Hoće li se zapaliti baterije za skladištenje energije u domaćinstvu?

Stvarna stopa incidenata - stavljajući rizik u perspektivu

Prije nego što se upustimo u uzroke i hemiju, vrijedno je uzemljiti razgovor u stvarne brojke.

Američka komisija za sigurnost potrošačkih proizvoda (CPSC) je dokumentirala relativno mali broj incidenata pohranjivanja kućnih baterija godišnje u poređenju sa ukupnom instaliranom bazom. Globalne instalacije sistema za skladištenje energije u stambenim domaćinstvima premašile su 50 GWh u 2023. prema BloombergNEF-ovom Energy Storage Monitoru - koji predstavlja milione pojedinačnih jedinica raspoređenih u domovima širom svijeta. Ozbiljni požari koji rezultiraju oštećenjem strukture broje se u stotinama globalno godišnje, a ne na hiljade.

Za kontekst: Američka vatrogasna administracija procjenjuje da sušilice rublja uzrokuju otprilike 2.900 požara u kući godišnje samo u Sjedinjenim Državama. Mašine za pranje sudova čine oko 400. Incidente na pohranjivanju baterija u stambenim objektima, u cijeloj zemlji, su samo djelić tih brojeva - i taj dio se smanjuje kako se standardi proizvoda poboljšavaju i-vodeći proizvodi na tržištu prelaze na sigurniju hemiju.

To nije razlog da se odbaci rizik. To je razlog da se to tačno shvati, a ne da se reaguje na naslove.

Gdje i kada se dogodi većina incidenata

Kada su istraživači i istražitelji požara analizirali incidente sa skladištenjem baterija u stambenim zgradama, pojavljuje se dosljedan obrazac. Incidenti se grupišu oko nekoliko specifičnih scenarija:

Početna instalacija i prvi ciklusi punjenja, gdje se greške u ožičenju ili neispravne jedinice manifestiraju rano

Sistemi instalirani bez dozvola ili stručnih elektro radova

Proizvodi bez priznatih sigurnosnih certifikata, posebno od proizvođača koji preskaču neovisno testiranje kako bi smanjili troškove

Jedinice instalirane u okruženjima koja redovno prelaze opseg nazivne radne temperature baterije

Australsko vijeće za čistu energiju, koje je objavilo detaljne izvještaje o incidentima za svoje tržište, otkrilo je da je značajan dio incidenata u pohranjivanju energije u domaćinstvima u Australiji uključivao sisteme koji nisu imali potrebnu certifikaciju ili su bili instalirani na lokacijama koje nisu-usklađene.

Procijenjeni uzroci incidenata skladištenja kućnih baterija:

Izvor: Kompozitna analiza zasnovana na bazama podataka o incidentima CPSC, CEC Australije i EPRI.

Thermal Runaway - Osnovni mehanizam

Svaki požar litijumske baterije, bilo da se to dogodi u pametnom telefonu, električnom vozilu ilikućno skladište električne energijesistema, slijedi isti osnovni redoslijed. To se zove termalni bijeg, a razumijevanje u jednostavnim terminima čini ostatak ovog članka mnogo lakšim za praćenje.

Evo šta se događa: nešto pokreće nenormalnu količinu topline unutar ćelije baterije - unutrašnji kratki spoj, stanje prepuna, probijanje ili ekstremna vanjska vrućina. Ta lokalizirana toplina uzrokuje razgradnju unutrašnje kemije ćelije, što oslobađa više topline. Ta dodatna toplota uzrokuje daljnji kvar. Proces postaje samo-ojačavajući - svaki korak pogoršava sljedeći korak - sve dok ćelija ne dostigne temperaturu na kojoj ispušta gasove, zapali se ili u teškim slučajevima pukne.

Opasni dio je da kada toplinski bijeg počne u jednoj ćeliji, može se proširiti na susjedne ćelije. Jedna neispravna ćelija može izazvati kaskadni kvar na cijelom baterijskom modulu ako sistem nije dizajniran da ga zadrži.

Pet stvari pokreću termalni bijeg u stambenim baterijskim sistemima:

Prekomjerno punjenje - gura bateriju preko sigurnog napona

Prekomjerno{0}}pražnjenje - drenaža ispod sigurnog poda napona, oštećujući hemiju ćelije

Fizičko oštećenje - probijanje, udar ili kompresija stvara unutrašnji kratki spoj

Prekomjerna temperatura okoline - iznad nominalnog raspona baterije koja ubrzava unutrašnju degradaciju

Defekti u proizvodnji - unutrašnjih neravnina na pločama elektroda ili kontaminirani elektrolit koji uzrokuju spore unutrašnje kratke spojeve

Niski-Proizvodi - The Biggest stvarni faktor rizika

Od svih varijabli koje određuju da li je kućni sistem za pohranu električne energije siguran, kvalitet proizvoda je najvažniji - i najteže ga je procijeniti na osnovu fotografije na listi proizvoda.

Pravilno dizajniran sistem za skladištenje energije u domaćinstvu uključuje sistem upravljanja baterijama (BMS) koji aktivno prati napon ćelije, temperaturu i struju u realnom vremenu. Kada se bilo koji parametar približi nesigurnom pragu, BMS intervenira: zaustavlja punjenje, aktivira hlađenje, isključuje opterećenje ili pokreće kontrolirano isključivanje. Ovo je primarna tehnička odbrana od toplotnog bijega u normalnim radnim uvjetima.

Sistem bez funkcionalnog BMS-a - ili sa BMS-om koji nije pravilno testiran - nema značajnu zaštitu od prekomjernog punjenja, prekomjernog-pražnjenja ili termičkih događaja. Sama hemija baterije pruža određenu pasivnu zaštitu, ali sama po sebi nije dovoljna.

To je razlog zašto proizvodi dolaze od necertificiranihkućno skladište električne energijeproizvođač koji je smanjio troškove preskakanjem nezavisnog testiranja sigurnosti predstavljaju nesrazmjeran udio dokumentiranih incidenata. Uštede su stvarne i vidljive unaprijed. Sigurnosni nedostatak je nevidljiv sve dok nije.

Greške pri instalaciji koje stvaraju rizik

Čak i pravilno certificiran proizvod može stvoriti rizik ako je nepravilno instaliran. Najčešći faktori rizika-vezani za instalaciju uključuju:

Greške u ožičenju - pogrešne veze terminala stvaraju otporne vruće tačke koje stvaraju toplinu tokom vremena

Kablovi premale veličine - posebno na DC ožičenju između baterije i invertera, gdje čak i mali otpor na struji od 150 W ili većim stvara značajnu toplinu

Neadekvatna ventilacija - baterijskih sistema u zatvorenim prostorima bez protoka zraka može se samo-zagrijati tokom ciklusa punjenja

Pogrešna lokacija - instalacija na direktnoj sunčevoj svjetlosti, u blizini peći ili bojlera, ili u prostorima koji redovno premašuju temperaturne granice

Ovo nisu egzotični načini kvara. Pojavljuju se dosljedno u istragama nakon{1}}incidenata i u potpunosti se mogu izbjeći uz licenciranu instalaciju i odgovarajuću procjenu lokacije.

Razumevanje šta znači hemijska razlika

Ne ponašaju se sve litijumske baterije na isti način pod termičkim stresom. Hemija - konkretno kako je materijal katode strukturiran - određuje koliko je baterija stabilna kada stvari krenu po zlu, i na kojoj temperaturi postaje vjerovatno da će termalni bijeg biti vjerovatno.

Poređenje kemijske sigurnosti baterija:

Referentne temperature zasnovane na NREL režimima kvara baterije i analizi efekata i podacima ispitivanja IEC 62619.

Zašto je LFP postao sigurnosni standard za skladištenje energije u domaćinstvu

Hemijska razlika je važna iz jednostavnog razloga: LFP baterije su termički stabilne na temperaturama koje bi izazvale katastrofalni kvar u NMC ili NCA ćelijama.

LFP katodna struktura (kristalna struktura olivina) oslobađa kiseonik mnogo manje lako kada se zagreje u poređenju sa slojevitim oksidnim katodama koje se koriste u NMC i NCA. Oslobađanje kiseonika je ono što čini paljenje litijumskih baterija tako intenzivnim - da je to u suštini unutrašnje gorivo za reakciju sagorevanja. Uklonite taj mehanizam za oslobađanje kisika i dramatično ćete smanjiti ozbiljnost bilo kojeg termalnog događaja.

Zbog toga je majorskladište električne energije u domaćinstvuProizvođači sistema su uglavnom prebacili svoje proizvode za stanovanje na LFP hemiju u posljednje tri godine, i zašto većina nezavisnih istraživača sigurnosti i tijela za sertifikaciju favorizira LFP za stambene aplikacije. NREL-ova analiza incidenata na stambenim baterijama konzistentno je otkrila da su NMC-hemijske baterije uključene u teže termičke događaje od LFP ekvivalenta.

Šta "sigurnije" ne znači - Važna ograničenja čak i za LFP

LFP nije vatrootporan. U dovoljno ekstremnim uslovima - teškog prepunjavanja, produženog izlaganja spoljašnjoj toploti iznad 300 stepeni ili značajnog fizičkog oštećenja - LFP ćelije i dalje mogu da pokvare i proizvode toplotu i dim.

Iskreno uokvirivanje je ovo: viša temperatura okidača LFP-a pruža mnogo širu sigurnosnu marginu od drugih hemikalija litijuma, a njegovo ponašanje pri sagorijevanju kada pokvari je znatno manje ozbiljno. U kombinaciji sa BMS koji ispravno funkcioniše i ispravnom instalacijom, zasnovanom na LFP-kućno skladište električne energijesistem ima izuzetno malu vjerovatnoću požara u normalnim uslovima rada.

LFP hemija sama po sebi ne garantuje sigurnost. LFP hemija plus testirani BMS plus ispravna instalacija i odgovarajuća sertifikacija su vrlo blizu.

Ključni certifikati za kućne sisteme za pohranu energije

Ovdje mnogi kupci prave kritičnu grešku. Nisu svi sertifikati jednaki, a tvrdnja o "usaglašenosti" sa standardom nije isto što i da ste bili nezavisno testirani i sertifikovani prema tom standardu.

Poređenje certifikata za pohranu baterija u stambenim objektima:

Razlika između "na listi" i "usklađenih"

Proizvod koji je na listi UL fizički je testiran od strane UL laboratorija i pojavljuje se u UL-ovoj javno pretraživoj bazi podataka proizvoda. Možete pogledati. Broj certifikata će biti tamo.

Proizvod opisan kao "usaglašen sa UL 9540" ili "zadovoljava zahtjevima UL 9540" možda nije učinio ništa više od internog pregleda standarda. Nema nezavisnog testa. Nema laboratorije. Nema broja na listi.

Ova razlika je od ogromnog značaja kada se ocenjuje bilo koji proizvod za skladištenje energije u domaćinstvu. Prije kupovine - ili prije nego što prihvatite predloženi sistem od instalatera - zatražite broj certifikata i provjerite ga sami u relevantnoj bazi podataka. Baza podataka UL-a je javno pretraživa na ul.com. Baza podataka IEC certifikata nalazi se na iecee.org.

Kada tražite dokumentaciju od proizvođača skladišta električne energije u kućanstvu, tražite posebno dokument sa listom certifikata, a ne stranicu proizvoda. Svaki legitimni proizvođač sa stvarnim sertifikatima će to obezbediti bez oklijevanja.

Zašto neki proizvodi u potpunosti preskaču testiranje

Nezavisno testiranje sigurnosti košta i oduzima vrijeme. Ispitivanje širenja požara prema UL 9540A je posebno skupo i zahtijeva specijalizirane objekte za ispitivanje. Proizvodi proizvođača koji se prvenstveno natječu po cijeni često u potpunosti preskaču ove testove.

Smanjenje troškova se prenosi na kupce kao niža cijena naljepnice. Smanjenje rizika koje ti testovi predstavljaju jednostavno izostaje. Ovo nije hipotetička zabrinutost -, to je dokumentovani obrazac u većini ozbiljnih istraga incidenta sa skladištenjem stambenih baterija.

Najbolje i najgore lokacije za ugradnju kućnih baterija

Gdje postavite kućni sistem za pohranu električne energije ima direktan utjecaj na njegove performanse i njegovu sigurnost. Najvažniji faktor okoline je radna temperatura.

Većina LFP stambenih baterijskih sistema je ocenjena za radni temperaturni opseg od približno 0 stepeni do 45 stepeni (32 stepena F do 113 stepeni F). Garaža u Phoenixu, Arizona, ljeti rutinski doseže 60 stepeni + bez HVAC-a. Vanjski ograđeni prostor na direktnoj sunčevoj svjetlosti u Queenslandu, Australija, doživljava slične uvjete. Instaliranje baterijskog sistema u okruženju koje redovno premašuje svoja termička ograničenja nije greška u konfiguraciji - to je sigurnosni rizik.

Vodič za lokaciju ugradnje:

Zahtjevi za čišćenje i odvajanje od požara

Većina sigurnosnih standarda navodi minimalne razmake između kućišta baterija i zapaljivih materijala. AS/NZS 5139 u Australiji, na primjer, zahtijeva minimalne razmake koji se razlikuju ovisno o dizajnu zaštite od požara kućišta. Rezultati ispitivanja UL 9540A informišu koliko je potrebno razdvajanje između više baterijskih jedinica u instalaciji sa više{4}} jedinica.

Ovo nisu prijedlozi. To su brojevi koje su modeliranje i testiranje požara utvrdili kao neophodne da bi se spriječilo širenje požara od jedne jedinice do susjednih struktura.

Detekcija požara u blizini baterijskog sistema

Instaliranje odgovarajuće detekcije požara u blizini Vašegskladište energije u domaćinstvusistem se snažno preporučuje bez obzira na to zahtijeva li ga vaša jurisdikcija.

Toplotni detektori reaguju na porast temperature, a ne na dim, što ih čini prikladnijim za prostore za skladištenje baterija gdje termalni događaj može proizvesti toplinu prije vidljivog dima. U većim instalacijama ili više{1}}porodičnim situacijama, kombinovani detektori topline i dima pružaju bolju pokrivenost.

Neke jurisdikcije počinju zahtijevati detekciju gasa u blizini sistema za skladištenje baterija zbog gasova koje određene hemije baterija mogu ispustiti tokom nenormalnog rada. Provjerite zahtjeve lokalnih građevinskih propisa za vašu instalaciju.

Rani znaci upozorenja koje nikada ne biste trebali zanemariti

Sistemi upravljanja baterijama u pravilno dizajniranim kućnim sistemima za skladištenje električne energije upozorit će vas prije nego što se razviju najozbiljnije situacije. Ali postoje i fizički znakovi upozorenja koje vrijedi znati:

Neuobičajena toplota - spoljašnjost kućišta baterije je primetno toplija od uobičajene tokom ili nakon punjenja

Neobičan miris - slatkast ili oštar hemijski miris u blizini sistema (ovo je ozbiljan znak upozorenja i na njega treba odmah reagirati)

Vidljiva deformacija - oticanje ili ispupčenje kućišta baterije

Ponovljeni zaštitni alarmi - BMS koji se stalno aktivira zbog-isključenja temperature vam govori da nešto nije u redu sa okruženjem instalacije ili samom jedinicom

Promjene performansi sistema - iznenadni pad upotrebljivog kapaciteta ili nemogućnost dostizanja punog punjenja

Nemojte odbaciti ponovljene alarmne događaje tako što ćete resetovati sistem i nastaviti dalje. Istražite uzrok.

Šta učiniti ako sumnjate na termalni bijeg

Ako primijetite znakove aktivnog termičkog kvara - dim, vrućina, proširenje kućišta ili miris koji se stalno pojačava -, odgovor je isti bez obzira na marku sistema ili hemiju:

Odmah evakuisati sve stanare iz zgrade

Pozovite hitne službe - ne pokušavajte sami riješiti ovo

Ako je bezbedno to učiniti bez približavanja bateriji izbliza, isključite glavni električni prekidač za sistem za skladištenje

Obavijestite susjede ako se nalazite u kući u nizu, stambenoj zgradi ili bilo kojoj građevini sa zajedničkim zidovima

Nemojte koristiti vodu direktno na litijumskoj bateriji, požar - voda može reagovati sa litijumom i pogoršati situaciju. Sačekajte vatrogasne službe sa odgovarajućim sredstvima za suzbijanje

Ostanite na sigurnoj udaljenosti - goreće litijumske baterije mogu proizvesti otrovne plinove

Osiguranje i dokumentacija

Polise osiguranja vlasnika kuće sve su specifičnije u vezi sa sistemima za skladištenje baterija. Neka pravila zahtijevaju obavještenje kada se instalira baterijski sistem. Neki zahtijevaju da sistem nosi priznate sigurnosne certifikate. Sistem instaliran bez dozvola ili korištenje proizvoda bez priznatih certifikata može dovesti do odbijenog zahtjeva ako dođe do incidenta.

Čuvajte kopije vaših odobrenja dozvola, certifikacijske dokumentacije sistema i licence instalatera. Ovi dokumenti vas štite ako ikada bude potrebno podnijeti zahtjev.

Ne-Sigurnosni zahtjevi koji se ne mogu pregovarati

Bez obzira da li procjenjujete sisteme od lokalnog instalatera ili ih nabavljate direktno od proizvođača kućnog skladišta električne energije, ovo su stavke koje nisu opcione:

Hemija baterije: LFP (litijum gvožđe fosfat) - uspostavljeni sigurniji izbor za stambenu upotrebu

Priznati certifikat: UL 9540 za SAD / CE i EN 50604-1 za Evropu / AS/NZS 5139 za Australiju - nezavisno testirano i navedeno, a ne samo traženo

Rezultati testa širenja požara UL 9540A - su sve potrebniji u američkim jurisdikcijama, bez obzira na to vrijedi tražiti

Integrirani BMS sa prepunjavanjem, preko-pražnjenjem, preko-temperaturom i zaštitom od kratkog-zaštita - potvrđeno kao testirano, a ne samo navedeno u specifikacijama

Raspon radne temperature usklađen je sa stvarnim temperaturnim profilom okruženja vaše instalacije

Broj potvrde koji se može nezavisno provjeriti u javnoj bazi podataka tijela koje je izdalo

Instalaciju od strane licenciranog električnog izvođača -, a ne osobe koja vam je prodala sistem osim ako posjeduje odgovarajuću licencu

Potpuna certifikacijska dokumentacija dostavljena pri kupovini - nije "dostupna na zahtjev", ali je stvarno dostavljena

Pitanja koja treba postaviti bilo kom dobavljaču ili proizvođaču

Ako ocjenjujete proizvode iz askladište energije u domaćinstvuproizvođača ili upoređujući opcije veleprodajnog snabdijevanja iz kućne tvornice za skladištenje električne energije, ova pitanja razdvajaju proizvođače koji mogu podržati svoje tvrdnje od onih koji to ne mogu:

Koji je vaš UL 9540 broj na listi / referenca CE certifikata. Mogu li to sada provjeriti

Da li je ovaj proizvod prošao kroz UL 9540A testiranje širenja požara. Možete li podijeliti izvještaj o testiranju

Kakva je hemija baterije? Je li to LFP

Da li je BMS integrisan ili eksterni? Koje parametre prati

Koji je garantni rok i ko pruža-usluge na licu mjesta ako dođe do kvara

Koji je nazivni raspon radne temperature

Možete li dati reference za završene instalacije pomoću ovog specifičnog proizvoda

Legitimnoskladište električne energije u domaćinstvuproizvođač sa originalnim sertifikatima će odgovoriti na sve ovo bez oklijevanja. Izbjegavajući ili nejasni odgovori na pitanja o certifikaciji su značajan signal.

Industrija skladištenja stambenih baterija je usred ciklusa značajnog poboljšanja sigurnosti, vođena nekoliko sila koje se spajaju u isto vrijeme.

Usvajanje UL 9540A se ubrzava. Nekoliko američkih saveznih država i lokalnih jurisdikcija prešlo je sa preporuke UL 9540A testiranja na zahtjeve kao uvjet za odobrenje dozvole za instalaciju. Ovo mijenja odluke o nabavci - sisteme bez UL 9540A testnih podataka je sve teže dozvoliti na ključnim tržištima.

LFP hemija postaje de facto standard. Glavni brendovi stambenih baterija koji su još uvijek nudili NMC-hemijske proizvode prije nekoliko godina uglavnom su prešli na LFP za svoje kućne linije proizvoda. Ovo je-poboljšanje sigurnosti na cijelom tržištu koje se dešava bez regulatornog pritiska, vođeno istinskim performansama i sigurnosnim prednostima kemije.

Upravljanje baterijom vođeno umjetnom inteligencijom prelazi sa premium funkcije na standardno uključivanje. Termalno-modeliranje u realnom vremenu, prediktivna analiza degradacije i detekcija anomalija koja označava neobične obrasce prije nego što postanu problemi sve su dostupniji u proizvodima srednjeg{3}}sloja za kućnu pohranu energije. Ovi sistemi mogu identificirati rane znakove problema sa ćelijama u razvoju i upozoriti vlasnike kuća i servisne timove prije nego što ručna inspekcija nešto otkrije.

Pooštravaju se zahtjevi za osiguranje od požara. Nekoliko velikih osiguravatelja u SAD-u i Australiji ažuriralo je svoje politike kako bi zahtijevale posebne certifikate kao uvjet pokrića za domove sa skladištem baterija. Ovo stvara pritisak na tržištu za usaglašenost sertifikacije koja dopunjuje regulatorne zahtjeve.

Putanja je jasno ka sigurnijim proizvodima, boljim standardima ugradnje i pouzdanijem nadzoru. Ali jaz između najboljih proizvoda na tržištu i najgorih i dalje je značajan, a posljedice odabira pogrešnog proizvoda ili pristupa instalaciji ostaju ozbiljne.

Požari za skladištenje električne energije kod kuće nisu mit. Rizik je stvaran. Ali rizik je također visoko koncentrisan u specifičnom skupu scenarija koji su uglavnom pod vašom kontrolom: proizvodi koje odaberete, ko ih instalira i gdje ih stavljate.

Pravilno certificirani LFP-sistem za pohranu energije u domaćinstvu, koji je instalirao licencirani električar na odgovarajućoj lokaciji, jedan je od sigurnijih električnih uređaja koje možete staviti u svoj dom - sa stopom požara koja je povoljnija u poređenju sa uređajima s kojima već živite bez razmišljanja.

Posao je u tome da budete sigurni da to zaista i dobijate: certificirani proizvod, licencirana instalacija, odgovarajuća lokacija. To je standard kojeg se vrijedi pridržavati, i to nije posebno visoka letvica kada znate šta da tražite.

Ako ocjenjujete sisteme i želite potvrditi koje certifikate proizvod zapravo nosi - ili ako tražite izvor za projekat i trebate

Kontaktirajte sada