Die elektrochemische Energiespeicherung ist ein neues Produkt, für das noch keine ausgereiften Erfahrungen vorliegen. Wenn die Spannung auf 110 kV ansteigt, steigen auch die Unfallwahrscheinlichkeit und -gefahr erheblich.
Sicherheitsrisiken bei der Energiespeicherung sind nach wie vor der wichtigste Faktor, der die Entwicklung einschränkt.
Weltweit gibt es über 7,000 Energiespeicherkraftwerke. Öffentlichen Berichten zufolge ereigneten sich seit 70 über 2018 Sicherheitsunfälle im Bereich der Energiespeicherung, wobei die Sicherheitsausfallrate bei etwa 1.52 % liegt. Unfälle können während der Installation, der Fehlerbehebung und des Betriebs auftreten.

Teslas Lithium-Ionen-Megapack verursacht während Test in australischem 300-MW-ESS dreitägigen Brand

Brand in Solaranlage in Hongseong betrifft EV-Batterien von LG Energy Solution
Probleme mit Speicherkraftwerken
Es gibt nicht genügend Erfahrungen im gesamten Lebenszyklusmanagement von großen Lithium-Ionen-Energiespeicherkraftwerken.
- Die Wahl der richtigen Ausrüstung ist nicht einfach
- Der Bau guter Energiespeicher ist nicht einfach
- Es ist nicht einfach, ein Kraftwerk sinnvoll zu nutzen
Das Energiespeichersystem weist eine hohe Ausfallrate und eine mangelhafte Betriebskonsistenz auf und kann weder Sicherheit noch Wirtschaftlichkeit garantieren.
Thermisches Durchgehenverhalten einer Lithium-Ionen-Batteriezelle
Mechanismus von Sicherheitsproblemen bei Lithium-Ionen-Batterien – Batteriezelle:
Die Zersetzung der SEI-Membran (Solid Electrolyte Interface), die zu einer erheblichen exothermen Zersetzung des Elektrolyten auf der Elektrodenoberfläche führt, ist die grundlegende Ursache für den Anstieg der Batterietemperatur und das anschließende thermische Durchgehen.
Gasemissionen bei der Verbrennung:
Hauptbestandteile: Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff
Andere Komponenten: Methan, Ethan, Propan, Isobutan, Butan, Isopentan, Hexan, Ethylen, Propylen, Benzol, Toluol, Benzyl usw.
Viele dieser Gase sind brennbar. Bei der Brandbekämpfung muss darauf geachtet werden, dass die Gase abgedichtet sind und die Explosionsgefahr, die bei plötzlichem Öffnen entstehen kann, unter Kontrolle gehalten wird. Einige sind giftig, daher müssen Feuerwehrleute ihren Schutz verstärken.
Hauptanzeige:

Abbildung 1:
(a) Schematische Darstellung der SEI-Membranbildung auf der negativen Graphitelektrode;
(b) Thermodynamik der SEI-Membranbildung an positiven und negativen Elektroden, wobei μe-, Anode und μe-, Kathode die elektrochemischen Potentiale der negativen bzw. positiven Elektroden darstellen. Das stabile Fenster des Elektrolyten ist die Energiedifferenz zwischen LUMO und HOMO, bezeichnet als Eg;
(c) Qualitative Beschreibung der Kettenreaktion während des thermischen Durchgehens.
Unfallanalyse:
Teslas viktorianisches Großbatterie-Energiespeicherprojekt in Australien
Unfallursache:
Unmittelbare Ursache: Ein Leck im Flüssigkeitskühlsystem der MP-1-Batteriespeichereinheit führte zu einem Lichtbogen innerhalb des Batteriemoduls, was ein thermisches Durchgehen der Lithium-Ionen-Batterie zur Folge hatte, in der Folge ein Feuer ausbrach und sich ausbreitete.
Ausschlaggebende Faktoren:
MP-1 wurde an diesem Tag nicht für Online-Tests in Betrieb genommen, was eine Fernüberwachung der Daten unmöglich machte. Darüber hinaus waren das Telemetriesystem, die Fehlerüberwachung und die elektrische Sicherheitsausrüstung aufgrund der Verwendung eines Schlüsselschalters deaktiviert oder arbeiteten nur mit eingeschränkter Funktionalität.
Aufgrund der Windgeschwindigkeit breitete sich das Feuer von MP-1 auf MP-2 aus. Da die oberste Schicht aus Kunststoff bestand, drang das Feuer durch das Entlastungsventil der obersten Schicht in MP-2 ein und löste einen thermischen Durchbruch und eine anschließende Ausbreitung innerhalb von MP-2 aus.

Versteckte Gefahren entdecken und beheben
Behebung versteckter Gefahren: Die Batterie-Fertigkabine ist nicht mit einem explosionsgeschützten Belüftungssystem ausgestattet
Versteckte Gefahr 1:
Die Brandschutzeinrichtungen sind nicht wie erforderlich konfiguriert und funktionieren nicht ordnungsgemäß.
Jeder Batterieschrank muss mit einem Brandschutzsystem ausgestattet sein, das aus zwei explosionsgeschützten Ventilatoren besteht. Das Abluftvolumen der beiden Ventilatoren zusammen beträgt für eine Minute nicht weniger als das Volumen des Behälters.
Explosionsgeschützte Belüftungssysteme sind eine notwendige Voraussetzung für die Konstruktion von Energiespeicherschränken. Sie dienen zum Abführen brennbarer Gase wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid, die bei der Batteriespeicherung entstehen, und verhindern die Ansammlung von Gasen, die zu Explosionen oder Personenschäden führen könnten. Normalerweise bestehen diese Belüftungssysteme aus Einlass- und Auslassöffnungen und sind mit Brandüberwachungssystemen verbunden.
Versteckte Gefahr 2:
Der Kabelkanal, der den Geräteraum der Lithiumbatterie mit der Außenwelt verbindet, ist nicht ausreichend branddicht oder unzureichend abgedichtet.
Darüber hinaus entspricht der Brandschutzabstand innerhalb der Gebäude der Energiespeicher nicht den relevanten technischen Standards.
Sanierungsplan:
- Die Öffnungen in Rohrleitungen und Kabelkanälen sollten mit feuerfesten Dichtungsmaterialien, die der Norm GB23864 entsprechen, dicht verschlossen werden.
- Wenn der Brandschutzabstand nicht ausreicht, müssen Brandschutzwände installiert werden. Die Länge und Höhe der Brandschutzwände muss den Umriss der vorgefertigten Abteile um jeweils 1 Meter überschreiten.
Versteckte Gefahr 3:
Im Gerätefach der Lithiumbatterien fehlen Temperatur-, Rauch- und brennbare Gasdetektoren, oder die brennbaren Gasdetektoren lösen die Sicherungen auf Fach- und Clusterebene nicht aus, aktivieren das Belüftungssystem nicht oder weisen Fehlfunktionen auf.
Lösung: Mithilfe von brennbaren Gasdetektoren lassen sich Wasserstoff-, Kohlenmonoxid- und VOC-Konzentrationen im Lithium-Ionen-Batterieraum erkennen.
Basierend auf einer mehrstufigen Alarmlogik können sie das Belüftungssystem, das Energiespeichersystem und die Feuerlöschausrüstung vernetzt steuern, um die Ansammlung von brennbaren und explosiven Gasen zu verhindern und Brand- und Explosionsunfälle zu vermeiden.
Gemäß dem Schaltplan des Brandschutzsystems können brennbare Gasdetektoren parallel zu den Temperatur- und Rauchmelderkreisen installiert werden und Signale an das Brandschutzsystem senden, um diese Funktion zu erfüllen.
Versteckte Gefahr 4:
Austreten von Elektrolyt aus der Lithiumbatterie oder Erwärmung der Anschlusskabel. Die Temperatursammelpunkte der Batterie im elektrochemischen Energiespeicher des Umspannwerks sind nicht auf Einzelzellenebene verteilt, und dem Batteriemanagementsystem fehlen Funktionen zur Überwachung der Schutztemperatur und der Temperaturanstiegsrate.
Sanierungsplan:
Die Temperatursammelpunkte innerhalb der Batteriemodule an den Bau- und Betriebsstationen betragen weniger als die Hälfte der Anzahl der einzelnen Zellen. Zur Behebung müssen alle Batteriemodule und Batteriemanagementsysteme zur Neuproduktion an das Werk zurückgeschickt werden. Es wird empfohlen, diese Anforderung in die Abnahmekriterien für neu gebaute elektrochemische Energiespeicher aufzunehmen.
Zum Schutz der Temperatur und der Überwachung der Temperaturanstiegsrate können einige Hersteller dies durch Software-Upgrades erreichen.
Versteckte Gefahr 5:
Geräte mit Lithiumbatterien werden in dicht besiedelten Gebieten, in Gebäuden, in denen Menschen leben oder arbeiten, oder in anderen beengten Räumen installiert, auf Gebäudedächern, wo Brandbekämpfungs- und Rettungseinsätze nicht möglich sind, oder in der Nähe von Lagerbereichen für brennbare und explosive Materialien.
Sanierungsplan:
Wenn der Brandschutzabstand nicht ausreicht, müssen Brandschutzwände installiert werden. Die Länge und Höhe der Brandschutzwände muss den Umriss der vorgefertigten Abteile um jeweils 1 Meter überschreiten.
Wenn die Installation von Firewalls oder die Durchführung von Rettungsmaßnahmen nicht möglich ist, kann eine Einstellung des Betriebs in Erwägung gezogen werden.
Versteckte Gefahr 6:
Der Batteriesystemstromkreis ist nicht mit Gleichstrom-Leistungsschaltern, Trennschaltern und anderen Unterbrechungs- und Schutzeinrichtungen ausgestattet, und der Batteriecluster ist nicht mit Leistungsschaltern auf Clusterebene (oder Schützen, Relais) ausgestattet.
Sanierungsplan:
Fügen Sie nach Bedarf Gleichstrom-Leistungsschalter, Trennschalter und andere Unterbrechungs- und Schutzeinrichtungen hinzu und fügen Sie den Batterieclustern Leistungsschalter auf Clusterebene (oder Schütze, Relais) hinzu.
Versteckte Gefahr 7:
Für das Batteriemanagementsystem (BMS) liegt kein Typprüfbericht einer Stelle mit CMA/CNAS-Prüfqualifikation vor, oder der Typprüfbericht stimmt nicht mit den auf dem Typenschild des Produkts angegebenen Spezifikationen und Modellen überein.
Sanierungsplan:
Wenn der Typprüfbericht nicht mit dem Produktmodell vor Ort übereinstimmt, sollte der entsprechende Produkttypprüfbericht ergänzt werden. Wenn kein Typprüfbericht vorliegt, sollte die Energiebranche über nationale CMA- und CNAS-Zertifizierungsstellen für die Eignungsprüfung von Energiespeichern verfügen, um einen Bericht zu prüfen und auszustellen.
Versteckte Gefahr 8:
Schutzfunktionen wie Überspannung, Unterspannung, Überstrom, Isolation und Übertemperatur fehlen im Batteriemanagementsystem oder sind fehlerhaft ausgeführt. Auch abgestufte Alarmsignale oder Auslösebefehle können fehlen.
Sanierungsplan:
Um diese Probleme zu beheben, sollten gezielte Hardware-Ersatzteile oder Software-Upgrades durchgeführt werden.
Versteckte Gefahr 9:
Die Schalteinrichtung am Netzanschlusspunkt des Speicherkraftwerkes weist keine erkennbaren Schaltpunkte auf.
Sanierungsplan:
Gezielter Um- und Ausbau der Netzanschlusspunkte
Versteckte Gefahr 10:
Für die Batterie liegt kein gültiger Typprüfbericht und kein Stichprobenprüfbericht für die Energiespeicherbatterie vor, oder für die in der Staffel verwendete Leistungsbatterie wurden keine Leistungstests und keine spezielle Sicherheits- und Qualitätsbewertung durchgeführt.
Sanierungsplan:
Typprüfungen und Stichprobenprüfungen sollten von Prüfstellen mit nationalen CMA- und CNAS-Qualifikationen für Energiespeicherprüfungen in der Energiebranche durchgeführt und Berichte herausgegeben werden.
Versteckte Gefahr 11:
Die Betriebs- und Instandhaltungsleitung versäumt es, mindestens einmal jährlich die Betriebskennzahlen der Speicherkraftwerke zu bewerten, Maßnahmen zur Betriebssicherheit vorzuschlagen und deren Umsetzung zu überwachen.
Behebungsprogramm:
Die Betriebs- und Instandhaltungsleitung ist verpflichtet, mindestens jährlich eine Bewertung der Betriebskennzahlen des Speicherkraftwerks vorzunehmen, gezielte Maßnahmen zur Betriebssicherheitssteuerung und -kontrolle vorzuschlagen und umzusetzen.
Versteckte Gefahr 12:
Im Energiespeicherkraftwerk gibt es keine Betriebsabläufe, Notfallpläne und Entsorgungspläne vor Ort.
Sanierungsplan:
Bitten Sie die Managementeinheit, Betriebsverfahren, Notfallpläne und Pläne zur Entsorgung vor Ort zu ergänzen und zu verbessern
Versteckte Gefahr 13:
Für das von der Gesellschaft investierte Energiespeicherkraftwerk liegt keine Projektgenehmigung vor.
Sanierungsplan:
Die lokalen Energiebehörden sollten neue Registrierungs- und Management-Zertifizierungsdokumente für Energiespeicherprojekte einholen
Versteckte Gefahr 14:
Das vom Unternehmen investierte Energiespeicherkraftwerksprojekt wurde vom Brandschutz nicht geprüft und genehmigt (oder eingereicht)
Sanierungsplan:
Kommunizieren Sie mit der örtlichen Wohnungs- und Baubehörde oder den zuständigen Behörden und reichen Sie die Unterlagen bei ihnen ein, oder bitten Sie eine professionelle Agentur für Brandschutzbewertungen, einen Bericht zur Sicherheitsbewertung der Energiespeicherung auszustellen, und fördern Sie die Einbeziehung von Energiespeichergeräten in Umspannwerke, die der Kontrolle wichtiger Brandschutzeinheiten unterliegen.
Zusammenfassung:
Der Energiespeicher-Batterieschrank ist kein einfaches Produkt mit niedriger Schwelle. Neben dem Preis, der den meisten Menschen Sorgen bereitet, sind Qualität und Sicherheit tatsächlich die wichtigsten Aspekte. Sobald ein Sicherheitsunfall auftritt, führt dies nicht nur zu wirtschaftlichen Verlusten, sondern kann auch zu Opfern (endlose Klagen) und großem Schaden für das Firmenimage führen.
HIITIO ist ein Unternehmen, das als Hersteller von Relais, Leistungsschalter, Sicherung und andere elektrische Komponenten. Wir sind in Bezug auf Schutz und Sicherheit viel professioneller als die meisten Hersteller.
Darüber hinaus erfüllen wir strikt sämtliche Brandschutzauflagen und komplette Lüftungskonzepte, um die maximale Sicherheit unserer Nutzer zu gewährleisten.