Jaká bezpečnostní certifikace potřebují vysokovýkonné lithiové baterie pro úložiště energie?

UL 1973: Základní certifikace bezpečnosti pro moduly a balíčky lithiových baterií

Rozsah platnosti, použitelnost a klíčové požadavky pro stacionární systémy akumulace energie

UL 1973 je hlavním bezpečnostním standardem v Severní Americe pro moduly a balíčky lithiových baterií určené pro stacionární aplikace, jako jsou systémy akumulace energie (ESS) a nepřerušitelné zdroje napájení (UPS). V podstatě ověřuje, zda jsou konstrukce odolné vůči běžným problémům, jako jsou elektrické poruchy, tepelné zátěže a potenciální požáry. Standard stanovuje několik důležitých požadavků, na které stojí za zmínku. Za prvé je nutná silná elektrická izolace, aby nedošlo k nebezpečnému obloukování v případě poruchy. Materiály musí být odolné proti vznícení a musí mít také vhodné uzavírací prvky. Mechanické části musí vydržet běžné vibrace a rázy vznikající během každodenního provozu. Tepelné řízení musí fungovat správně i v případě extrémních výkyvů teplot mimo normální rozsah. Certifikace podle UL 1973 znamená, že tyto baterie budou bezpečně fungovat v komerčních budovách a továrnách po celém světě. Navíc úspěšné absolvování tohoto testu je nezbytným předpokladem pro výrobce, než mohou usilovat o certifikaci vyšší úrovně, např. UL 9540 pro kompletní systémy.

Kritické testy zneužití: Přepnutí, zkrat, tepelné cyklování a mechanický náraz

Pro získání certifikace UL 1973 podstupují lithiové bateriové systémy přísné simulace zneužití zaměřené na napodobení nejhorších možných podmínek selhání. Mezi tyto testy patří:

• Přebíjení : Nabíjení nad bezpečné limity za účelem ověření účinnosti ochranného obvodu.
• Zkrat : Přímé spojení svorek za účelem posouzení omezení tepelného rozbehnutí.
• Tepelné cykly : Opakované vystavení teplotám od –20 °C do +60 °C za účelem vyhodnocení degradace výkonu.
• Mechanický ráz : Nárazy napodobující zátěž při přepravě nebo fyzické poškození.

Podle vydání normy z roku 2022 je pro úspěšné absolvování testu vyžadováno, aby nedošlo k žádnému požáru, výbuchu ani úniku elektrolytu – což dokazuje, že systém vydrží extrémní podmínky bez katastrofálního selhání.

UL 9540A: Validace šíření tepelného rozbehnutí v lithiových bateriových systémech

Protokol testování šíření požáru z buňky na celý systém a interpretace naměřených dat

Norma UL 9540A funguje tak, že zkoumá, jak se teplo šíří během poruch – od jednotlivých článků baterií až po kompletní systémy složené z několika modulů a jednotek. V podstatě testovací proces vytváří podmínky tepelného rozbehnutí (thermal runaway) řízeným způsobem, například přeplňováním baterií, způsobením zkratů nebo aplikací fyzického namáhání. Na každé úrovni tohoto procesu se ověřuje, zda systém dokáže poruchu lokalizovat, než se dále rozšíří. Pokud je šíření zastaveno v jakémkoli bodě hierarchie, není nutné testování dále pokračovat. Pokud se teplo šíří, technici měří například nárůst teploty, druh uvolněných plynů, částice, které mohou uniknout, a přesně jak dlouho trvá přenos poruchy mezi jednotlivými komponenty. Nejnovější verze z roku 2024 přinesla několik důležitých změn, včetně přísnějších standardů pro testování různých typů lithiových baterií za vysokých teplot a jasnějších pravidel pro určení, co je považováno za splnění požadavků a co za jejich nesplnění. Například jedna z nových požadavků stanovuje, že baterie musí být schopny zabránit šíření poruchy mezi články po dobu nejméně 60 minut, aby splnily bezpečnostní normy. Všechny tyto testy vedou k podrobným zprávám, které uvádějí číselné údaje o rychlosti šíření plamene, množství potenciálně toxického kouře, který může být uvolněn, a možnosti výbuchu. Tyto údaje jsou klíčové při tvorbě požárních předpisů místními úřady nebo při modelování potenciálních rizik v provozních zařízeních společností.

Jak norma UL 9540A informuje o návrhu bezpečných akumulátorových energetických systémů z hlediska požární bezpečnosti a strategiích zmírňování rizik

Data z testování podle normy UL 9540A hrají významnou roli při rozhodování inženýrů, která skutečně snižují riziko požáru ve skutečném světě. Při návrhu systémů odborníci analyzují údaje o přenosu tepla a rychlost šíření plamene, aby zjistili lepší způsoby konstrukce tepelných bariér, tvarování větracích otvorů a oddělení jednotlivých částí instalací tak, aby se jakákoli tepelná událost omezila nejvýše na jeden či dva moduly. Detektory plynů jsou nastaveny tak, aby spustily systémy potlačení požáru již dříve, než dojde k dosažení nebezpečných teplot, například nad 150 °C. Nejnovější aktualizace z roku 2024 výrazně posiluje bezpečnostní standardy pro zařízení instalovaná na střechách a v garážích, kde je prostor omezený a lidé nemají v případě poruchy v blízkosti budov možnost snadného úniku. Podle průmyslových statistik z minulého roku dochází v místech, která dodržují pokyny normy UL 9540A, přibližně o 74 % méně požárů než v místech, která tyto pokyny nedodržují. Hasiči také při plánování svého postupu při konkrétních událostech využívají tyto zprávy o šíření požáru. Inspektori pak všechny tyto informace využívají k ověření, zda instalace splňují požadavky normy NFPA 855 týkající se správného rozestupu a proudění vzduchu, čímž přeměňují teoretické hodnocení rizik na skutečná bezpečnostní opatření fungující přímo na místě.

IEC 62619 a EN 62619: Globální průmyslové normy pro bezpečnost lithiových baterií

Požadavky na výkon, odolnost vůči zneužití a shodu pro komerční aplikace systémů akumulace energie (ESS)

Norma IEC 62619 spolu se svou evropskou obdobou EN 62619 stanovuje základní bezpečnostní požadavky pro průmyslové lithiové baterie používané v systémech stacionárního ukládání energie (ESS). Tyto mezinárodně uznávané pokyny vyžadují, aby baterie fungovaly spolehlivě i za provozního zatížení. To zahrnuje udržení jejich kapacity po násobném cyklování a tepelnou stabilitu až při teplotách kolem 60 °C. Normy dále specifikují, jak baterie musí odolávat různým formám zneužití prostřednictvím standardizovaných zkoušek. Například musí odolat přepětí při 1,5násobku své maximální nabíjecí úrovně, přežít vnější zkrat s odporem nižším než 100 miliohmů, odolat mechanickým tlakovým silám vyšším než 100 kilonewtonů a účinně omezit tepelný rozbeh. Pro splnění těchto požadavků musí výrobci začlenit několik vestavěných bezpečnostních funkcí, jako jsou záložní systémy monitorování napětí, pasivní bariéry bránící šíření plamene a rychlé vypínací mechanismy aktivující se během několika milisekund. Dodržení těchto požadavků je ve skutečnosti nutné pro získání označení CE podle nařízení EU o bateriích, které vyžaduje doložení souladu s více než 25 různými bezpečnostními aspekty. Podle nedávného průmyslového auditu ukládání energie z roku 2023 společnosti dodržující normy IEC/EN 62619 hlásí přibližně o 40 % méně poruch v reálných aplikacích, čímž se stávají mnohem vhodnějšími pro rozsáhlé nasazení v elektrizační síti.

UL 9540: Certifikace na úrovni systému integrující bezpečnost lithiových baterií a systému pro správu baterií (BMS)

Jak standard UL 9540 ověřuje bezpečnost celého systému pro ukládání energie – včetně lithiových baterií, tepelného řízení a řídicích prvků

Norma UL 9540 poskytuje důkladné bezpečnostní kontroly na úrovni celého systému pro kompletní zařízení pro ukládání energie. Zaměřuje se nejen na samotné bateriové moduly, ale také na další prvky, jako jsou systémy tepelného řízení, systémy řízení baterií (zkráceně BMS), ochranné pouzdra a způsob, jakým všechny tyto části spolu prostřednictvím řídící logiky vzájemně komunikují. Standardní zkoušky se obvykle zaměřují na jednotlivé komponenty, zatímco UL 9540 skutečně testuje, jak celý systém funguje při reálných problémech, které nastávají současně. Představte si například elektrické poruchy v kombinaci s extrémními povětrnostními podmínkami nebo nebezpečné tepelné řetězové reakce, které se někdy vyskytují. Klíčové je prokázat, že všechny bezpečnostní funkce správně spolupracují jako tým. Musí zajistit stabilitu během normálních provozních cyklů nabíjení a vybíjení, omezit tepelné problémy v rámci příslušných ochranných pouzder, automaticky se vypnout v případě vážné poruchy a zajistit efektivní komunikaci mezi systémem řízení baterií a chladicími zařízeními. Tato komplexní metoda testování pomáhá odhalit slabiny v místech, kde se jednotlivé části propojují. Systémy, které získaly tuto certifikaci, podle údajů z hlášení o požární bezpečnosti za rok 2023 vykazují přibližně o 47 % méně tepelných incidentů. Získání certifikace také urychluje procesy schvalování a vytváří důležité bezpečnostní vrstvy jak pro komerční, tak pro velké utility lithium-bateriové instalace.

Často kladené otázky

Co je certifikace UL 1973?

Certifikace UL 1973 je bezpečnostní norma pro moduly a balíčky lithiových baterií používané v systémech stacionárního ukládání energie a nepřerušitelných zdrojů napájení, která zajišťuje, že tyto komponenty vydrží elektrické poruchy, tepelné zátěže a potenciální požáry.

Proč jsou kritické testy zneužití důležité pro systémy lithiových baterií?

Kritické testy zneužití, jako je přebíjení, zkrat, tepelné cyklování a mechanický náraz, zajistí, že systémy lithiových baterií vydrží extrémní podmínky bez katastrofálního selhání a tím splní bezpečnostní požadavky.

Jak ovlivňuje norma UL 9540A návrh systémů ukládání energie?

Norma UL 9540A poskytuje údaje o přenosu tepla a šíření požáru, což je klíčové pro návrh systémů minimalizujících riziko požáru; tyto údaje vedou k rozhodnutím o umístění tepelných bariér a tvarují strategie zmírňování rizik.

Jaké jsou normy IEC 62619 a EN 62619?

IEC 62619 a EN 62619 jsou mezinárodní normy, které stanovují zásadní požadavky na bezpečnost průmyslových lithiových baterií používaných v komerčních systémech akumulace energie, včetně spolehlivosti výkonu a odolnosti vůči zneužití.

Co zahrnuje certifikace UL 9540?

Certifikace UL 9540 pokrývá bezpečnost celého systému akumulace energie, včetně lithiových baterií, tepelného řízení a řídících systémů, a zajistuje, že všechny komponenty spolehlivě spolupracují za účelem minimalizace rizik.