Welke veiligheidscertificeringen zijn vereist voor hoogwaardige lithiumbatterijen voor energieopslag?

UL 1973: Kernveiligheidscertificering voor lithiumbatterijmodules en -pakketten

Toepassingsgebied, toepasbaarheid en belangrijkste eisen voor stationaire energieopslag

UL 1973 is de belangrijkste veiligheidsrichtlijn in Noord-Amerika voor lithiumbatterijmodules en -pakketten die zijn ontworpen voor stationaire toepassingen, zoals energieopslagsystemen (ESS) en onderbrekingsvrije voedingen. In essentie bepaalt deze richtlijn of ontwerpen bestand zijn tegen veelvoorkomende problemen zoals elektrische storingen, thermische belasting en mogelijke branden. De norm omvat verschillende belangrijke eisen die de moeite waard zijn om te noemen. Ten eerste is sterke elektrische isolatie vereist, zodat gevaarlijk boogvorming wordt voorkomen wanneer er iets misgaat. Materialen moeten brandwerend zijn en ook over adequate insluitingskenmerken beschikken. Mechanische onderdelen moeten bestand zijn tegen normale trillingen en schokken die optreden tijdens dagelijkse bedrijfsvoering. Ook het thermisch beheer moet correct functioneren, zelfs wanneer temperaturen sterk afwijken van de normale werkbereiken. Certificering volgens UL 1973 betekent dat deze batterijen veilig kunnen worden ingezet in commerciële gebouwen en fabrieken overal. Bovendien is het behalen van deze certificering een noodzakelijke voorwaarde voordat fabrikanten zich kunnen richten op hoger niveau certificeringen, zoals UL 9540 voor complete systemen.

Kritieke misbruikstests: Overladen, kortsluiting, thermische cycli en mechanische schok

Om de UL 1973-certificering te verkrijgen, ondergaan lithiumbatterij-systemen strenge misbruiksimulaties die zijn ontworpen om extreem ongunstige foutcondities te repliceren. Deze omvatten:

• Overladen : Opladen boven de veilige limieten om de doeltreffendheid van de beveiligingscircuits te verifiëren.
• Kortsluiting : Directe aansluiting van de polen om het beheer van thermische ontlading te beoordelen.
• Thermische cycli : Herhaalde blootstelling aan temperaturen van –20 °C tot +60 °C om de prestatievermindering te evalueren.
• Mechanische Schok : Impactbelastingen die transportstress of fysieke beschadiging simuleren.

Volgens de 2022-editie van de norm is het slagen gedefinieerd als het uitblijven van vuur, explosie of elektrolytlekkage — wat aantoont dat het systeem extreme omstandigheden kan weerstaan zonder catastrofaal falen.

UL 9540A: Validering van de verspreiding van thermische ontlading in lithiumbatterij-systemen

Testprotocol voor vuurverspreiding van cel naar systeem en interpretatie van de meetgegevens

UL 9540A werkt door te onderzoeken hoe warmte zich verspreidt tijdens storingen, beginnend bij afzonderlijke batterijcellen en gaande tot complete systemen die bestaan uit meerdere modules en eenheden. In principe wordt de testprocedure op gecontroleerde wijze thermische ontladingsomstandigheden (thermal runaway) veroorzaakt, bijvoorbeeld door batterijen te overladen, kortsluitingen te veroorzaken of fysieke belasting op ze uit te oefenen. In elke fase van dit proces wordt gecontroleerd of het systeem het probleem kan beperken voordat het erger wordt. Als op een willekeurig punt in de hiërarchie iets de verspreiding stopt, is verdere testen niet nodig. Wanneer de warmte zich echter wel verspreidt, meten technici onder andere de stijgende temperaturen, de soorten gassen die vrijkomen, eventueel vrijkomende deeltjes en de exacte tijd die verstrijkt voordat de storing zich van component naar component verspreidt. De nieuwste versie, uitgegeven in 2024, introduceerde belangrijke wijzigingen, waaronder verbeterde normen voor het testen van verschillende soorten lithiumbatterijen bij hoge temperaturen, evenals duidelijkere regels over wat als ‘voldoende’ dan wel ‘onvoldoende’ wordt beschouwd. Zo is een nieuwe vereiste nu dat batterijen het probleem ten minste 60 minuten lang moeten kunnen beperken tussen cellen om aan de veiligheidsnormen te voldoen. Al deze tests genereren gedetailleerde rapporten met cijfergegevens over de snelheid waarmee branden zich kunnen verspreiden, de hoeveelheid toxische rook die mogelijk vrijkomt en de kans op explosies. Deze meetgegevens zijn essentieel wanneer lokale autoriteiten brandveiligheidsvoorschriften opstellen of bedrijven mogelijke risico’s in hun installaties willen modelleren.

Hoe UL 9540A richting geeft bij het ontwerp van brandveilige ESS-systemen en bij risicomitigeringsstrategieën

Gegevens uit UL 9540A-tests spelen een grote rol bij de keuzes die ingenieurs maken om brandrisico’s in de praktijk daadwerkelijk te verminderen. Bij het ontwerpen van systemen bestuderen vakmensen warmteoverdrachtsgegevens en de snelheid waarmee branden zich verspreiden, om betere methoden te ontwikkelen voor het aanbrengen van thermische barrières, het vormgeven van ventilatieopeningen en het scheiden van verschillende onderdelen van installaties, zodat een warmtegebeurtenis beperkt blijft tot maximaal één of twee modules. De gassensoren zijn ingesteld om onderdrukkingsystemen in te schakelen lang voordat gevaarlijke temperaturen worden bereikt, bijvoorbeeld boven de 150 graden Celsius. De meest recente update uit 2024 versterkt de veiligheidsnormen aanzienlijk voor apparatuur die wordt geïnstalleerd op daken en in garages, waar de ruimte beperkt is en mensen zich in geval van storingen in de buurt van gebouwen niet gemakkelijk kunnen verwijderen. Volgens branchegegevens uit het afgelopen jaar treden branden op locaties die voldoen aan de UL 9540A-richtlijnen ongeveer 74 procent minder vaak op dan op locaties die dat niet doen. Brandweerlieden raadplegen deze verspreidingsrapporten ook bij het plannen van hun interventie bij specifieke situaties. En inspecteurs gebruiken al deze informatie om te controleren of installaties voldoen aan de eisen van NFPA 855 met betrekking tot juiste afstandhouding en luchtstroom, waardoor theoretische risicoanalyses worden omgezet in concrete veiligheidsmaatregelen die ter plaatse werken.

IEC 62619 & EN 62619: Wereldwijde industriële normen voor de veiligheid van lithiumbatterijen

Prestatie-, misbruikbestendigheids- en conformiteitseisen voor commerciële ESS-toepassingen

De IEC 62619-norm, samen met haar Europese tegenhanger EN 62619, stelt essentiële veiligheidsregels vast voor industriële lithiumbatterijen die worden gebruikt in stationaire energieopslagsystemen (ESS). Deze internationaal aanvaarde richtlijnen vereisen dat batterijen betrouwbaar blijven functioneren, zelfs wanneer ze tijdens bedrijf onder spanning staan. Dit omvat het behouden van hun capaciteit na meerdere laad-/ontlaadcycli en thermische stabiliteit tot temperaturen van ongeveer 60 graden Celsius. De normen specificeren ook hoe batterijen verschillende vormen van misbruik moeten verdragen via gestandaardiseerde tests. Zo moeten ze bijvoorbeeld overspanningsomstandigheden weerstaan bij 1,5 maal hun maximale laadniveau, externe kortsluitingen overleven waarbij de weerstand onder de 100 milliohm daalt, mechanische knijpkrachten boven de 100 kilonewton doorstaan en thermische doorslag effectief beperken. Om aan de conformiteitseisen te voldoen, moeten fabrikanten diverse ingebouwde veiligheidsvoorzieningen integreren, zoals back-upspanningsbewakingssystemen, passieve barrières die brandverspreiding stoppen en snelle uitschakelmechanismen die binnen milliseconden actief worden. Het naleven van deze eisen is daadwerkelijk vereist om het CE-keurmerk te verkrijgen volgens de EU-batterijverordening, die bewijs van conformiteit op meer dan 25 verschillende veiligheidsaspecten vereist. Volgens een recente Industriële Energieopslagaudit uit 2023 rapporteren bedrijven die zich aan de IEC/EN 62619-normen houden ongeveer 40% minder storingen in praktijktoepassingen, waardoor zij veel beter geschikt zijn voor grootschalige nettoepassingen.

UL 9540: Certificering op systeemniveau voor integratie van lithiumbatterij en BMS-veiligheid

Hoe UL 9540 de veiligheid van het volledige energieopslagsysteem valideert — inclusief lithiumbatterij, thermisch beheer en besturing

De UL 9540-norm biedt uitgebreide veiligheidscontroles op systeemniveau voor complete energieopslagsystemen. Deze norm gaat verder dan alleen de batterijmodules zelf en omvat onder andere thermische beheerssystemen, batterijbeheersystemen (ook wel BMS genoemd), behuizingen en de manier waarop al deze onderdelen via besturingslogica samenwerken. Standaardtests richten zich meestal op afzonderlijke componenten, maar UL 9540 test daadwerkelijk hoe het geheel presteert bij reële problemen die gelijktijdig optreden. Denk aan elektrische storingen in combinatie met extreme weersomstandigheden of gevaarlijke thermische kettingreacties zoals we die soms zien. Het belangrijkste is aantonen dat alle veiligheidsfuncties correct als een team samenwerken: ze moeten stabiliteit garanderen tijdens normale laad- en ontlaadprocessen, eventuele warmteproblemen binnen de juiste behuizingen beperken, automatisch uitschakelen bij ernstige storingen en ervoor zorgen dat het batterijbeheersysteem effectief communiceert met de koelinstallatie. Deze holistische testmethode helpt zwakke punten te identificeren op de aansluitpunten tussen verschillende onderdelen. Systemen die deze certificering hebben behaald, vertoonden volgens gegevens uit de brandveiligheidsrapporten van 2023 ongeveer 47 procent minder thermische incidenten. Certificering versnelt ook de goedkeuringsprocessen en creëert belangrijke beschermingslagen voor zowel commerciële als grote nutsbedrijfs-lithiumbatterijinstallaties.

Veelgestelde vragen

Wat is de UL 1973-certificering?

De UL 1973-certificering is een veiligheidsnorm voor lithiumbatterijmodules en -pakketten die worden gebruikt in stationaire energieopslagsystemen en onderbrekingsvrije voedingen, en waarborgt dat deze bestand zijn tegen elektrische storingen, thermische belasting en mogelijke branden.

Waarom zijn kritieke misbruiktests belangrijk voor lithiumbatterijsystemen?

Kritieke misbruiktests, zoals overladen, kortsluiting, thermische cycli en mechanische schok, waarborgen dat lithiumbatterijsystemen extreme omstandigheden kunnen weerstaan zonder catastrofale fouten, waardoor aan de veiligheidseisen wordt voldaan.

Hoe beïnvloedt UL 9540A het ontwerp van energieopslagsystemen?

UL 9540A levert gegevens over warmteoverdracht en brandverspreiding, wat essentieel is voor het ontwerpen van systemen die brandrisico’s tot een minimum beperken; dit geeft richting aan de plaatsing van thermische barrières en vormt de basis voor risicomitigeringsstrategieën.

Wat zijn de IEC 62619- en EN 62619-normen?

IEC 62619 en EN 62619 zijn internationale normen die essentiële veiligheidseisen vaststellen voor industriële lithiumbatterijen die worden gebruikt in commerciële energieopslagsystemen, inclusief betrouwbaarheid van de prestaties en weerstand tegen misbruik.

Wat omvat de UL 9540-certificering?

De UL 9540-certificering omvat de veiligheid van het gehele energieopslagsysteem, inclusief lithiumbatterijen, thermisch beheer en besturingssystemen, en waarborgt dat alle componenten effectief samenwerken om risico’s tot een minimum te beperken.