איך מווסרים על ביטחון סוללות איחסון האנרגיה?

אחסון אנרגיה סוללות וסיכונים מהימור תרמי

הבנה של התפשטות תרמית במערכות סוללות ליתיום-יון

הימור תרמי הוא עדיין סיכון הבטחה החמור ביותר עבור סוללות ליתיום-יון בטריות אחסון אנרגיה , אשר מתרחש כאשר ייצור החום חורג מהקצב של פיזור החום במהלך הפעלה. האפקט הדומינו מתחיל ב-160-210° צלזיוס עבור וריאציות NMC (ניקל מנגן קובלט), אך קופץ ל-270° צלזיוס עבור LFP (ליתיום ברזל פוספט) בשל מבנה כימי יציב יותר בגביש (מחקר מעבדתי של צד שלישי, 2025). שלושה גורמים אפשריים מנהיגים את ניתוח הכשלון:

• נזק מכאנלי כתוצאה ממ удар או לחיצה
• שימוש חשמלי לרבות טעינה יתר או קצר חשמלי
• מתח תרמי שמעבר למסדרות הפעלה

ה-2024 דוחי מחקר מחקר מצא כי חימום צדדי ממהר את הpropagation ב-34% מהר יותר מחימום אנכי במערכות מרובות תאים, עם טמפרטורות שיא שמעל 800°C במהלך כשלונות קסקטיים. עיצובים מודולריים עם מבדלי איטור אש עכשוויים מושכים את סף הטמפרטורה הקריטי ב-12–18 דקות, ונותנים זמן תגובה חיוני למערכות הבטחה.

אסטרטגיות לכיבוי שריפות להתקנות BESS

מערכות מודרניות לאחסון אנרגיה באkkוּמוּלָטוֹרים (BESS) משתמשות בפרוטוקולים מרוכבים למניעת שריפה המשלבים אמצעים פסיביים ואקטיביים:

1. מחיצות אש פסיביות בעזרת סיבי חרסינה או מצעים נפוחים תומדים 1,200 מעלות צלזיוס למשך 90 דקות ומעלה
2. מערכות פיקוז גז מסבכות את תוצרי השריפה החוצה מהמודולים שלא נפגעו
3. תאים מופרדים מצמצמות את זמינות החמצן כדי לדכא את הבעירה

ניתוח שיאים משנת 2025 חשף כי התקנות עם זיהוי עשן משולב וקירור נוזלי הפחיתו את מספר ה Thermal events ב-78% בהשוואה למודלים מוקרים באוויר. ריחוף תואם לתקן NFPA 855 (3 רגל בין מודולים) מפחית סיכונים של התלקחות צולבת על ידי зам slowing קצב העברת החום מתחת ל-0.8°C/שנייה.

מקרה לדוגמה: ניתוח אירוע שריפת סוללה משנת 2023

שריפת מערכת אגירת הסוללות (BESS) במقياس שירות ציבורי בשנת 2023 הדגישה פערים חשובים בעיצוב כאשר פריקה עצמית חריגה בשלושה מודולי NMC יצרה הצטברות חום שאינה מזוהה. מסקנות עיקריות מהניתוח הפורנזי:

• חיישני הטמפרטורה היו בעלי השהייה של 22 שניות בדיווח על סף קריטיים
• קירות אש לא היו בעלי עמידות נגד קורוזיה מספקת בסביבות לחות
• responders לשעת חירום נדרשו הכשרה מיוחדת כדי להתמודד עם שריפות המבוססות על ליתיום

סימולציות לאחר התרחשות הראו שהחלפת פרוטוקולי השבתת חירום יכלה להגביל את הנזק ל-11% מהמתקן במקום 63% אבדן בפועל. אירוע זה הקדים את חובת הרגולציה ב-14 מדינות בארצות הברית לפקחי טמפרטורה דו-נתיביים ובדיקות תרמיות רבעוניות באמצעות צילום תרמי.

אחסון אנרגיה סוללות פרוטוקולי בדיקת ביטחון

שיטות בדיקת אש בקנה מידה גדול לפי תקן UL 9540A

שיטות ביטחון מודרניות הוחלו בטריות אחסון אנרגיה מבוסס על מבחני שריפה סטנדרטיים כגון UL 9540A, ומבוסס על הערכות סיכון לשריפה הכוללות מודלים בסיסיים להתקדמות של תגובת שרשרת הרווחת טרמית והתרחשות של תרחישים קיצוניים כגון כשלון סדרתי של מתקשי סוללת האנרגיה. תקן UL 9540A המעודכן (2025) מאפשר הערכה של טכנולוגיות חדשות יותר כגון סוללות נתרן-יון ומבטיח סקירת סיכון לשריפה מחמירה. לדוגמה, תוצאות הבדיקה מציינות האם ההתקנות מצריכות תאי שריפה או אוורור לשליטה בפליטת גזים. וכעת, כימית הפקק היא קטגוריה רחבה יותר, המשקפת את ההתקדמות הכללית בתעשייה לאגירת האנרגיה.

דרישות הערכת קיימנות CSA C800-2025

תקן CSA C800-2025, שהותאם בעזרת קוד(Argonne), הוא תקן התאום לרכב סוללות ונותן דגש על שיפור דרישות לעמידות מוגזמת בסוללות תוך התחשבות בדרישות עמידות מכאנית ואקלימית. בדיקות כוללות יותר מ-2,000 שעות של מחזור טמפרטורה סימולטיבי, רעידת ויברציה השווה לתנאי רעידת אדמה באזור 4, חשיפה לחום באיכות מתקדמת בריכוז 95% יחסית לחות. הם מאשרים שבמקרים קיצוניים של סוללות לא יהיה דליפת אלקטרוליט בתנאי מזג אוויר קיצוניים שזה חשוב במיוחד בשכונות חוף או אזורי סיכון לרעידות אדמה.

תהליך אישור של גורם שלישי לייצוב ESS

מוסדות אישור עצמאיים מאשרים מערכות איחסון אנרגיה באמצעות ביקורות רב-שלביות המותאמות לתקנים NFPA 855 ו-IEC 62933. תהליך זה כולל:

• ניתוח חומרי רמה נמוכה (למשל שלמות הפרדה כביסה)
• בדיקת עומס מערכת מלאה בטולראנס מתח של ±15%
• הערכות אבטחה סייבריות למערכות ניהול סוללות מחוברות לענן

מאמתים מבצעים ביקורי מפתיע במכונים כדי להבטיח עמידה מתמדת, כאשר 93% מהבוחנים הכושלים נובעים מקלייברציה לא תקינה של חיישני טמפרטורה (דוח אבטחת ESS לשנת 2024).

אחסון אנרגיה סוללות מאפייני בטיחות בעיצוב

מערכות הבטיחות משולבות ככדי ליצור ביטוח בטיחות לאגירת האנרגיה הגבוהה של הסוללות נגד ריצה תרמלית באמצעות אמצעי הנדסה רב-רמי. חדשנות מרכזיות צומחות משלושה תחומים namely, מערכת ניהול סוללה מתקדמת (BMS) למעקב בזמן אמת, הרכב אלקטרוליט מונע אש, ואדריכלות מודולרית למיקום התקלות. יחדיו, עקרונות העיצוב הללו מגבירים את היכולת של המערכות להתמודד עם שגיאות מקומיות, ומקבלות את הסבירות לכשלון קטסטרופלי.

אדריכלי מערכת ניהול סוללה מתקדמת (BMS)

מערכות BMS מתקדמות משתמשות באלגוריתמים חיזוי כדי לעקוב אחרי רמות הסוללה, טמפרטורת הפנים וה-Soc. חלק מהפעולה הוא זיהוי מוקדם של חריגים, כמו למשל: טעינה מוגזמת או לחץ תרמי, ומעוררת כיבוי פרואקטיבי של המודולים המושפעים לפני שהירידה בתפקוד מתחילה, ככל ש적licable. ה canervention בזמן אמת מאפשרת למנוע מצבים בהם בעיות מקומיות יובילו לאירועי חום ב всей המערכת, דבר בעל חשיבות רבה להתקנות גדולות.

יש סדנה

התקדמויות משמעותיות נעשו בכימיה של אלקטרוליטים enfasis על אלקטרוליטים שمانועים מאש באופן טבעי, אשר לא רק עוצרים בעירה אלא גם замדים את התפשטות האש. עדכון מחקר בנושא בטיחות סוללות לשנת 2024 חשף תכנונים של סוללות מוצק employing שימוש בגישה של הפחתת אלקטרופילים כדי לרצוד את האלקטרוליטים ולמנוע היווצרות של צמחיית ליתיום. אסטרטגיה זו מביאה לתוצאה של יעילות קולומבית של 99.9% ומחזור חיים של 10,000 שעות עם סיכון מצומצם לדלקת.

עיצוב מודולרי להפרדת תקלות ו containment

תצורות סוללה מודולריות מחלקות תאים ליחידותทน אש המופרדות על ידי מכשורים תרמיים. אם יתרחש ריצה תרמית, עיצוב זה מגביל את הנזק למודול שבו התרחשה, ומונע התפשטות בין היחידות. באמצעות הפרדת התקלות, המערכות שומרות על פעילות חלקית במהלך תיקונים - מקטינות השבתות ומאפשרות החלפת רכיבים ממוקדת מבלי להפסיק את הפעילות לחלוטין.

סוללות איחסון אנרגיה עומדות בדרישות תקן NFPA 855

מרחקי בטחון ודרישות האריזה

ומכאן נובע, ש-‏NFPA 855 מחייב מרווח מינימלי של שלושה רגל בין יחידות ESS לבין הקיר הקרוב ביותר, כדי לעזור ngăn את התפשטות השרפה התרמית. המרווחים הללו יכולים להימנע על ידי ביצוע בדיקות בקנה מידה מלא של מכשורים בעלי עמידות אש ופתרונות אימות ידועים. מובילי תחום החלו לזנוח פלסטיק FR בער לועזת פלדה מegered עם דירוג UL 94 V-0, כדי לעזור להפחית את סיכן העברת חום ב-40–60% בהשוואה לעיצובים ללא דירוג.

דרישות של מערכות גילוי עשן ומערכות אוורור

מערכות גילוי עשן מתקדמות חייבות להפעיל אזעקה תוך 30 שניות מזיהוי חלקיקים, בהתאם להנחיות NFPA 72. עיצובי האוורור מכוונים לדיול גזים דליקים כמו פלואוריד מימן, ודורשים 12–15 החלפות אוורור בשעה במרחבים סגורים. סקירת תחום משנת 2023 הראתה שאוורור תקין מפחית את סיכן הצטברות גזים ב-60% בתרחישים של ריצה תרמית.

אימוץּן של סטנדרטים להגנה משרפה ברמות המדיניות

נכון להיום, 23 מדינות דורשות עמידה בתקן NFPA 855 להתקנות סוללות בקנה מידה של מערכת חשמל, וכן מחויבות מדינות כמו מישיגן וקליפורניה לבצע ניתוחי סיכון עצמאיים ייחודיים לאתר עבור حرائق שיתקיימו אחרי 2023. הנפגעות הכי קשות: דוח הביטחון הארצי לשנת 2024 מדווח כי 89% מהפרויקטים החדשים עוקפים את הדרישות המינימליות של NFPA באמצעות חומת אש כפולה, וכמו כן מערכות כיבוי אוטומטיות. קליפורניה, ועוד עשר מדינות, השלימו את תבניות התכנון ל-2025, עם אישורים קפדניים יותר לאיחסון אנרגיה בערים.

תכנון תגובה לשעת חירום עבור סוללות אכסון אנרגיה

פרוטוקולים לבניית שיתוף פעולה עם departמנט האש עבור حرائق BESS

חוקים להתמודדות עם שריפות במערכות איחסון אנרגיה של סוללות (BESS) נחוצים כדי לאפשר תגובה מוצלחת לשעת חירום. יש לפתח תוכניות טרום-אינצידנט על ידי הסוכנויות, הכוללות אסטרטגיות ספציפיות לכיבוי התפרצות תרמלית, פרוטוקולי ניתוק חשמלי ואמצעי יישור מים עבור כל כימיה של ליתיום-יון. תרגילים שיתופיים בין המפעיל והכוחות המ responders הראשונים ידריכו היכן ממוקמים דלתות הסוללה ומנחות ניתוק הסוללה. בנוסף, יש לשלב מערכות שיתוף מידע בזמן אמת בין מערכות הניטור של המתקן למרכזי פיקוד incidents כדי לתמוך בפעילות לבקרת אירועים תרמיים.

אסטרטגיות להפחתת השפעת בריאות הציבור

סיכוני בריאות הציבור במקרי BESS מוצגים ככלי אטום רב-שכבתי לייצור גז רעיל ופליטת חלקיקים. הנעה אסטרטגית ומדידת האטמוספרה יוצרים אזורי נטיה המונעים מהקהילה. תוכניות פינוי חייבות לקחת בחשבון את דגם הפיזור (כיוון הרוח וכימיה של הסוללה). פרויקטים כמו שיתוף הפעולה הבינלאומי לבטיחות יון-ליתיום עובדים על יצירת אמצעי איטום מתקדמים עבור חבילת סוללות פגועה. הנחיות אלו תורמות לשליטה ארוכת טווח באיכות האוויר לאחר התקרית באמצעות דגימות סביבתיות ואמצעי פיקוח רפואי.

שאלות נפוצות

מהו סף טרמי בסוללות איחסון האנרגיה?

סף טרמי הוא סיכון לבטחה הנוגע לסוללות ליתיום-יון, אשר מתרחש כאשר ייצור החום עוקף את היכולת לפזר אותו, מה שמוביל לאפקט דומינו בתוך המערכת של הסוללה.

איך ניתן למנוע סף טרמי במערכות איחסון האנרגיה?

בריחה תרמלית ניתנת למניעה באמצעות עיצובים מודולריים עם מבדלי דלק כיבוי, מכBarrierי אש פסיביים, תאים מחולקים ומערכות תצפית בזמן אמת דרך מערכות ניהול סוללות מתקדמות.

אילו תקנים ביטחוניים רלוונטיים לסוללות אגירת אנרגיה?

NFPA 855 ,UL 9540A ו- CSA C800-2025 הם תקנים ביטחוניים מרכזיים להקפדה עליהם, תוך דגש על בדיקות אש, דרישות לעמידות ועל פרקטים של התקנה נכונה

מהן האסטרטגיות העיקריות למניעת התפשטות שרפה במערכות אגירת אנרגיה?

מערכות אגירת אנרגיה משתמשות באמצעים פאסיביים ואקטיביים כגון מכשורי אש, מערכות פינוי גזים וכיסויים בעלי דירוג אש כדי להכיל שרפות ולהגביל נזקים

איזו תפקידה של מערכת מתקדמת לניהול סוללות בשמירה על הבטחה?

מבנים מתקדמים של מערכת BMS משתמשים אלגוריתמים חיזוייים למעקב אחרי פרמטרים קריטיים, ומעוררים כיבוי פרואקטיבי כדי למנוע אירועים תרמיים במערכת כולה