Milyen biztonsági tanúsítványokra van szükség a magas teljesítményű, energiatárolásra szolgáló lítiumakkumulátoroknál?

UL 1973: A lítiumakkumulátor-modulok és -csomagok alapvető biztonsági tanúsítása

Hatáskör, alkalmazhatóság és kulcsfontosságú követelmények álló (helyhez kötött) energiatároló rendszerekhez

Az UL 1973 szabvány az észak-amerikai régióban a megújuló energiát tároló rendszerek (ESS) és a folyamatos áramellátást biztosító rendszerek (UPS) céljára tervezett, álló helyzetben üzemelő lítiumakkumulátor-modulok és -csomagok elsődleges biztonsági irányelve. Alapvetően azt vizsgálja, hogy a kialakítások képesek-e ellenállni a gyakori problémáknak, például az elektromos hibáknak, a hőterhelésnek és a lehetséges tűzveszélynek. A szabványnak számos fontos követelménye van. Először is erős elektromos elválasztásra van szükség, hogy ne keletkezhessen veszélyes ívképződés hibás működés esetén. Az anyagoknak tűzállónak kell lenniük, és megfelelő tartályozási funkciókkal is rendelkezniük kell. A mechanikai alkatrészeknek ellenállniuk kell a mindennapi üzemelés során fellépő rezgéseknek és ütésnek. A hőkezelési rendszernek is megfelelően kell működnie akkor is, ha a hőmérséklet extrém mértékben eltér a normális tartománytól. Az UL 1973 szerinti tanúsítás megszerzése azt jelenti, hogy ezek az akkumulátorok biztonságosan üzemelhetnek kereskedelmi épületekben és gyárakban szerte az országban. Ezenkívül e vizsgálat sikeres teljesítése előfeltétele a gyártók számára, hogy magasabb szintű tanúsításokat, például az UL 9540 szabvány szerinti teljes rendszerekre vonatkozó tanúsításokat szerezzenek.

Kritikus visszaélési tesztek: túltöltés, rövidzárlat, hőmérséklet-ciklusozás és mechanikai ütés

A UL 1973 szabvány szerinti tanúsítás megszerzéséhez a lítium-akkszerű rendszereknek szigorú visszaélési szimulációkon kell átesniük, amelyek a legrosszabb esetben bekövetkező hibákat szimulálják. Ezek a következők:

• Túltöltés : A biztonságos határokon túli töltés a védőkörök hatékonyságának ellenőrzése érdekében.
• Rövid kör : Közvetlen kapcsolat a klemmákkal a hőfutás megakadályozásának értékelése érdekében.
• Hőcsoportosítás : Ismételt kitettség –20 °C és +60 °C közötti hőmérsékletváltozásnak a teljesítménycsökkenés értékelése érdekében.
• Mechanikai Ütés : Ütközések szimulálása a szállítási terhelés vagy fizikai károsodás modellezésére.

A szabvány 2022-es kiadása szerint a sikeres vizsgálat feltétele, hogy ne következzék be tűz, robbanás vagy elektrolit-kifolyás – ez bizonyítja, hogy a rendszer képes elviselni extrém körülményeket katasztrofális hiba nélkül.

UL 9540A: Hőfutás terjedésének érvényesítése lítium-akkszerű rendszerekben

Cellától a rendszerig terjedő tűzterjedési tesztelési protokoll és adatelemzés

Az UL 9540A szabvány a hő terjedését vizsgálja meghibásodások során, egyetlen akkumulátorcellától kezdve egészen több modulból és egységből álló teljes rendszerekig. Alapvetően a tesztelési folyamat során vezérelt módon idéznek elő termikus elszaladási körülményeket, például az akkumulátorok túltöltésével, rövidzárlat okozásával vagy fizikai igénybevétellel. A folyamat minden szakaszában ellenőrzik, hogy a rendszer képes-e megakadályozni a probléma továbbterjedését, mielőtt az súlyosbodna. Ha bármely hierarchiaszinten megállítódik a terjedés, a tesztelés további fázisait nem kell elvégezni. Amennyiben a hő mégis terjed, a műszaki szakemberek például a hőmérséklet-emelkedést, a kibocsátott gázok típusát, az esetlegesen kilépő részecskéket, valamint azt mérik, pontosan mennyi idő telik el a meghibásodás átterjedéséig az egyes alkatrészek között. A 2024-ben kiadott legfrissebb változat fontos módosításokat tartalmaz, köztük javított szabványokat a különböző típusú lítium-akkumulátorok magas hőmérsékleten történő tesztelésére, valamint egyértelműbb szabályokat a sikeres és sikertelen tesztek megkülönböztetésére. Például egy új követelmény szerint az akkumulátoroknak legalább 60 percig képesnek kell lenniük a problémák lokalizálására a cellák között, hogy megfeleljenek a biztonsági szabványoknak. Mindezek a tesztek részletes jelentéseket eredményeznek, amelyek számszerűsítik a tűz terjedésének sebességét, a potenciálisan kibocsátott mérgező füst mennyiségét, valamint azt, hogy robbanás lehetséges-e. Ezek az adatpontok alapvető fontosságúak, amikor a helyi hatóságok tűzvédelmi előírásokat dolgoznak fel, illetve amikor a vállalatok kockázatelemzést végeznek saját létesítményeikben.

Hogyan segíti az UL 9540A szabvány a tűzbiztonságos ESS-tervezést és a kockázatcsökkentési stratégiákat

Az UL 9540A szabvány szerinti vizsgálatok adatai jelentős szerepet játszanak abban, ahogyan a mérnökök olyan döntéseket hoznak, amelyek valóságos környezetben is csökkentik a tűzveszélyt. A rendszerek tervezésekor a szakemberek a hőátadási értékeket és a lángterjedés sebességét elemzik, hogy hatékonyabb hőszigetelő falakat, szellőzőnyílások alakját és az üzemelő egységek különválasztásának módját határozzák meg – így bármely hőhatás korlátozott marad, legfeljebb egy vagy két modulra. A gázkészülékek úgy vannak beállítva, hogy a tűzoltó rendszert már jóval a veszélyes hőmérsékleti szint (pl. 150 °C felett) elérése előtt aktiválják. A 2024-es legfrissebb frissítés lényegesen szigorítja a biztonsági előírásokat azon berendezések esetében, amelyeket tetőre vagy garázsba építenek, ahol a hely korlátozott, és az emberek nem tudnak könnyen menekülni, ha valami probléma merül fel épületek közelében. Az iparág múlt évi statisztikái szerint azok a helyek, amelyek betartják az UL 9540A irányelveit, körülbelül 74 százalékkal kevesebb tűzesetet tapasztalnak, mint azok, amelyek nem tartják be ezeket. A tűzoltók szintén figyelembe veszik ezeket a terjedési jelentéseket, amikor konkrét helyzetekre készítik tűzoltási tervüket. Az ellenőrző szervek ezen információkat arra használják, hogy biztosítsák: a telepítések megfelelnek az NFPA 855 szabvány előírásainak a megfelelő távolságokról és légáramlásról, így az elméleti kockázatértékelések gyakorlatban is működő biztonsági intézkedésekké alakulnak.

IEC 62619 és EN 62619: A lítiumakkumulátorok biztonságára vonatkozó globális ipari szabványok

Teljesítmény, túlterhelés-ellenállás és megfelelési követelmények kereskedelmi ESS-alkalmazásokhoz

Az IEC 62619 szabvány és európai megfelelője, az EN 62619 szabvány alapvető biztonsági előírásokat állapít meg az álló energiatároló rendszerekben (ESS) használt ipari lítiumakkszerű elemekre. Ezeket a nemzetközileg elfogadott irányelveket úgy fogalmazták meg, hogy az akkumulátorok megbízhatóan működjenek még üzemelés közbeni terhelés esetén is. Ez többek között azt jelenti, hogy kapacitásukat meg kell őrizniük többszöri ciklusozás után, valamint hőmérsékleti stabilitásukat fenntartva kb. 60 °C-ig kell elviselniük. A szabványok továbbá előírják, hogy az akkumulátoroknak hogyan kell viselkedniük különféle visszaélési formák esetén, amelyeket szabványosított tesztekkel ellenőriznek. Például képesnek kell lenniük túlfeszültségi feltételek elviselésére – 1,5-szörös maximális töltési szint mellett –, külső rövidzárlatok túlélsére, ahol az ellenállás 100 milliohm alá csökken, mechanikai összenyomó erők elviselésére, amelyek meghaladják a 100 kilonewtont, valamint hatékonyan meg kell akadályozniuk a termikus felfutást. A megfelelés biztosítása érdekében a gyártóknak több beépített biztonsági funkciót is integrálniuk kell, például tartalék feszültségfigyelő rendszereket, tűzterjedést megakadályozó passzív akadályokat és ezredmásodperces időn belül aktiválódó gyors leállítási mechanizmusokat. E követelmények teljesítése valójában szükséges a CE-jelölés megszerzéséhez az EU Akkumulátorokról szóló Rendelete szerint, amely több mint 25 különböző biztonsági szempont teljesülését igényli. Egy 2023-as Ipari Energia Tárolási Audit szerint az IEC/EN 62619 szabványoknak megfelelő vállalatoknál a gyakorlatban tapasztalt hibák száma körülbelül 40%-kal alacsonyabb, így ezek az akkumulátorok sokkal alkalmasabbak nagy léptékű villamosenergia-hálózati telepítésekre.

UL 9540: Rendszerszintű tanúsítás a litiumakku és a BMS biztonságának integrálásával

Az UL 9540 hogyan érvényesíti az energiatároló rendszer teljes biztonságát – beleértve a litiumakku, a hőkezelési rendszer és a vezérlőrendszer biztonságát

Az UL 9540 szabvány alapos biztonsági ellenőrzéseket nyújt a teljes energiatároló rendszerek szintjén. Ez a szabvány nem csupán a telepített akkumulátormodulokra összpontosít, hanem kiterjed például a hőkezelési rendszerekre, az akkumulátor-kezelő rendszerekre (rövidítve: BMS), a burkolatokra és az egyes alrendszerek egymással való összehangolt működésére a vezérlési logika révén. A szokásos szabványos vizsgálatok általában kizárólag egyedi alkatrészekre fókuszálnak, az UL 9540 azonban valójában azt teszteli, hogyan működnek az egyes elemek együttesen olyan valós világbeli problémák esetén, amelyek egyszerre jelentkeznek. Gondoljunk például elektromos hibákra, amelyek egyidejűleg fellépnek extrém időjárási körülmények mellett, vagy azokra a veszélyes hőláncreakciókra, amelyeket néha megfigyelhetünk. A legfontosabb az, hogy bizonyítsuk: minden biztonsági funkció megfelelően működik együttműködve. Ezeknek a funkcióknak stabil működést kell biztosítaniuk a normál töltési és kisütési folyamatok során, a hőproblémákat hatékonyan be kell zárniuk a megfelelő burkolatokba, automatikusan le kell állítaniuk a rendszert súlyos hiba esetén, és biztosítaniuk kell, hogy az akkumulátor-kezelő rendszer (BMS) hatékonyan kommunikáljon a hűtőberendezésekkel. Ez a komplex, „nagy képet” átfogó vizsgálati módszer segít azon gyengésségek felismerésében, ahol az egyes rendszerelemek összekapcsolódnak. A 2023-as tűzbiztonsági jelentések adatai szerint az e szabványnak megfelelő rendszerek körülbelül 47 százalékkal kevesebb hőkárosodást mutattak. Az UL 9540 tanúsítás megszerzése emellett gyorsítja a jóváhagyási eljárásokat, és fontos védelmi rétegeket hoz létre mind kereskedelmi méretű, mind nagy kapacitású, közműszintű lítium-akkumulátoros telepítések esetében.

GYIK

Mi az UL 1973 tanúsítás?

Az UL 1973 tanúsítás egy biztonsági szabvány a szilárd energiatároló rendszerekben és folyamatos áramellátó rendszerekben (UPS) használt litiumakksi-modulokra és -csomagokra, amely biztosítja, hogy ellenálljanak elektromos hibáknak, hőterhelésnek és lehetséges tűzveszélynek.

Miért fontosak a kritikus visszaélési tesztek a litiumakksi-rendszerek esetében?

A kritikus visszaélési tesztek – például a túltöltés, rövidzárlat, hőciklus-teszt és mechanikai ütés – biztosítják, hogy a litiumakksi-rendszerek extrém körülmények között is ellenálljanak katasztrofális meghibásodás nélkül, így megfeleljenek a biztonsági követelményeknek.

Hogyan befolyásolja az UL 9540A az energiatároló rendszerek tervezését?

Az UL 9540A hőátadási és tűzterjedési adatokat szolgáltat, amelyek döntően fontosak a tűzveszély minimalizálására irányuló rendszerek tervezéséhez, és útmutatást nyújtanak a hőgátlók elhelyezésére, valamint a kockázatcsökkentési stratégiák kialakítására.

Mik az IEC 62619 és az EN 62619 szabványok?

Az IEC 62619 és az EN 62619 nemzetközi szabványok, amelyek lényeges biztonsági követelményeket állítanak fel az ipari lítiumakkumulátorokra, amelyeket kereskedelmi energiatároló rendszerekben használnak, ideértve a teljesítmény megbízhatóságát és az elhasználódással szembeni ellenállást.

Mit takar a UL 9540 tanúsítás?

A UL 9540 tanúsítás az egész energiatároló rendszer biztonságát foglalja magában, beleértve a lítiumakkumulátorokat, a hőkezelést és a vezérlőrendszereket, és biztosítja, hogy az összes alkatrész hatékonyan együttműködjön a kockázatok minimalizálása érdekében.