L’uso delle batterie agli ioni di litio è in costante crescita, grazie alle loro elevate prestazioni in termini di densità energetica e durata. Tuttavia, quando queste tecnologie vengono applicate in ambienti classificati a rischio di esplosione (Ex Zone), le problematiche legate alla sicurezza diventano cruciali.
Rischi associati all’impiego di batterie al litio
In condizioni di guasto – come cortocircuiti interni, sovraccarichi, sovrascariche o surriscaldamenti – le batterie agli ioni di litio possono sviluppare reazioni esotermiche incontrollate (thermal runaway), rilasciando gas tossici e infiammabili, o persino incendiarsi. In un’atmosfera esplosiva, anche un piccolo malfunzionamento può trasformarsi in un evento catastrofico.
Per questo motivo, è fondamentale dotare sia la batteria che il relativo Battery Management System (BMS) di idonei sistemi di protezione certificati secondo le normative ATEX/IECEx.
Le principali soluzioni di protezione
Le norme IEC/EN 60079 propongono diversi metodi di protezione per apparecchiature elettriche in zone a rischio esplosione. Nel caso delle batterie al litio, le soluzioni più comunemente considerate sono:
- Ex d – Scatola a prova di esplosione (Flameproof)
Questa soluzione è progettata per contenere internamente un’eventuale esplosione, impedendone la propagazione all’ambiente esterno. Tuttavia, rimangono incertezze legate all’aumento della temperatura superficiale della custodia, in caso di guasti interni significativi. - Ex o – Immersione in liquido
L’immersione in un fluido dielettrico previene l’innesco dell’atmosfera esplosiva. Eppure, in caso di guasto della batteria, non sempre è garantito il rispetto del limite di temperatura previsto dalla norma (200°C). - Ex e – Sicurezza aumentata
Questo metodo impedisce la generazione di scintille o alte temperature in condizioni normali. Ad ogni modo, non è progettato per contenere fenomeni come fiamme o esplosioni derivanti da un guasto interno della batteria al.
Focus sulla tecnologia LFP: la scelta più sicura?
Le batterie al litio ferro fosfato (LFP) si distinguono per una maggiore stabilità termica e una minore propensione all’innesco rispetto ad altre chimiche litio-based. Per questo motivo sono considerate tra le più adatte all’impiego in ambienti Ex. Tuttavia, è importante sottolineare che anche le celle LFP possono essere soggette a guasti per difetti di fabbricazione, danneggiamenti meccanici o abusi elettrici.
Conclusioni: la sicurezza richiede un approccio sistemico
Nessun metodo di protezione, preso singolarmente, è in grado di garantire la totale assenza di rischio. Per ridurre il rischio residuo di innesco in ambienti con atmosfere potenzialmente esplosive, è necessario:
- Integrare sistemi di protezione certificati (Ex d, Ex o, Ex e) con un’attenta progettazione;
- Valutare il tasso di guasto (Failure Rate) del sistema batteria + BMS;
- Applicare un’analisi SIL (Safety Integrity Level) per determinare l’affidabilità del sistema di gestione e controllo;
- Monitorare costantemente temperatura, corrente e stato di carica tramite BMS avanzati.
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