Broj incidenata koji uključuju oštećene elektronske uređaje u avionu je porastao poslednjih godina. Većinu njih uzrokuju litijum-jonske baterije, koje se nalaze u laptopovima i drugim prenosivim elektronskim uređajima.
U projektu LOKI-PED, Fraunhofer institut za dinamiku velikih brzina, Ernst-Mach-Institut, EMI i Fraunhofer institut za građevinsku fiziku IBP sarađuju sa Erbasom na proceni rizika od požara i dima koji su povezani sa litijum-jonskim baterijama u kokpitima. i kabine. Cilj je da se korišćenje prenosivih uređaja na brodu učini sigurnijim.
Danas je život bez prenosivih elektronskih uređaja (PED) nezamisliv. Pametni telefoni, laptopovi, tableti, digitalni fotoaparati, čitači e-knjiga i pametni satovi su naši stalni saputnici — na putovanjima avionom kao i bilo gde drugde. Putnici, međutim, nisu uvek svesni rizika: ako se PED zaglavi u sedištu ili se pregreje tokom punjenja, litijum-jonska baterija u njemu može da se zagreje i proširi. U ekstremnim slučajevima, može da ispusti vruće, toksične i zapaljive gasove koji mogu ugroziti putnike i članove posade.
Prema Federalnoj upravi za vazduhoplovstvo (FAA), broj incidenata izazvanih litijum-jonskim baterijama na putničkim letovima povećao se poslednjih godina. Administracija procenjuje između 35 i 50 slučajeva godišnje. 26. decembra 2022. avion Lufthanze je čak morao da neplanirano sleti na međunarodni aerodrom O’Hare u Čikagu nakon što je pregrejani laptop koji je pripadao putniku izazvao tinjajući požar u kabini.
Ova alarmantno visoka stopa incidenata može se pripisati rastućem broju PED-ova i litijumskih baterija koje se donose na brod, uključujući e-cigarete, pover banke i odvijače na baterije. U projektu LOKI-PED (litijumske baterije u prenosivim elektronskim uređajima — rizik od požara i dima), istraživači iz Fraunhofer EMI i Fraunhofer IBP sarađuju sa Erbasom da istraže i procene rizike od dima i požara povezane sa litijumskim baterijama u PED-ovima u kabinama i kokpita. Projekat podržava Evropska agencija za bezbednost u vazduhoplovstvu (EASA), a finansira ga program Evropske unije Horizont Evropa.
„Hitno je potrebna naučno utemeljena procena rizika, posebno pošto se procedure u kabini i gašenju požara nisu promenile od 2014. U LOKI-PED-u istražujemo da li je potrebno ažurirati standarde i uspostaviti nove smernice i zaštitne mere kako bi se rizici sveli na minimum“, kaže rukovodilac projekta dr Simon Holc iz Fraunhofer EMI. Tim dr Holca dopunjuju dr Viktor Norefeld, tehnički menadžer u Fraunhofer IBP, i njegova istraživačka grupa, zajedno sa stručnjacima iz Erbasa.
Projektni partneri rade na karakterizaciji glavnih rizika od PED-ova i efekata vatre i dima u kokpitima i kabinama, procenjuju rizike s obzirom na broj i energetski sadržaj PED-ova, procenjuju hitne mere i dodatne protivmere—kao što su ventilacija i zaštitne torbe—i identifikovanje praznina u regulatornim odredbama.
Posledice dima i vatre se istražuju na ispitnim stolovima visokih performansi, kao što su Flight Test Faciliti u Fraunhofer IBP i TEVLIB centar za testiranje baterija u Fraunhofer EMI. TEVLIB centar nudi jedinstvene uslove za izvođenje destruktivnih ispitivanja, čak i na velikim baterijskim sistemima, uz održavanje najviših standarda bezbednosti. Eksperimenti služe kao osnova za numeričke simulacije i naknadnu procenu rizika.
Prvi korak za istraživače u centru za testiranje baterija Fraunhofer EMI TEVLIB bio je da sprovedu testove zloupotrebe baterija u kojima su se baterije u laptopovima, tabletima, pametnim telefonima i odvijačima na baterije zagrejale kako bi se izazvalo toplotno bežanje. Ovo je proces u kome litijum-jonska baterija sagoreva, oslobađajući svu hemijsku energiju iz ćelije za vrlo kratko vreme. Unutrašnji kratki spoj u ćeliji baterije proizvodi veoma visoku električnu struju, što uzrokuje nagli porast temperature. Kada se dostigne početna temperatura, termalni odliv u ćeliji baterije se više ne može kontrolisati.
„Litijumske baterije u PED-ovima sadrže različite tipove i broj ćelija. Visoka temperatura pokreće lančanu reakciju, gde toplota proizvedena u jednoj ćeliji takođe pokreće toplotni beg u ćeliji pored nje“, objašnjava inženjer. „Količina oslobođenog gasa je proporcionalna količini energije u bateriji.
Istraživači još nisu završili svoju karakterizaciju ispuštenih gasova. Sledeći planirani korak je izvođenje eksperimenata u realističnim vazduhoplovnim okruženjima sa odgovarajućom ventilacijom kabine u modelu A320 i u postrojenju za letenje u Fraunhofer IBP.
„Ako se PED pregreje, količina oslobođene toplote i gasa je određena energetskim sadržajem baterija. PED-ovi koji se mogu uneti na brod trenutno su ograničeni na 100 vat-sati (Vh). Baterije za laptop ne smeju imati kapacitet od više od 100 Vh. U budućnosti će se na tržište pojaviti uređaji sa sve većom gustinom energije“, kaže Holc u pojašnjavanju poteškoća sa kojima se suočava.
„Naši testovi istražuju da li je granica od 100 Vh dovoljna, tako da se propisi mogu prilagoditi i po potrebi postaviti nove zaštitne mere. Kada se testovi završe, avio-kompanije, regulatorna tela, kabinsko osoblje i putnici će imati jednaku korist. iz naših naučnih predloga, u smislu dizajna sistema ventilacije i sertifikata za odgovarajuću sigurnosnu opremu, na primer.“
Projektni tim je u bliskom kontaktu sa pripadnicima vazduhoplovne industrije; jedna razmena o termičkom bekstvu u baterijama u kabinama i kokpitima održana je u okviru panel diskusije na IATA svetskoj konferenciji o bezbednosti i operacijama 2023.
