Magazynowanie energii w akumulatorach to jeden z najszybciej rozwijających się segmentów komercyjnej energii słonecznej i jeden z najbardziej rygorystycznie regulowanych pod kątem bezpieczeństwa przeciwpożarowego. Kilka głośnych pożarów BESS w latach 2018–2022 skłoniło organy regulacyjne i ubezpieczycieli do znacznego zaostrzenia wymogów. Zrozumienie niekontrolowanej ucieczki termicznej i warstw zabezpieczeń wymaganych, aby temu zapobiec, jest teraz niezbędne dla każdego dewelopera, EPC lub właściciela aktywów współpracującego z BESS.

Co to jest ucieczka termiczna?

Ucieczka termiczna to samoprzyspieszający proces nagrzewania w ogniwie akumulatora litowo-jonowego. Kiedy ogniwo przekracza bezpieczną temperaturę roboczą — zwykle jest to spowodowane przeładowaniem, wewnętrznym zwarciem, ciepłem zewnętrznym lub uszkodzeniem mechanicznym — egzotermiczne reakcje chemiczne wewnątrz ogniwa generują ciepło szybciej, niż ogniwo jest w stanie je rozproszyć. Temperatura szybko rośnie, powodując dalsze reakcje w pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego.

W temperaturach ogniwa powyżej około 80–100°C (w zależności od składu chemicznego) rozpoczyna się rozkład warstwy interfazy stałego elektrolitu (SEI). Powyżej 130–150°C topienie separatora powoduje wewnętrzne zwarcia. Powyżej 180–270°C (w zależności od składu chemicznego katody) z katody uwalnia się tlen, który zapala pary elektrolitu. Rezultatem jest gwałtowny, szybko rozwijający się pożar, który jest niezwykle trudny do ugaszenia za pomocą konwencjonalnej gaśnicy wodnej.

Niekontrolowana propagacja ciepła między komórkami – gdy ciepło z jednej uszkodzonej komórki wyzwala komórki sąsiednie – jest najniebezpieczniejszym rodzajem awarii w ciasno upakowanym BESS. Awaria pojedynczego ogniwa może w ciągu kilku minut kaskadowo objąć cały moduł, stojak lub kontener.

LFP vs NMC: chemia ma znaczenie dla bezpieczeństwa

Chemia fosforanu litowo-żelazowego (LFP) jest znacznie bezpieczniejsza niż NMC (niklowo-manganowo-kobaltowa) w przypadku magazynowania stacjonarnego:

Wszystkie komercyjne produkty Sungrow BESS wykorzystują chemię LFP — zgodnie z konsensusem branżowym, że LFP to odpowiedni środek chemiczny do magazynowania stacjonarnego, komercyjnego i na skalę użytkową, gdzie bezpieczeństwo i trwałość cyklu są ważniejsze od gęstości energii.

Obrona w głębi: cztery warstwy bezpieczeństwa przeciwpożarowego BESS

Warstwa 1: Ochrona na poziomie ogniwa (system zarządzania baterią)

BMS monitoruje napięcie, temperaturę i stan naładowania każdego ogniwa w czasie rzeczywistym. Egzekwuje ograniczenia operacyjne — maksymalne/minimalne napięcie ładowania, odcięcie rozładowania, limity temperatury — i odłącza akumulator w przypadku przekroczenia dowolnego limitu. Dobrze wdrożony BMS jest najskuteczniejszym pojedynczym środkiem bezpieczeństwa w BESS.

Warstwa 2: wykrywanie gazu i wczesne ostrzeganie

Ucieczka termiczna uwalnia fluorowodór (HF), tlenek węgla i lotne związki organiczne, zanim rozwinie się pożar. Detektory gazu wczesnego ostrzegania umieszczone w obudowie akumulatora mogą wykryć te gazy prekursorowe na kilka minut przed zapłonem, uruchamiając automatyczne wyłączenie i alarm. Normy IEC 62933-5-2 i NFPA 855 wymagają wykrywania gazu w komercyjnych obudowach BESS. Wczesne wykrywanie gazu jest prawdopodobnie najważniejszym dodatkiem zapewniającym bezpieczeństwo po BMS — zapewnia czas na automatyczne wyłączenie przed rozprzestrzenianiem się niekontrolowanej temperatury.

Warstwa 3: Tłumienie pożaru

Pożarów litu nie można ugasić za pomocą konwencjonalnego tłumienia CO₂ lub suchego proszku — do schłodzenia ogniw poniżej progu, aby reakcja egzotermiczna trwała, wymagana jest woda. Nowoczesne systemy przeciwpożarowe BESS wykorzystują:

Warstwa 4: Umiejscowienie i odległości separacji

Normy NFPA 855 i IEC określają minimalne odległości separacji pomiędzy urządzeniami BESS oraz pomiędzy BESS a zajmowanymi budynkami. Kontenerowy BESS do zastosowań zewnętrznych (najpopularniejsza konfiguracja komercyjna) zazwyczaj wymaga:

O co zapytać dostawcę BESS