Aan welke eisen de opslag van e-bike accu’s moet voldoen? Niemand die het je kan zeggen. Er is geen handboek, geen PGS-richtlijn of wettelijk kader. Battery Control trok de stoute schoenen aan, verzamelde heel veel kennis, sloeg zelf aan het testen en presenteert nu een opslag die in elk geval de goedkeuring van verzekeraar Nationale-Nederlanden kan verdragen én een Fiets Innovatie Award in de wacht sleepte.
Dick van de Steeg: “Wat ons het meest verraste, was de enorme druk die bij een accubrand wordt opgebouwd.” (foto’s Hans Prinsen)
Dat het opladen van een fietsaccu niet zonder gevaar is, wisten Dick van de Steeg, Nick Akkerman en René van Wijngaarden van Battery Control. Net als zo’n beetje iedereen in de branche. Om tweewielerwinkels maar ook consumenten voor dit gevaar te behoeden, ontwikkelden ze een tas van onbrandbaar materiaal waarin een accu veilig kon worden opgeborgen én opgeladen. Dick van de Steeg: “Het idee was dat als de accu in brand zou vliegen, de brand in de tas zou blijven en zich niet zou uitbreiden naar de werkplaats of het magazijn van de winkel of de schuur of bijkeuken van de consument.”
Geen wettelijk kader voor accu-opslag, hoe zit dat?
Voor de opslag van fietsaccu’s en andere lithium-energiebronnen is geen wettelijk kader, een certificaat van goedkeuring of een keurmerk. Het is dus onduidelijk aan welke eisen zo’n opslag moet voldoen en of ze veilig is wanneer een accu in brand vliegt. Ook de PGS37-richtlijn voor de opslag van accu’s die nu ter inzage ligt, voorziet hier – in elk geval voor de meeste fietsenwinkels – niet in. Die PGS37-richtlijn geldt namelijk voor accu-opslagen van minstens 333 kg; ze is bedoeld voor bijvoorbeeld een accu-opslag bij een veld met zonnepanelen.
Voor fietsenwinkels is en wordt er dus wettelijk niets geregeld. Wel zien we dat een verzekeraar als Nationale-Nederlanden in actie komt. Zij stellen voor hun verzekerden een preventierichtlijn met daarbij een opslag-advies op die in de polisvoorwaarden wordt opgenomen.
Hoe goed is die tas eigenlijk?
Voordat ze met hun innovatieve product de markt zouden veroveren – “we hadden visioenen van miljoenen verkochte aantallen” – besloten ze hun vinding nog wel even aan het wettelijke kader te toetsen. “Maar dat kader was er niet. De PGS37-richtlijn was in de maak, maar het duurde nog enkele jaren voordat die van kracht zou zijn. Ook was er geen testprotocol. Toen besloten we toch zelf maar even de proef op de som te nemen.”
Eerste test: kortsluiting nabootsen. Met een priem werd een gat in een accu geslagen, waarna het op een lopen werd gezet. Er gebeurde niets. Ook de inzet van een gloeibougie leverde geen grote accubrand op. “Eind van dit liedje was dat we niet wisten hoe goed onze tas was…”
Confronterende test
In het voorjaar van 2020 reisden de mannen van Battery Control naar BMZ in Duitsland voor een uitgebreide test van hun tas. “Stonden we daar met drie van onze tassen op het testterrein, kwam een mannetje aangelopen met een kar boordevol testapparatuur. Oké, dit werd het serieuze werk. Een uur later bleek dat de tassen absoluut niet bestand waren tegen de druk die ontstaat bij een échte accubrand. Met de accu knalden de tassen compleet uit elkaar.”
Nieuwe aanpak kiezen
De trip naar Duitsland zorgde ervoor dat de mannen van Battery Control kozen voor een nieuwe aanpak. Dick van de Steeg: “We besloten eerst veel meer kennis over een accubrand te vergaren en een testmethode te ontwikkelen. Op basis daarvan zouden we onze accutas perfect maken.” Er werd voor tienduizenden euro’s apparatuur aangeschaft. Daarnaast werden tientallen batterijpakketten samengesteld voor een reproduceerbare testmethode en werd volop getest.
Het probleem: gebruikte en reparatieaccu’s
Accu’s van gebruikte fietsen en fietsen die voor reparatie worden aangeboden, zijn met afstand de verantwoordelijken voor accubranden met alle gevolgen van dien. Zij moeten brandveilig worden opgeslagen. Eventuele problemen ontstaan met deze accu’s doordat er een storing in zit of doordat de accu al eens is gevallen. Een accubrand ontstaat meestal tijdens en in de uren na het opladen. Wanneer een beschadigde accu volledig wordt opgeladen en dan een piekbelasting moet leveren kan een accubrand ook het resultaat zijn. Vergelijk met het een hard opgeblazen ballon waarin je met een scherp voorwerp (= de storing of piekbelasting) prikt. De ballon knapt.
Accu’s van nieuwe fietsen in de winkel zijn veel minder een probleem, doordat deze maar voor 10 tot 20 procent zijn opgeladen. In geval van een technisch mankement weer de vergelijking met een ballon: een zachte ballon is veel minder gemakkelijk lek te prikken met een scherp voorwerp.
“Toen pas zagen we wat er gebeurt tijdens een accubrand. Het begint met de accu die in thermal runaway gaat en de cellen die gaan gassen. Vervolgens een grote klap, felle brand en de overige afzonderlijke cellen die exploderen. Daarbij komt heel veel hitte vrij en worden veel giftige stoffen onder hoge druk de lucht in geblazen. Dat een accubrand met zóveel geweld kwam hadden we nóóit durven denken.”
Illusie armer, ervaring rijker
In september 2020 stopte Battery Control met de ontwikkeling van de accu tas. Hoe sterk ze de tas ook maakten, de brand zocht telkens een andere uitweg. “We waren een illusie armer maar wel een hele ervaring rijker. Want door de vele testen wisten we hoeveel rookgas er per Wattuur wordt geproduceerd, dat de accu 1.500 graden Celsius kan worden en dat er allerlei giftige stoffen vrijkomen bij een brand.”
“Ook ontdekten we dat niet elk ontbrandingsproces hetzelfde is. Hoe dat proces verloopt, hangt af van het soort cellen – elk merk heeft namelijk een andere chemische samenstelling – de dichtheid van de accu en het materiaal van de behuizing. En duidelijk was ons nu ook dat je een accubrand niet kunt blussen maar moet beheersen. Daarmee hadden we kennis in huis die nog niemand had.”
294 bar drukopbouw
Wat de mannen het meest verraste, was de enorme druk die bij een accubrand wordt opgebouwd. Wanneer een 18650-cel in een stalen koker wordt gestopt komt er bij de explosie een druk vrij van 294 bar. Dick van de Steeg: “Hoe sterk je een accu-opslag ook maakt, die druk kun je nooit ín de opslag houden. Je moet dus naast een ijzersterke opslag ook een manier vinden om de druk ‘af te laten’.”
Via Gransier de tweewielermarkt op
Battery Control gaat haar Battery-box via groothandel Gransier aan de fietsenwinkel brengen. Dick van de Steeg over de reden van deze samenwerking: “We zochten een partner die een groot netwerk in de branche heeft en met dezelfde mentaliteit als wij. De buitendienst van Gransier komt dagelijks bij fietsenwinkels over de vloer. Ze kennen de problematiek zoals de winkel die ervaart en kan het probleem van de accu-opslag gemakkelijk ter sprake en daarmee ons product onder de aandacht brengen. Vergis je niet in de vragen die winkels op dit moment hebben. De PGS37 geeft geen handvatten voor de opslag, een verzekeraar als Nationale-Nederlanden stelt via een preventierichtlijn eisen.”
Testen met de box lieten al snel zien dat een vierkante, gelaste doos niet sterk genoeg was. Het tweede concept kreeg een ronde vorm van zes mm dik staal: rond is sterker dan vierkant en heeft minder lasnaden, de achilleshiel van de opslag. Ook werd de deur extra sterk gemaakt met zware scharnieren en een stevige sluiting. Deze ronde opslag hield het, maar was weer niet te tillen.
Rond compartiment in vierkante stalen doos
Na in totaal 70 testen en tal van conceptmodellen rolde er een vierkant stalen model uit de werkplaats met daarin een rond compartiment voor twee accu’s. Een patrijspoortachtige, bolle deur sluit het compartiment af. Tussen deur en opslag zorgt een vuur- en drukvaste afdichting dat er geen giftige stoffen kunnen ontsnappen. In het hart van de achterwand zit een overdrukventiel dat bij een bepaalde drukopbouw – “hoeveel zeggen we niet, dat is het geheim van de smid” – de opgebouwde druk, de rook en daarmee de giftige stoffen een weg naar buiten geeft. Wanneer de druk onder een bepaald aantal bars komt, sluit het ventiel weer. Tijdens een brand zal de klep vele tientallen keren openen en sluiten omdat de brand niet wordt gestopt, maar beheersbaar blijft.
De afvoerpijp komt buiten uit óf voert – wanneer er geen mogelijkheid is voor een buitenafvoer – naar een filter dat de giftige stoffen uit de afgevoerde lucht haalt.
In de Battery-box is plek voor twee fietsaccu’s. In de XL-uitvoering van de box passen vier fiets- of twee scooteraccu’s.
Bij de Batter-box verdwijnt de accu in het ronde compartiment. Een lampje en akoestisch alarm waarschuwen wanneer de deur niet goed dicht zit.
Wanneer meerdere accu’s moeten worden opgeslagen, kunnen meerdere boxen aan elkaar worden gekoppeld.
Op de deur van de accu-opslag-box zit een sticker die verraadt hoe warm de Battery-box is. Dick van de Steeg: “Wanneer een accu voluit brandt is de temperatuur in de box tussen 800 en 1.200 graden, met uitschieters naar 1.500 graden. Deze warmtesticker voorkomt dat je je brandt.”
Direct onder het ronde compartiment zit een opening in de box waar twee laders in passen. Rechts ernaast bevinden zich twee stopcontacten. “De accu kan dus tijdens de opslag worden opgeladen. Daarbij wordt de kabel tussen de deur en het compartiment doorgevoerd.”
500 accubranden per jaar
Met de Battery-box richt Battery Control zich op de verschillende doelgroepen die lithium-accu’s opslaan: fietsenwinkels natuurlijk, maar ook maaltijdbezorgers, koeriersbedrijven, fietsverhuurders, hotels en zeker ook particulieren. Samen zijn ze goed voor 500 (geregistreerde) accubranden per jaar. In eerste instantie ligt de focus op fietsenwinkels en maaltijdbezorgers. Gemiddeld brandt er elke maand een pand van een maaltijdbezorger of fietsenwinkel af. Verzekeraar Nationale-Nederlanden becijferde dat een accubrand in een fietsenwinkel gemiddeld tot een schade van 800.000 euro leidt.
Het was ook Nationale-Nederlanden die als eerste verzekeraar – bij het nog altijd ontbreken van een wettelijk kader – een preventierichtlijn voor haar klanten opstelde om de gevolgen van de vele accubranden in te perken. Onderdeel van die preventierichtlijn is dat Nationale-Nederlanden een beperkt aantal accu-opslagsystemen adviseert aan haar klanten. De Battery-box is er één van.