Hannergrond

D'Energiekris huet d'Lithium-Ion Batterie Energielagerungssystemer (ESS) an de leschte Joren méi verbreet gemaach, awer et sinn och eng Rei geféierlech Accidenter ginn, déi zu Schied un Ariichtungen an der Ëmwelt, wirtschaftleche Verloscht, a souguer Verloscht vun Liewen. D'Ermëttlungen hu festgestallt datt och wann d'ESS Standards am Zesummenhang mat Batteriesystemer erfëllt huet, wéi UL 9540 an UL 9540A, thermesch Mëssbrauch a Bränn geschitt sinn. Dofir, Lektioune vu fréiere Fäll ze léieren an d'Risiken an hir Géigemoossnamen analyséieren, wäert d'Entwécklung vun der ESS Technologie profitéieren.

Fäll iwwerschaffen

Déi folgend resüméiert Accidentfäll vu grousser ESS ronderëm d'Welt vun 2019 bis haut, déi ëffentlech gemellt goufen.

D'Ursaachen vun den uewe genannten Accidenter kënnen als folgend zwee zesummegefaasst ginn:

1) En Echec vun intern Zell Ausléiser thermesch Mëssbrauch vun der Batterie an Modul, a schlussendlech bewierkt de ganze ESS Feier oder explodéieren.

Den Echec verursaacht duerch thermesch Mëssbrauch vun der Zell gëtt am Fong beobachtet datt e Feier gefollegt vun enger Explosioun. Zum Beispill sinn Accidenter vun der McMicken Kraaftstatioun zu Arizona, USA am Joer 2019 an der Fengtai Kraaftwierk zu Peking, China am Joer 2021 allebéid no engem Feier explodéiert. Esou Phänomen ass verursaacht duerch de Versoen vun enger eenzeger Zell, déi eng intern chemesch Reaktioun ausléist, Hëtzt fräigelooss (exothermesch Reaktioun), an d'Temperatur geet weider erop a verbreet sech op Zellen a Moduler, déi e Feier oder souguer eng Explosioun verursaacht. Den Ausfallmodus vun enger Zell gëtt allgemeng verursaacht duerch Iwwerbelaaschtung oder Kontrollsystemfehler, thermesch Belaaschtung, externe Kuerzschluss an intern Kuerzschluss (wat duerch verschidde Konditioune verursaacht ka ginn, wéi z. ).

Nom thermesche Mëssbrauch vun der Zell gëtt brennbare Gas produzéiert. Vun uewe kënnt Dir feststellen datt déi éischt dräi Explosiounsfäll déiselwecht Ursaach hunn, dat ass entflammbare Gas kann net fristgerecht entlooss ginn. Zu dësem Zäitpunkt sinn d'Batterie, de Modul an de Container Belëftungssystem besonnesch wichteg. Allgemeng Gase ginn aus der Batterie duerch den Auspuffventil entlooss, an d'Drockreguléierung vum Auspuffventil kann d'Akkumulation vu brennbare Gase reduzéieren. Am Modulstadium gëtt allgemeng en externe Fan oder e Kühldesign vun enger Schuel benotzt fir d'Akkumulation vu brennbare Gasen ze vermeiden. Schlussendlech sinn an der Containerstadium och Belëftungsanlagen a Iwwerwaachungssystemer erfuerderlech fir brennbar Gase ze evakuéieren.

2) ESS-Feeler verursaacht duerch extern Hëllefssystemfehler

En allgemenge ESS-Feeler verursaacht duerch en Auxiliary System Echec geschitt typesch ausserhalb vum Batteriesystem a kann zu Brennen oder Damp vun externen Komponenten féieren. A wann de System iwwerwaacht a fristgerecht reagéiert, wäert et net zu Zellfehler oder thermesche Mëssbrauch féieren. An den Accidenter vun der Vistra Moss Landing Power Station Phase 1 2021 an Phase 2 2022, Damp a Feier goufen generéiert well d'Feeler Iwwerwaachung an elektresch Feeler-sécher Apparater zu där Zäit während der Inbetriebungsphase ausgeschalt goufen a konnten net fristgerecht reagéieren . Dës Aart vu Flamverbrennung fänkt normalerweis vu baussen vum Batteriesystem un, ier se endlech op d'Innere vun der Zell verbreet, sou datt et keng gewalteg exothermesch Reaktioun a brennbare Gasakkumulatioun ass, an dofir normalerweis keng Explosioun. Wat méi ass, wann de Sprinklersystem an der Zäit kann ageschalt ginn, wäert et net vill Schued un der Ariichtung verursaachen.

De "Victorian Power Station" Feieraccident zu Geelong, Australien am Joer 2021 gouf duerch e Kuerzschluss an der Batterie verursaacht duerch e Kühlmëttel Leckage, wat eis drun erënnert op d'physesch Isolatioun vum Batteriesystem opzepassen. Et ass recommandéiert e gewësse Raum tëscht externen Ariichtungen an dem Batteriesystem ze halen fir géigesäiteg Amëschung ze vermeiden. De Batteriesystem soll och mat Isolatiounsfunktioun ausgestatt sinn fir externe Kuerzschluss ze vermeiden.

Géigemoossnamen

Vun der uewe genannter Analyse ass et kloer datt d'Ursaachen vun ESS Accidenter den thermesche Mëssbrauch vun der Zell an de Versoen vum Hëllefssystem sinn. Wann de Versoen net verhënnert ka ginn, da kann d'Reduktioun vun der weiderer Verschlechterung nom Blockéierungsfehler och de Verloscht reduzéieren. D'Géigemoossname kënnen aus de folgenden Aspekter berücksichtegt ginn:

Blockéierung vun der thermescher Verbreedung nom thermesche Mëssbrauch vun der Zell

Isolatiounsbarriär kann derbäigesat ginn fir d'Verbreedung vum thermesche Mëssbrauch vun der Zell ze blockéieren, déi tëscht den Zellen, tëscht de Moduler oder tëscht de Racken installéiert kënne ginn. Am Appendix vun NFPA 855 (Standard fir d'Installatioun vu stationären Energiespeichersystemer) fannt Dir och déi verwandte Ufuerderungen. Spezifesch Moossname fir d'Barriär ze isoléieren enthalen Kale Waasserplacken, Aerogel a Likes tëscht den Zellen.

E Feierdepressiounsapparat fir de Batteriesystem ka bäigefüügt ginn, sou datt et séier reagéiere kann fir de Feierunterdréckungsapparat ze aktivéieren wann thermesch Mëssbrauch an enger eenzeger Zell geschitt. D'Chemie hannert Lithium-Ion-Feiergefore féiert zu engem anere Brandschutzdesign fir Energiespäichersystemer wéi konventionell Feierbekämpfungsléisungen, déi net nëmmen d'Feier läschen, awer och d'Temperatur vun der Batterie reduzéieren. Soss wäerten déi exothermesch chemesch Reaktioune vun den Zellen weider optrieden an eng Neizündung ausléisen.

Extra Suergfalt ass och néideg wann Dir Feierläschermaterial auswielt. Wann d'Waasser direkt op de verbrenne Batteriebehälter gesprëtzt gëtt, kann eng brennbar Gasmëschung produzéieren. A wann d'Batteriegehäuse oder de Frame aus Stahl ass, wäert d'Waasser net thermesch Mëssbrauch verhënneren. E puer Fäll weisen datt Waasser oder aner Flëssegkeeten a Kontakt mat de Batterieklemmen och d'Feier verschäerfen kënnen. Zum Beispill, am Feieraccident vun der Vistra Moss Landing Kraaftstatioun am September 2021, hunn Berichter uginn datt d'Kühlschlauch an d'Päifverbindunge vun der Gare gescheitert sinn, wat Waasser op d'Batterieracke sprëtzen a schlussendlech d'Batterien kierzlech a Bogen verursaacht.

1.Timely Emissioun vu brennbare Gase

All déi uewe genannte Fallberichter weisen op Konzentratioune vu brennbare Gase als primär Ursaach vun Explosiounen. Dofir sinn Site Design a Layout, Gas Iwwerwaachung a Belëftungssystemer wichteg fir dëse Risiko ze reduzéieren. Am NFPA 855 Standard gëtt et erwähnt datt e kontinuéierleche Gasdetektiounssystem erfuerderlech ass. Wann e gewëssen Niveau vu brennbarem Gas (dh 25% vun LFL) festgestallt gëtt, fänkt de System d'Auspuffventilatioun un. Zousätzlech ernimmt den UL 9540A Teststandard och d'Ufuerderung fir Auspuff ze sammelen an déi ënnescht Grenz vu Gas LFL z'entdecken.

Nieft der Belëftung ass och d'Benotzung vun Explosiounsreliefplacke recommandéiert. Et gëtt am NFPA 855 ernimmt datt ESSe solle installéiert an ënnerhale ginn am Aklang mat NFPA 68 (Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting) an NFPA 69 (Standards on Explosion Protection Systems). Wéi och ëmmer, wann de System dem Feier an Explosiounstest entsprécht (UL 9540A oder gläichwäerteg), kann et vun dëser Ufuerderung befreit ginn. Wéi och ëmmer, well d'Testbedingunge net voll representativ fir déi richteg Situatioun sinn, ass eng Verbesserung vu Belëftung an Explosiounsschutz recommandéiert.

2.Feeler Präventioun vun Hëllefssystemer

Inadequater Software / Firmware Programméierung an Inbetriebungs- / Pre-Start Prozeduren hunn och zu der Victorian Power Station a Vistra Moss Landing Power Station Feier Tëschefäll bäigedroen. Am Victorian Power Station Feier war e thermesche Mëssbrauch initiéiert vun engem vun de Moduler net identifizéiert oder blockéiert, an d'Feier duerno gouf och net ënnerbrach. De Grond firwat dës Situatioun geschitt ass, ass datt d'Inbetriebnahme zu där Zäit net erfuerderlech war, an de System gouf manuell ausgeschalt, och Telemetriesystem, Fehler Iwwerwachung an elektresche Feeler-sécher Apparat. Zousätzlech war de Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) System och nach net operationell, well et 24 Stonnen gedauert huet fir Ausrüstungskonnektivitéit opzebauen.

Dofir ass et recommandéiert datt all Idle Moduler Apparater wéi aktiv Telemetrie, Feeler Iwwerwaachung an elektresch Sécherheetsapparater hunn, anstatt manuell iwwer e Sperrschalter auszeschalten. All elektresch Sécherheetsschutzgeräter sollen am aktive Modus gehale ginn. Zousätzlech sollten zousätzlech Alarmsystemer bäigefüügt ginn fir verschidden Noutfallsevenementer z'identifizéieren an ze reagéieren.

E Softwareprogramméierungsfehler gouf och an der Vistra Moss Landing Power Station Phasen 1 an 2 fonnt, well d'Startschwell net iwwerschratt gouf, gouf d'Batterieheizung aktivéiert. Zur selwechter Zäit mécht de Waasserleitungsverbindungsfehler mat der Leckage vun der ieweschter Schicht vun der Batterie d'Waasser fir de Batteriemodul zur Verfügung a verursacht dann Kuerzschluss. Dës zwee Beispiller weisen wéi wichteg et ass fir Software / Firmware Programméierung ze kontrolléieren an debugged virun der Startup Prozedur.

Resumé

Duerch d'Analyse vun e puer Feier Accidenter an Energie Stockage Gare, héich Prioritéit soll Belëftung an Explosioun Kontroll, adäquate Installatioun an Inbetreiungsprozeduren ginn, dorënner Software programméiere Schecken, déi Batterie Accidenter verhënneren kann. Ausserdeem soll e komplette Noutfallplang entwéckelt ginn fir mat der Generatioun vu gëftege Gasen a Substanzen ëmzegoen.