Kako se osigurava sigurnost baterija za pohranu energije?

Sklonjenje energije Baterije i rizici termalnog izbijanja

Razumijevanje termalne propagacije u sustavima litij-ionskih baterija

Termalno izbijanje još uvijek je najozbiljniji problem sigurnosti kod litij‐ionskih baterije za pohranu energije , što se događa kada stvaranje topline premašuje brzinu hlađenja tijekom rada. Ovaj efekt lavine započinje pri 160-210°C za NMC (nikal-mangan-kobalt) varijante, dok skakuće na 270°C za sigurnije LFP (litij željezni fosfat) zbog stabilnije kemijske strukture kristala (Studija neovisnog laboratorija, 2025.). Tri moguća uzročnika upravlja analizom otkaza:

• Mehanička oštećenja uslijed udarca ili kompresije
• Električno preopterećenje uslijed pretjeranog punjenja ili kratkog spoja
• Toplinski napon koji premašuje radne granice

The 2024 Znanstveni izvještaji studija je utvrdila da zagrijavanje s boka ubrzava širenje za 34% brže u odnosu na vertikalno zagrijavanje u sustavima s više ćelija, pri čemu temperature dostižu vrhunac veći od 800°C tijekom kaskadnih kvarova. Modularne konstrukcije s separatorima otpornim na vatru sada odlagaju dostizanje kritičnih temperatura 12 do 18 minuta, što pruža važno vrijeme reakcije za sigurnosne sustave.

Strategije za suzbijanje požara kod instalacija BESS-a

Suvremeni sustavi za pohranu energije u baterijama (BESS) koriste višeslojne protokole zaštite koji kombiniraju pasivne i aktivne mjere:

1. Pasivne vatrozidne prepreke keramička vlakna ili ekspandirajuće prevlake izdržavaju 1.200°C više od 90 minuta
2. Sustavi ispuštanja plina preusmjeravaju nusprodukte termalnog bijega od neozlijeđenih modula
3. Kompartimentalizirane kućice ograničavaju dostupnost kisika za potiskivanje izgaranja

Analiza referentnih vrijednosti iz 2025. godine pokazala je da instalacije s integriranom detekcijom dima i tekućim hlađenjem smanjuju toplinske incidente u punoj mjeri za 78% u usporedbi s zračnim hlađenjem. Razmještanje u skladu s NFPA 855 (3 stope između modula) dodatno minimizira rizik od prijenosa vatre usporenjem brzine prijenosa topline ispod 0,8°C/sek.

Studija slučaja: Analiza incidenata vatre u baterijama iz 2023.

Požar velikog BESS sustava iz 2023. istaknuo je ključne nedostatke u projektiranju kada je abnormalno samopražnjenje u tri NMC modula pokrenulo neotkriveno nakupljanje topline. Ključni nalazi iz forenzičke analize:

• Senzori temperature imali su kašnjenje od 22 sekunde u prijavljivanju kritičnih graničnih vrijednosti
• Protupožarna pregrada nije imala dovoljnu otpornost na koroziju u okruženjima s visokom vlagom
• Hitnim službama trebano je posebno obučavanje za rukovanje požarima temeljenim na litiju

Simulacije nakon incidenta pokazale su da bi ažurirani protokoli hitnog isključivanja mogli ograničiti štetu na 11% objekta, umjesto stvarnih 63% gubitka. Ovaj događaj ubrzao je regulativne obaveze za dvostruko mjerenje temperature i kvartalne inspekcije termalnim vizualizacijama u 14 američkih saveznih država.

Sklonjenje energije Baterije Protokoli sigurnosnog testiranja

UL 9540A Metodologije velikih požarnih testova

Suvremene prakse sigurnosti primijenjene na baterije za pohranu energije temelje se na standardnim ispitivanjima požara, poput UL 9540A, temelje se na procjeni rizika od požara koja uključuje osnovne modele širenja lančane reakcije termalnog izbijanja i pojave najgoreg slučaja kao što je kaskadno otkazivanje uređaja baterijskog modula. Novo ažurirani UL 9540A (2025) omogućuje evaluaciju novih tehnologija poput natrijevih baterija i osigurava strog pregled rizika od požara. Na primjer, rezultati testova ukazuju na to trebaju li instalacije kućišta otporna na požar ili ventilaciju za kontrolu emisije plinova. A sada je kemija powerpacka šira kategorija, što odražava opći napredak u industriji pohrane energije.

CSA C800-2025 Zahtjevi za procjenu trajnosti

CSA C800-2025, za koji je kod razvijen u Argonneu, je pripadajući standard za vozila s baterijama i fokusira se na poboljšane zahtjeve trajnosti za baterijske sustave uz povećan naglasak na mehaničku i okolišnu izdržljivost. Testiranje uključuje 2000+ sati 'simuliranog' termičkog cikliranja, vibracijski stres ekvivalentan uvjetima zone seizmičke aktivnosti 4, te izloženost vlagi prema najnovijim standardima pri 95% RH. Potvrđuje da će kod kućišta baterija doći do curenja elektrolita u ekstremnim vremenskim uvjetima, što je posebno važno u obalnom području ili područjima izloženim riziku od potresa.

Proces certifikacije treće strane za pouzdanje ESS-a

Neovisna tijela za certifikaciju verificiraju sustave za pohranu energije kroz višefazne revizije usklađene sa standardima NFPA 855 i IEC 62933. Taj proces uključuje:

• Analizu materijala na razini komponente (npr. integritet separatora otpornog na zapaljenje)
• Testiranje stresa punog sustava u radu pri toleranciji napona ±15%
• Procjene sigurnosti u oblasti kibernetičke sigurnosti za baterijske sustave upravljanja povezane s oblakom

Certifikatori provode inspekcije objekata bez najave kako bi osigurali trajnu usklađenost, pri čemu je 93% neuspješnih revizija posljedica nepravilne kalibracije senzora temperature (Izvještaj o sigurnosti ESS 2024).

Sklonjenje energije Baterije Sigurnosna rješenja u dizajnu

Sigurnosni sustavi ugrađeni su u dizajn radi osiguranja visoke razine sigurnosti pohrane energije od termalnog izbijanja putem višerazinskih tehničkih mjera. Ključne inovacije potječu iz triju područja: napredni sustav upravljanja baterijama (BMS) za online nadzor, sastav elektrolita otporan na plamen i modularna arhitektura za lokalizaciju grešaka. Zajedno, ova načela dizajna povećavaju otpornost sustava na lokalne pogreške i smanjuju vjerojatnost katastrofalnih otkaza.

Napredne arhitekture sustava upravljanja baterijama (BMS)

Savremeni BMS sustavi koriste prediktivne algoritme za praćenje naponskih stanja na razini ćelija, unutarnje temperature i SoC-a. Flick, kao dio njihove operacije, prepoznaje odstupanja u ranoj fazi, poput primjera: prekomjernog punjenja ili termičkog stresa, te aktivira proaktivno isključivanje utječnih modula prije nego što dođe do značajnog pogoršanja, po potrebi. Ova intervencija u realnom vremenu omogućuje izbjegavanje da lokalni problemi izazovu termičke incidente na cijelom sustavu, što je posebno važno za velike instalacije.

Proboji u znanosti o materijalima u pogledu elektrolita otpornih na zapaljenje

Izuzetni napredi u hemiji elektrolita postignuti su fokusom na inherentno vatrostalnim elektrolitima, koji ne samo da otporni na zapaljenje već i usporavaju širenje vatre. Ažuriranje istraživanja o sigurnosti baterija za 2024. godinu otkrilo je koncept čvrsto-stanje dizajna koji koristi pristup redukciji elektrofila za imobilizaciju elektrolita i smanjenje litijum dendrita. Ova strategija rezultira korištenjem 99,9% kolutne efikasnosti i trajanja ciklusa od 10.000 sati smanjujući opasnost zapaljenja.

Modularan dizajn za izolaciju i sadržavanje grešaka

Modularne konfiguracije baterija dele ćelije u jedinice otporne na vatru koje su odvojene termalnim barijerama. U slučaju termičkog kaša, ovaj dizajn ograničava štetu na modul porekla, sprečavajući širenje na druge jedinice. Izolacijom grešaka, sistemi zadržavaju djelimičnu funkcionalnost tokom popravki – smanjujući vrijeme nedostupnosti i omogućavajući ciljanu zamjenu komponenti bez potrebe za punim isključenjem.

Baterije za skladištenje energije u skladu sa NFPA 855

Razmaci za prohodnost i specifikacije kućišta

U skladu s tim, NFPA 855 zahtijeva minimalnu udaljenost od tri stope između ESS jedinica i najbliže stijene kako bi se spriječila propagacija termalnog bijega. Ove udaljenosti mogu biti smanjene korištenjem punih testova vatrostalnih barijera i potvrđenih opcija ublažavanja. Vodeći proizvođači u industriji usvojili su čelična kućišta s UL 94 V-0 ocjenama, te su se udaljili od zapaljivih FR plastika kako bi smanjili rizik prijenosa topline za 40–60% u odnosu na dizajne bez ocjena.

Zahtjevi za sustav detekcije dima i ventilacije

Napredni sustavi detekcije dima moraju aktivirati alarme unutar 30 sekundi nakon detekcije čestica, prema smjernicama NFPA 72. Dizajni ventilacije fokusirani su na razrjeđivanje zapaljivih plinova poput fluoridnog vodika, uz zahtjev od 12–15 promjena zraka na sat u zatvorenim prostorima. Studija iz 2023. godine pokazala je da pravilna ventilacija smanjuje rizik od nakupljanja plina za 60% u scenarijima termalnog bijega.

Primjena standarda zaštite od požara na razini saveznih država

Trenutno 23 države zahtijevaju NFPA 855 za baterijske instalacije velikih razmjera, a i Michigan i Kalifornija također propisuju neovisne analize specifičnih rizika na lokaciji za požare koji se dogode nakon 2023. Najteže pogodjeni: Prema Izvješću o nacionalnoj sigurnosti iz 2024., 89% novih projekata sada nadmašuje minimalne standarde NFPA-a korištenjem dodatnih protupožarnih zidova i automatskih sustava gašenja. Kalifornija, a tucet država donijelo je konačne verzije za 2025., s jačim odobrenjima urbanih ESS sustava.

Planiranje hitnih reakcija kod baterijskih sustava za pohranu energije

Protokoli za usklađivanje vatrogasnih službi za požare BESS sustava

Pravila za gašenje požara kod sustava za pohranu energije u baterijama (BESS) nužna su kako bi se omogućila uspješna intervencija u hitnim situacijama. Agencije bi trebale razviti planove prije incidenta s konkretnim taktikama za potiskivanje termalnog bijega, postupcima električnog izoliranja i strategijama primjene vode za različite kemije litij-ionskih baterija. Zajedničke vježbe operativaca i sustavnih operatora gdje vatrogasci uče gdje se nalaze vrata baterijskog sustava i prekidači baterije. Potrebno je uključiti izmjenu informacija u stvarnom vremenu između sustava za nadzor objekata i centara za upravljanje incidentima u okviru komunikacijskih struktura kako bi se pomoglo koordinirati aktivnosti zaštite od termalnih događaja.

Strategije ublažavanja utjecaja na javno zdravlje

Opasnosti za javno zdravlje u incidentima BESS-a prikazuju se kao višeslojna kontejnerska zaštita za toksične plinove i emisiju čestica. Strategijsko ventiliranje i praćenje atmosfere uspostavljaju zone isključenja kako bi se zaštitile zajednice. U planovima evakuacije treba uzeti u obzir modele disperzije oblaka (smjer vjetra i kemijski sastav baterija). Projekti poput globalne suradnje u području sigurnosti litij-ionskih baterija rade na stvaranju boljih metoda za kontrolu oštećenog baterijskog sustava. Ove smjernice preferiraju dugoročnu kontrolu kvalitete zraka putem naknadnog uzorkovanja okoliša i mjera nadzora zdravlja.

FAQ odjeljak

Što je termalni bijeg kod baterija za pohranu energije?

Termalni bijeg je sigurnosni problem kod litij-ionskih baterija koji nastaje kada proizvodnja topline premašuje hlađenje, što izaziva efekt lavine unutar baterijskog sustava.

Kako se može spriječiti termalni bijeg u sustavima za pohranu energije?

Termalni kaos se može spriječiti modularnim dizajnima s vatrostalnim separatorima, pasivnim protupožarnim barijerama, kompartmentaliziranim kućištima i stvarnim praćenjem putem naprednih sustava za upravljanje baterijama.

Koji sigurnosni standardi su relevantni za baterije za pohranu energije?

NFPA 855, UL 9540A i CSA C22.2 No. 800-2025 važni su sigurnosni standardi za usklađenost, s naglaskom na ispitivanje požara, zahtjeve za izdržljivost i pravilne postupke instalacije.

Koje su glavne strategije zaštitne protiv požara kod sustava za pohranu energije?

Sustavi za pohranu energije koriste pasivne i aktivne mjere poput protupožarnih barijera, sustava za ispuštanje plina i protupožarnih kućišta kako bi spriječili požar i ograničili štete.

Koju ulogu igra napredno upravljanje baterijama u osiguravanju sigurnosti?

Napredni BMS arhitekturi koriste prediktivne algoritme za praćenje kritičnih parametara, pokrećući proaktivna isključenja radi prevencije termalnih događaja na razini cijelog sustava.