Forklift akü şarj alanı tehlikeli bölge midir?

Normalde bütünüyle değildir. Kurşun asit forklift aküleri için IEC 62485-3'e (EN 62485-3) göre havalandırılan bir şarj alanı, hidrojen alt patlama sınırının (APS, İng. LEL) çok altına seyreltildiği için tehlikeli olmayan bölge olarak ele alınır. Şarj edilmekte olan akülerin hemen üstündeki ve çevresindeki hacim ise farklıdır: orada tutuşturucu kaynaklar uzak tutulmalıdır ve Birleşik Krallık HSE kılavuzu şarj edilmekte olan akülerin bir metreye kadar çevresini Bölge 1 olarak kabul eder.

Kısa cevap

• Kurşun asit ve nikel kadmiyum cer aküleri şarj edilirken, büyük kısmı şarjın sonuna doğru olmak üzere hidrojen ve oksijen salar. IEC 62485-3'e göre boyutlandırılan havalandırma, şarj alanını bir bütün olarak patlayıcı aralığın dışında tutar.
• Hücre açıklıklarının yakınında seyrelme güvence altında değildir. EN 62485-3'e ilişkin sektör kılavuzu, standardın emniyet mesafesini hücre açıklıklarından itibaren 0,5 m hava mesafesi olarak verir; bu mesafe içinde alev, kıvılcım, ark ve kor halindeki parça bulunmamalı, yüzeyler en fazla 300 °C olmalıdır. HSE kılavuzu, şarj edilmekte olan akülerin bir metreye kadar çevresinde bir Bölge 1 bulunduğunu kabul eder.
• Gaz çıkışı şarjdan sonra da sürer. HSE, akülerin şarjdan sonra en az 20 dakika bekletilmesini önerir; İsviçre kılavuzu cebri egzozun şarjın bitiminden sonra en az bir saat çalışmasını ister.
• Havalandırma yeterli değilse veya kilitlemeli (interlock) değilse alan IEC 60079-10-1 kapsamında sınıflandırılmalıdır ve sonuç, özellikle çatı altında, daha büyük bir bölge olabilir.
• Lityum iyon forklift aküleri IEC 62485-3'ün kapsamı dışındadır ve normal şarjda gaz çıkarmaz; başlıca tehlikeleri, yanıcı gazlar açığa çıkaran termal kaçaktır.

Şarj alanı neden genellikle bölgelendirilmez

Büyük bir cer aküsünün şarj cihazı saatlerce, çoğu zaman gece boyunca gözetimsiz olarak yüksek akım verir. Her kurşun asit hücre tam şarja yaklaştıkça fazla akım suyu hidrojen ve oksijene ayrıştırır. Hidrojen hacimce %4'ten itibaren tutuşur, çok az tutuşma enerjisi gerektirir ve hızla yükselir.

IEC 62485-3:2014 (2. baskı; kurşun asit, nikel kadmiyum, nikel metal hidrür ve diğer alkali cer akülerini kapsar, lityumu kapsamaz) bunu bir havalandırma formülüyle ele alır. Avrupa sürümüne ilişkin sektör kılavuzu formülü Q = 0,055 x n x Igas şeklinde yazar; burada Q m³/h cinsinden, n hücre sayısı, Igas ise şarj cihazı karakteristiğinden alınan, amper cinsinden gaz oluşturan akımdır. Gerçek Igas bilinmiyorsa kılavuz, şarj cihazının azami şarj akımının en az %40'ının kullanılmasını söyler. Bu hava debisiyle akülerden çıkan hidrojen APS'nin çok altına seyreltilir; hem HSE hem de İsviçre kaza sigortası kılavuzu, akülerin yakın çevresinin ötesindeki alanın tehlikeli olmayan bölge sayılabileceğini kabul eder.

Formülün yapamadığı şey, gazı hücreden çıktığı anda seyreltmektir. Akü teknesinin hemen üstündeki hacmin kendi kuralına ihtiyaç duymasının nedeni budur.

Çözümlü örnek: şarjdaki beş forklift

Bir depoda beş forklift aynı anda şarj edilmektedir. Her birinde 48 V kurşun asit akü (24 hücre) ve gerçek gaz oluşturan akımı bilinmeyen, azami şarj akımı 100 A olan bir şarj cihazı vardır.

1. Igas: 100 A'nın en az %40'ı, yani akü başına 40 A.
2. Akü başına hava debisi: Q = 0,055 x 24 x 40 = yaklaşık 53 m³/h.
3. Toplam: birlikte şarj edilen beş akü, şarj alanından geçen yaklaşık 264 m³/h hava gerektirir.
4. Doğal havalandırma: kılavuz her giriş ve çıkış açıklığını A = 28 x Q cm² olarak boyutlandırır; bu, giriş için yaklaşık 0,74 m² serbest alan, çıkış için de aynı değer demektir. Girişler alçakta, çıkışlar mümkün olduğunca yüksekte olmalıdır.

Şarj cihazı üreticisinin verdiği gerçek Igas ile sonuç genellikle daha düşüktür. Örneğin amacı büyüklük mertebesini göstermektir: yoğun bir şarj alanı yalnızca büyük bir hole değil, gerçek ve planlanmış bir havalandırmaya ihtiyaç duyar.

Şarj noktası için pratik kurallar

• Şarj alanını belirleyin ve yalnızca bu amaçla kullanın. ABD OSHA 29 CFR 1910.178(g), belirlenmiş şarj alanları, gaz veren akülerden çıkan dumanların dağılması için yeterli havalandırma, sigara içme yasağı ve çıplak alev, kıvılcım ve elektrik arklarına karşı önlemler ister.
• Gazın araç içinde hapsolmaması için şarj başlamadan önce akü kapağını veya bölmesini açın.
• Tutuşturucu kaynakları akülerin üstündeki hacimden uzak tutun: şarj cihazları, prizler, anahtarlar, Ex olmayan aydınlatma armatürleri, kaynak, taşlama ve cep telefonları. Şarj cihazlarını akü konumlarının üstüne değil, yanına monte edin.
• Cebri havalandırmayı kilitlemeli (interlock) yapın; aküler yalnızca egzoz çalışırken şarj edilsin ve egzoz şarj bittikten sonra da çalışmaya devam etsin.
• Şarj cihazının fişini asla yük altında çıkarmayın. Önce şarj cihazını kapatın; konnektördeki kıvılcım, gazın en yoğun olduğu yerin hemen yanındadır.
• Şarj konumlarının üstünde, hidrojenin toplanabileceği tavan ceplerinden kaçının.

Sık yapılan hatalar

• Hiçbir hesap yapmadan açık bir holde şarj etmek. Büyük bir bina hacmi hava debisi hesabının yerini tutmaz ve hidrojen çatı boşluklarında toplanabilir.
• Cer aküleri için sabit akü standardının tampon şarj akımını kullanmak. Cer akülerinin şarjı, IEC 62485-3 kapsamında şarj cihazı karakteristiğine göre değerlendirilir.
• Şarjdan yeni çıkan bir forklifti doğrudan sıcak çalışma yapılan dar bir koridora sürmek. Şarjı yeni bitmiş aküler hâlâ gaz verir.
• Kurşun asit kurallarını lityum iyon forkliftlere uygulamak veya bunun tersini yapmak. Karma filolarda her iki önlem grubu da gerekir.

excodex'te ilgili yazılar

• Akü odaları ve şarj alanları: hidrojen havalandırması ve tehlikeli bölgeler
• Hidrojen güvenliğinin temelleri: geniş yanıcılık aralığı, düşük tutuşma enerjisi ve görünmeyen alevler
• Kapalı tip VRLA aküler kullanılsa bile kurşun asit akü odası tehlikeli bölge midir?
• Akü odasının gerekli havalandırması nasıl hesaplanır?
• Gaz kartı: hidrojen

Standartlar ve ek kaynaklar

• IEC 62485-3:2014 (2. baskı), ikincil hücreler ve akü tesisleri için güvenlik gereklilikleri, Bölüm 3: cer aküleri: katalog kaydı
• IEC 60079-10-1, alanların sınıflandırılması, patlayıcı gaz ortamları
• ZVEI bilgi broşürü 14, kurşun cer aküleri için akü şarj odalarının havalandırılması, EN 62485-3 kılavuzu (Mayıs 2020): PDF
• HSE INDG139, Using electric storage batteries safely (rev. 2011): hse.gov.uk (PDF)
• ABD OSHA 29 CFR 1910.178(g), motorlu endüstriyel araçların akülerinin değiştirilmesi ve şarj edilmesi: osha.gov
• Suva, kurşun akülerin şarjında havalandırma önlemleri (Fransızca): suva.ch

Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.