140 lub przy projektowaniu nowej instalacji ładowania ważne jest sprawdzenie, czy liczba i typ przyłączy ładowania odpowiadają rzeczywistemu, strukturalnemu użytkowaniu, czy istnieją stałe przyłącza zamiast przedłużaczy i listew zasilających, oraz czy zabezpieczenie różnicowoprądowe jest dopasowane do możliwego zachowania prądowego DC podłączonych ładowarek.

Typowe błędy

1. Strukturalne podłączanie kilku ładowarek rowerów elektrycznych przez pojedynczy przedłużacz lub listwę zasilającą do obwodu przeznaczonego do okazjonalnego użytku, co prowadzi do przedłużonego przeciążenia i dodatkowych punktów rezystancji przejścia.
2. Nieuwzględnienie możliwej składowej stałej w prądzie uszkodzeniowym inteligentnej ładowarki przy doborze typu wyłącznika różnicowoprądowego, mimo że to dokładnie ta sama zasada co przy punkcie ładowania pojazdów elektrycznych.
3. Umieszczenie miejsca ładowania bezpośrednio pod klatką schodową ewakuacyjną lub w wąskiej drodze ewakuacyjnej, przez co rozpoczynający się pożar akumulatora blokuje drogę ewakuacji, zanim mieszkańcy zdążą opuścić budynek.
4. Brak wzrostu liczby obwodów wraz ze wzrostem liczby mieszkańców z rowerem elektrycznym lub hulajnogą, przez co pierwotnie w pełni wystarczająca instalacja stopniowo staje się strukturalnie przeciążona.

Powiązane

• Domowe magazyny energii — wymagania instalacyjne
• Litowo-jonowe magazyny energii (BESS) — ucieczka termiczna
• Typy wyłączników różnicowoprądowych AC/A/F/B — klasyfikacja i dobór
• RDC-DD — detekcja gładkiego prądu uszkodzeniowego DC 6 mA w punktach ładowania