In ons dagelijks leven nemen lithium-ion energiedragers een steeds grotere plaats in. Vooral de afgelopen jaren is die ontwikkeling in een stroomversnelling geraakt. De energietransitie speelt daarbij een belangrijke rol: overal worden nieuwe systemen gerealiseerd, van thuisbatterijen tot grootschalige energieopslagparken. Lithium-energiedragers zijn dus niet meer weg te denken. Dit kan ertoe leiden dat gebouwen anders moeten worden ontworpen.
De regels voor batterijen zijn in Europa vastgelegd in de Batterijenverordening (2023/1542). Deze verordening richt zich vooral op milieu-eisen, zoals het verbod op bepaalde stoffen, terugname en recycling. Hij bevat ook enkele producteisen rond veiligheid, maar die gelden alleen voor stationaire batterijsystemen voor energieopslag. Deze nieuwe verordening scherpt de duurzaamheidsregels verder aan en reguleert de volledige levenscyclus van batterijen.
In de huidige Nederlandse wetgeving ligt de nadruk op de veilige opslag en overslag van lithium-ion energiedragers en het veilig gebruik van grote energieopslagsystemen (EOS). Hiervoor zijn richtlijnen opgesteld in de PGS 37-1:2023 (‘Lithiumhoudende energiedragers: energieopslagsystemen’) en PGS 37-2:2023 (‘Lithiumhoudende energiedragers: opslag’). Alleen in de PGS 37-1:2023 staan specifieke eisen voor plaatsing van een EOS in een gebouw. Voor particuliere thuisbatterijen gelden deze eisen niet, maar bij systemen met een capaciteit van meer dan 20 kWh wordt aansluiting bij de PGS 37-1 wel aanbevolen. Voor het gebruik van lithium-ion energiedragers in gebouwen is verder nauwelijks specifieke wetgeving beschikbaar, behalve de algemene zorgplicht uit artikel 1.6 van de Omgevingswet.
Geen specifieke eisen in het Bbl
Zoom je in op de thuisbatterij, dan blijkt het Bbl geen specifieke eisen te bevatten over de kwaliteit of installatie ervan. Omdat een thuisbatterij onderdeel uitmaakt van een laagspanningsinstallatie, moet deze wel voldoen aan de voorwaarden in de NEN 1010. Deze norm is verplicht gesteld in artikel 3.106 (bestaande bouw) en artikel 4.199 (nieuwbouw) van het Bbl. De NEN 1010 beschrijft de algemene kwaliteitseisen voor laagspanningsinstallaties, maar bevat geen aparte bepalingen voor thuisbatterijen. Ook vanuit Europese regelgeving zijn er op dit moment geen aanvullende regels specifiek gericht op (thuis)batterijveiligheid.
Risico’s van lithium-ion energiedragers
Wat zijn nu eigenlijk de gevaren van het gebruik van lithium-ion energiedragers? Het belangrijkste probleem is dat je vaak niet kunt zien of een batterij defect is. Een storing kan daardoor onverwacht en op ieder moment optreden. De oorzaken van incidenten met (thuis)batterijen zijn grofweg in drie groepen te verdelen (NIPV, Li-ion thuisbatterij in woning. Scenarioboek, 2023):
- Elektrisch: beschadiging door overlading van de accu.
- Mechanisch: schade door het doorboren of vallen van de accu.
- Thermisch: oververhitting, veroorzaakt door een brand in de omgeving van de batterij.
Daarnaast kunnen ook installatie- of onderhoudsfouten tot problemen leiden. En net als bij andere apparaten kunnen ook veroudering en fabricagefouten de kans op incidenten vergroten.
Thermal runaway
Een lithium-ion energiedrager bestaat uit enkele tot tientallen batterijcellen. Tijdens het opladen en ontladen ervan vinden voortdurend elektrochemische reacties plaats. Elke batterijcel is zo ontworpen dat deze reacties onder normale omstandigheden stabiel blijven. Wanneer er echter verstoringen optreden, kan dit evenwicht verstoord raken.
Die verstoring kan leiden tot ongewenste reacties, waarbij de temperatuur in een cel hoger oploopt dan waarvoor deze is ontworpen. Wordt die grens overschreden, dan ontstaat een zogenoemde thermal runaway in de betreffende cel. De hitte die daarbij vrijkomt kan een kettingreactie veroorzaken, waardoor ook de andere cellen in de batterij instabiel raken. Uiteindelijk kan de volledige accu in thermal runaway gaan en langdurig blijven branden.
Een thuisbatterij of energieopslagsysteem moet altijd door een erkende installateur worden geplaatst
De gevolgen van een thermal runaway zijn ernstig. Er kan brand ontstaan, er kunnen toxische gassen vrijkomen en bovendien bestaat de kans op explosies door drukopbouw of explosieve gassen. Het mag duidelijk zin dat een thermal runaway in een gebouw grote risico’s kan opleveren voor mens, dier en de constructie.
Maatregelen
Wat kun je als gebruiker, architect of constructeur doen om de kans op een thermal runaway en de mogelijke gevolgen te verkleinen? We richten ons hier op maatregelen die voor iedere gebruiker van een lithium-ion energiedrager toepasbaar zijn. Zwaardere voorzieningen zoals brandcompartimenten, blus- of brandbeheersystemen, gasdetectie of gestuurde ventilatie zijn bij bedrijven vaak beter te realiseren dan in woningen. Dergelijke maatregelen zijn beschreven in de richtlijnen PGS 37-1 en PGS 37-2.
Gebruikers dienen zich in de eerste plaats bewust te zijn van de risico’s en de mogelijke effecten. Denk na over de locatie van een thuisbatterij of energieopslagsysteem, of aan de plek waar een fietsaccu wordt opgeladen. Een thuisbatterij of energieopslagsysteem moet altijd worden geïnstalleerd door een erkende installateur, waarbij de elektrische installatie voldoet aan de NEN 1010. Daarnaast is het verstandig om als gebruiker zelf te letten op de locatie-eisen van de leverancier, zoals de benodigde ruimte rondom de installatie en de mate van ventilatie. Ook de situering in de woning of het gebouw is van belang. Ligt de installatie dicht bij een vluchtweg? Is de locatie goed bereikbaar in geval van nood? En waar zouden gassen terechtkomen als er toch een thermal runaway optreedt? Het beantwoorden van dit soort vragen helpt om de risico’s zoveel mogelijk te beperken.
Opladen van lithium-ion energiedragers
Voor lithium-ion energiedragers in gebruiksvoorwerpen is het belangrijk altijd de originele lader te gebruiken, of een lader die aantoonbaar voldoet aan de specificaties van de leverancier. Laad batterijen bij voorkeur overdag en zoveel mogelijk onder toezicht. Gebruik rookmelders voor een snelle signalering en haal de stekker uit het stopcontact zodra de accu volledig is opgeladen. Kies, indien mogelijk, een stabiele en onbrandbare plek die vrij is van brandbare materialen.
Let daarnaast goed op de omgevingstemperatuur. Opladen mag niet plaatsvinden bij vorst, dus onder 0 graden Celsius, maar ook niet in direct zonlicht of op een locatie waar de temperatuur te hoog kan oplopen. In de meeste gevallen ligt de toegestane oplaadtemperatuur tussen de 5 en 40 graden Celsius. De exacte waarden voor opladen, gebruik en opslag zijn terug te vinden in de handleiding van de fabrikant.
Bewust omgaan met de risico’s en effecten, gecombineerd met enkele eenvoudige (bouwkundige) voorzorgsmaatregelen, kan veel schade en leed voorkomen wanneer er toch iets misgaat.
