L'accord de Paris sur le changement climatique rend les nations responsables de la réduction de leurs émissions de gaz à effet de serre et de leur dépendance à l'égard des combustibles fossiles, ce qui les incite à investir et à utiliser des énergies renouvelables, comme le solaire et l'éolien. Cependant, le soleil ne brille pas toujours et il n'y a pas toujours du vent - ou bien il peut y avoir beaucoup de soleil ou de vent, ce qui entraîne une suralimentation du réseau. Pour s'assurer que les énergies renouvelables sont utilisées de manière optimale, l'énergie excédentaire qu'elles produisent (c'est-à-dire celle qui n'est pas nécessaire au réseau à ce moment-là) est stockée dans des installations de stockage locales, qui prennent la forme de grandes batteries. Celles-ci libèrent l'énergie plus tard, lorsque le réseau a besoin de plus d'énergie ou lorsqu'il y a moins de soleil ou de vent, par exemple lors de nuits couvertes ou de journées plus calmes et plus mornes. Toutefois, ces batteries ne peuvent libérer de l'énergie que pendant quelques heures (entre 1 et 12 heures), de sorte que leur utilisation est limitée aux besoins d'énergie à court terme et à la demande.
Les batteries sont efficaces pour réduire les coupures de courant car elles peuvent également stocker l'énergie excédentaire du réseau traditionnel. L'énergie stockée dans les batteries peut être libérée chaque fois qu'un grand volume d'énergie est nécessaire, par exemple pendant une panne de courant dans un centre de données pour éviter la perte de données, ou comme alimentation de secours dans un hôpital ou une application militaire pour assurer la continuité des services vitaux. Les batteries à grande échelle peuvent également être utilisées pour combler les lacunes à court terme de la demande du réseau. Ces compositions de batteries peuvent également être utilisées dans des tailles plus petites pour alimenter des voitures électriques et peuvent être encore réduites pour alimenter des produits commerciaux, tels que des téléphones, des tablettes, des ordinateurs portables, des haut-parleurs et, bien sûr, des détecteurs de gaz personnels.
Les technologies des batteries peuvent être classées en quatre grandes catégories :
Chimique - par exemple ammoniac, hydrogène, méthanol et carburant synthétique
Électrochimique - acide de plomb, ion de lithium, Na-Cd, ion de Na
Électrique - supercondensateurs, stockage magnétique supraconducteur
Mécanique - air comprimé, eau pompée, gravité
Procédés typiques et problèmes de détection de gaz associés
Un problème majeur se pose lorsque l'électricité statique ou un chargeur défectueux a détruit le circuit de protection de la batterie. De tels dommages peuvent faire passer les interrupteurs à semi-conducteurs en position ON de façon permanente, à l'insu de l'utilisateur. Une batterie dont le circuit de protection est défectueux peut fonctionner normalement, mais elle n'offre pas de protection contre les courts-circuits.
À ce stade, un système de détection de gaz peut établir s'il y a un défaut et peut être utilisé dans une boucle de rétroaction pour couper l'alimentation, sceller l'espace et libérer un gaz inerte (tel que l'azote) dans la zone afin d'éviter tout incendie ou explosion.
L'emballement thermique des piles lithium-métal et lithium-ion a provoqué de nombreux incendies. Des études ont montré que les incendies étaient alimentés par les gaz inflammables qui s'échappent des batteries pendant l'emballement thermique.
L'électrolyte d'une batterie lithium-ion est inflammable et contient généralement de l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF6) ou d'autres sels de lithium contenant du fluor. En cas de surchauffe, l'électrolyte s'évapore et finit par être évacué des cellules de la batterie. Les chercheurs ont découvert que les batteries lithium-ion commerciales peuvent émettre des quantités considérables de fluorure d'hydrogène (HF) lors d'un incendie, et que les taux d'émission varient selon le type de batterie et le niveau de charge (SOC). Le fluorure d'hydrogène peut pénétrer la peau pour affecter les tissus cutanés profonds et même les os et le sang. Même en cas d'exposition minimale, la douleur et les symptômes peuvent ne pas se manifester avant plusieurs heures, mais les dommages sont alors extrêmes.
Alors que les piles à hydrogène gagnent en popularité en tant qu'alternatives aux combustibles fossiles, il est important d'être conscient des dangers de l'hydrogène. Comme tous les carburants, l'hydrogène est hautement inflammable et s'il fuit, le risque d'incendie est réel.
Les batteries traditionnelles au plomb produisent de l'hydrogène lorsqu'elles sont chargées. Ces batteries sont normalement chargées ensemble, parfois dans la même pièce ou le même espace, ce qui peut générer un risque d'explosion, surtout si la pièce n'est pas correctement ventilée.
La plupart des applications de l'hydrogène ne peuvent pas utiliser d'odorants pour des raisons de sécurité, car l'hydrogène se disperse plus rapidement que les odorants. Il existe des normes de sécurité applicables aux stations de ravitaillement en hydrogène, selon lesquelles un équipement de protection approprié est requis pour tous les travailleurs. Cela inclut des détecteurs personnels, capables de détecter le niveau d'hydrogène en ppm ainsi que le niveau en %LEL. Les niveaux d'alarme par défaut sont fixés à 20 % et 40 % de LIE, soit 4 % du volume, mais certaines applications peuvent souhaiter disposer d'une plage de PPM et de niveaux d'alarme personnalisés pour détecter rapidement les accumulations d'hydrogène.
