1. Zdarzenie
W lutym 2025 r. w miejscowości Schönberg (Szlezwik-Holsztyn, Niemcy) doszło do detonacji w domu jednorodzinnym typu szeregowego producenta Viebrock-Haus. Według doniesień prasy branżowej (pv-magazine.de, 24.02.2025) źródłem zdarzenia był domowy magazyn energii LG RESU wyprodukowany w 2019 r., zainstalowany w nowo wybudowanym budynku w 2020 r. i podłączony do instalacji fotowoltaicznej. Mieszkańcy w chwili zdarzenia przebywali poza krajem.
Charakter zniszczeń jest istotny z punktu widzenia mechaniki zdarzenia: wszystkie cztery ściany zewnętrzne uległy uszkodzeniu, jedna ściana została w całości wyrwana, statyka budynku nie pozwoliła na odbudowę — budynek zakwalifikowano do rozbiórki i odbudowy. Mimo tego rzędu siły uderzeniowej nie odnotowano rozwiniętego pożaru kubaturowego — co wyklucza klasyczny scenariusz pożaru rozprzestrzeniającego się od pakietu i wskazuje na deflagrację objętościową zgromadzonej mieszaniny gazów.
Producent budynku, w porozumieniu z LG, przeniósł wszystkie magazyny z tej samej serii produkcyjnej w tryb stand-by oraz ograniczył moc pozostałych magazynów wysokonapięciowych LG. LG prowadzi otwartą akcję serwisową dla wybranych numerów seryjnych RESU, uzasadniając ją ryzykiem przegrzania ogniw. Postępowanie wyjaśniające prowadzą prokuratura i policja.
*Skutki detonacji w Schönbergu — wyrwana ściana zewnętrzna budynku jednorodzinnego. Fot.: Freiwillige Feuerwehr Schönberg, za pośrednictwem trittau-online-magazin.de / pv-magazine.de. Materiał wykorzystany w celach informacyjnych i edukacyjnych.*
2. Dlaczego eksplozja, a nie pożar?
Dla zdarzeń typu BESS rozróżnia się trzy reżimy fizyczne:
1. Pożar (fire) — spalanie dyfuzyjne, ograniczone tempem mieszania paliwa z utleniaczem; nadciśnienie znikome. 2. Deflagracja (deflagration) — podzdźwiękowe spalanie wstępnie zmieszanej mieszaniny gazowej; nadciśnienie szczytowe 0,1–0,8 bar, wystarczające do zniszczenia konstrukcji murowanych. 3. Detonacja (detonation) — naddźwiękowa fala spalania; nadciśnienia rzędu kilkudziesięciu bar; w warunkach domowych rzadka.
Konfiguracja, w której gazy emitowane podczas thermal runaway gromadzą się w zamkniętej przestrzeni (piwnica, pomieszczenie techniczne, garaż) i dopiero po osiągnięciu zakresu palności następuje ich zapłon, prowadzi do deflagracji typu vapor cloud explosion (VCE) — silne uderzenie ciśnienia z minimalnym rozwojem pożaru po. Ten mechanizm jest udokumentowany m.in. w incydencie APS McMicken (Surprise, Arizona, 2019), w którym po thermal runaway pojedynczego modułu LFP nastąpiła deflagracja raniąca czterech strażaków (raport DNV-GL, 2020). W Schönbergu obraz uszkodzeń — wyrwana ściana, brak rozwiniętego pożaru, brak zewnętrznych śladów długotrwałego oddziaływania ciepła — jest spójny z scenariuszem VCE, a nie z klasycznym pożarem.
3. Skład vent-gas i okno palności
Gazy uwalniane przez ogniwa litowo-jonowe po zadziałaniu wentu (CID/burst disc) różnią się ilościowo między chemiami, ale jakościowo są podobne. Według prac Bugryniec et al. (*J. Power Sources*, 2018, 2019), Sandia (SAND2018-12831), Baird et al. (*J. Power Sources*, 2020) oraz EPRI (BESS Failure Incident Database, 2024) typowa kompozycja vent-gas obejmuje:
| Składnik | Udział obj. (zakres) | Istotne parametry |
|---|---|---|
| Wodór H₂ | 20–40 % | LEL 4,0 %, UEL 75,6 %; duża prędkość spalania (~3 m/s laminarnie) |
| Tlenek węgla CO | 5–25 % | LEL 12,5 %; toksyczny |
| Metan, etan, etylen | 10–30 % łącznie | LEL 2,7–5,3 % |
| Dwutlenek węgla CO₂ | 10–30 % | inertny — opóźnia zapłon |
| Pary węglanów (DMC, EMC, EC) | resztkowo | bardzo niskie temperatury zapłonu (18–33 °C) |
4. Dlaczego również LiFePO₄ może uczestniczyć w wybuchu
LiFePO₄ jest powszechnie — i słusznie — opisywany jako chemia o najwyższej stabilności termicznej spośród komercyjnych Li-ion. Wyższy próg onset thermal runaway (200–250 °C wobec 150–170 °C dla NMC, Feng et al., 2018), brak uwalniania tlenu z katody w zakresie temperatur typowych dla wczesnej fazy awarii oraz brak gwałtownego utleniania kobaltu czynią pojedyncze ogniwo LFP mniej skłonnym do rozwiniętego pożaru. Nie wyklucza to jednak udziału LFP w zdarzeniu wybuchowym — z trzech powodów ściśle związanych z fizykochemią tego materiału:
4.1. LFP emituje proporcjonalnie więcej H₂ na jednostkę pojemności
Badania eksperymentalne (Bugryniec et al., 2019; Baird et al., 2020; Sandia Reports 2021–2023) pokazują, że ogniwa LFP w stanie thermal runaway uwalniają wyższy udział wodoru w vent-gas niż ogniwa NMC (typowo 30–40 % obj. dla LFP, 20–30 % dla NMC). Mechanizm: redukcja resztkowej wody w elektrolicie i reakcja z węglem grafitowym anody (C + H₂O → CO + H₂). Wodór jest składnikiem o najszerszym zakresie palności (4–75 % obj.) i najwyższej prędkości spalania spośród paliw vent-gas, co czyni mieszaninę z udziałem LFP bardziej podatną na deflagrację niż mieszaninę z NMC, mimo wyższego progu inicjacji.
4.2. LFP wycieka i odgazowuje wolniej, ale dłużej
Reakcja egzotermiczna w LFP jest mniej gwałtowna, ale emisja gazów trwa dłużej — kilkanaście do kilkudziesięciu minut wobec kilku minut dla NMC. W zamkniętej przestrzeni technicznej oznacza to systematyczne narastanie stężenia palnych gazów do wartości znacznie powyżej LEL, zanim pojawi się jakikolwiek widoczny objaw pożaru. Iskra z BMS, falownika, gniazda lub przekaźnika styczników wystarcza wówczas do zapłonu chmury gazowej.
4.3. LFP rzadziej zapala się samoistnie
Paradoksalnie, niższa skłonność LFP do samozapłonu jest czynnikiem ryzyka deflagracji: jeśli ogniwo NMC w stanie thermal runaway często samoistnie zapala emitowane gazy (jet fire) w pobliżu wentu, eliminując ryzyko nagromadzenia mieszaniny, to LFP może uwalniać gazy bez ich natychmiastowego zapłonu. Mieszanina rozprasza się w pomieszczeniu, osiąga okno palności i zostaje zainicjowana z opóźnieniem — z efektem objętościowym (VCE), nie liniowym (jet fire).
Powyższe trzy mechanizmy są zgodne z obserwacjami z raportów APS McMicken 2019 (LFP), Liverpool 2020, Beijing 2021 (LFP) oraz BESS Failure Incident Database (EPRI, 2024), gdzie eksplozje bez rozwiniętego pożaru kubaturowego dotyczyły w istotnym odsetku magazynów LFP.
5. Wnioski projektowe
Bezpieczeństwo BESS w obszarze ryzyka wybuchowego wymaga warstw niezależnych od chemii ogniwa:
1. Wentylacja awaryjna grawitacyjna wyprowadzona poza obiekt — utrzymanie stężenia vent-gas poniżej 25 % LEL (zgodnie z NFPA 855 i FM Global Data Sheet 5-33). 2. Detekcja H₂ i/lub LEL z progiem alarmowym ≤ 10 % LEL, uruchamiająca wentylację mechaniczną i odcięcie magazynu. 3. Obudowa w wykonaniu deflagration-resistant — dopuszczone otwarcia odciążające (panele wybuchowe wg EN 14491 / NFPA 68), kierujące falę uderzeniową poza strefę chronioną. 4. Lokalizacja na zewnątrz lub w wydzielonym, dobrze wentylowanym pomieszczeniu o klasie odporności ogniowej EI60 względem przestrzeni mieszkalnych. 5. Separacja przestrzenna elektroniki mocy (falownik, rozdzielnica) od pakietu — minimalizacja źródeł zapłonu w bezpośrednim sąsiedztwie wentów.
Kluczowy wniosek: stwierdzenie "LFP jest bezpieczny" jest poprawne tylko w wąskim sensie wyższej stabilności termicznej pojedynczego ogniwa. W zakresie ryzyka eksplozji vent-gas w zamkniętych przestrzeniach LFP wymaga dokładnie tych samych — a w niektórych aspektach bardziej rygorystycznych — środków konstrukcyjnych co NMC.
6. Rola obudowy ochronnej
Pasywna obudowa zewnętrzna (np. PassivX) realizuje pierwszą i najtańszą warstwę ochrony: przeniesienie zdarzenia poza kubaturę budynku. Magazyn umieszczony w niepalnej, izolowanej termicznie obudowie z kontrolowanym kierunkiem odciążenia ciśnienia ogranicza skutki ewentualnej deflagracji do niezamieszkanej strefy zewnętrznej, niezależnie od tego, czy zawiódł pojedynczy moduł NMC czy LFP.
---
Bibliografia (wybór):
1. Feng X., Ouyang M., Liu X., Lu L., Xia Y., He X. *Thermal runaway mechanism of lithium-ion battery for electric vehicles: A review.* Energy Storage Materials, 10 (2018), 246–267. 2. Bugryniec P. J., Davidson J. N., Cumming D. J., Brown S. F. *Pursuing safer batteries: Thermal abuse tests on LiFePO₄ cells.* Journal of Power Sources, 414 (2019), 557–568. 3. Baird A. R., Archibald E. J., Marr K. C., Ezekoye O. A. *Explosion hazards from lithium-ion battery vent gas.* Journal of Power Sources, 446 (2020), 227257. 4. DNV-GL. *McMicken Battery Energy Storage System Event Technical Analysis and Recommendations.* Final Report, 2020. 5. EPRI. *BESS Failure Incident Database* — aktualizacje 2023–2024. 6. NFPA 855:2023 — *Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems.* 7. NFPA 68:2023 — *Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting.* 8. EN 14491:2012 — *Dust explosion venting protective systems.* 9. Sandia National Laboratories. *Energy Storage Safety Reports*, SAND2018-12831 i aktualizacje 2021–2023.
*Informacje o zdarzeniu w Schönbergu na podstawie: Sandra Enkhardt, „Viebrock versetzt nach Explosion alle verbauten LG-Speicher derselben Produktionsreihe in Stand-by", pv-magazine.de, 24.02.2025.*
