El Acuerdo de París sobre el cambio climático obliga a los países a reducir sus emisiones de efecto invernadero y su dependencia de los combustibles fósiles, lo que les lleva a invertir y utilizar energías renovables, como la solar y la eólica. Sin embargo, el sol no siempre brilla y no siempre hace viento, o puede hacer mucho sol o viento, lo que provoca un exceso de suministro de la red. Para garantizar el máximo aprovechamiento de las energías renovables, el exceso de energía que producen (es decir, que no se necesita para la red en ese momento) se almacena en instalaciones locales de almacenamiento, que adoptan la forma de grandes baterías. Éstas liberan la energía más tarde, cuando la red necesita más energía, o cuando hay menos sol o viento, como en las noches nubladas o en los días más tranquilos y apagados. Sin embargo, estas baterías sólo pueden liberar energía durante unas pocas horas (entre 1 y 12), por lo que su uso se limita a las necesidades de energía a corto plazo.
Las baterías son eficaces para reducir los cortes de energía, ya que también pueden almacenar el exceso de energía de la red tradicional. La energía almacenada en las baterías puede liberarse siempre que se necesite un gran volumen de energía, por ejemplo, durante un corte de energía en un centro de datos para evitar la pérdida de datos, o como suministro de energía de reserva en un hospital o una aplicación militar para garantizar la continuidad de los servicios vitales. Las baterías a gran escala también pueden utilizarse para cubrir los vacíos a corto plazo en la demanda de la red. Estas composiciones de baterías también pueden utilizarse en tamaños más pequeños para alimentar coches eléctricos y pueden reducirse aún más para alimentar productos comerciales, como teléfonos, tabletas, ordenadores portátiles, altavoces y, por supuesto, detectores de gas personales.
Las tecnologías de las baterías pueden dividirse en cuatro categorías principales:
Química - por ejemplo, amoníaco, hidrógeno, metanol y combustible sintético
Electroquímico - ácido de plomo, ion de litio, Na-Cd, ion de Na
Eléctricos: supercondensadores, almacenamiento magnético superconductor
Mecánica: aire comprimido, hidráulica bombeada, gravedad
Procesos típicos y problemas de detección de gases asociados
La mayor preocupación surge cuando la electricidad estática o un cargador defectuoso han destruido el circuito de protección de la batería. Estos daños pueden fundir permanentemente los interruptores de estado sólido en la posición ON, sin que el usuario lo sepa. Una batería con un circuito de protección defectuoso puede funcionar con normalidad, pero no ofrece protección contra los cortocircuitos.
En este punto, un sistema de detección de gases puede establecer si hay un fallo y puede utilizarse en un bucle de retroalimentación para cortar la energía, sellar el espacio y liberar un gas inerte (como el nitrógeno) en la zona para evitar cualquier incendio o explosión.
El desbordamiento térmico de las pilas de litio-metal y de iones de litio ha provocado numerosos incendios. Los estudios han revelado que los incendios se alimentan de los gases inflamables que se desprenden de las baterías durante el desbordamiento térmico.
El electrolito de una batería de iones de litio es inflamable y generalmente contiene hexafluorofosfato de litio (LiPF6) u otras sales de Li que contienen flúor. En caso de sobrecalentamiento, el electrolito se evapora y acaba saliendo de las celdas de la batería. Los investigadores han descubierto que las baterías de iones de litio comerciales pueden emitir cantidades considerables de fluoruro de hidrógeno (HF) durante un incendio, y que los índices de emisión varían según los distintos tipos de batería y los niveles de estado de carga (SOC). El fluoruro de hidrógeno puede penetrar en la piel y afectar al tejido cutáneo profundo e incluso a los huesos y la sangre. Incluso con una exposición mínima, el dolor y los síntomas pueden no presentarse durante varias horas, momento en el que el daño es extremo.
Dado que las pilas de combustible de hidrógeno están ganando popularidad como alternativas a los combustibles fósiles, es importante ser consciente de los peligros del hidrógeno. Al igual que todos los combustibles, el hidrógeno es muy inflamable y si tiene fugas existe un riesgo real de incendio.
Las baterías tradicionales de plomo-ácido producen hidrógeno cuando se cargan. Estas baterías suelen cargarse juntas, a veces en la misma habitación o zona, lo que puede generar un riesgo de explosión, especialmente si la habitación no está bien ventilada.
La mayoría de las aplicaciones de hidrógeno no pueden utilizar odorantes por seguridad, ya que el hidrógeno se dispersa más rápido que los odorantes. Existen normas de seguridad aplicables a las estaciones de abastecimiento de hidrógeno, por las que se requiere un equipo de protección adecuado para todos los trabajadores. Esto incluye detectores personales, capaces de detectar el nivel de hidrógeno en ppm, así como el nivel de %LEL. Los niveles de alarma por defecto se fijan en el 20% y el 40% de LEL, que es el 4% del volumen, pero algunas aplicaciones pueden desear tener un rango de PPM y niveles de alarma personalizados para detectar rápidamente las acumulaciones de hidrógeno.
