Hvilke sikkerhetsertifikater kreves for høytytende litiumbatterier til energilagring?

UL 1973: Grunnleggende sikkerhetscertifisering for litiumbatterimoduler og -pakker

Omfang, anvendelsesområde og sentrale krav for stasjonære energilagringssystemer

UL 1973 er den viktigste sikkerhetsstandarden i Nord-Amerika for litiumbatterimoduler og -pakker som er utformet for stasjonære anvendelser, som energilagringssystemer (ESS) og UPS-systemer (uninterruptible power supplies). I grunnleggende trekk sjekker standarden om konstruksjonene kan tåle vanlige problemer som elektriske feil, termisk stress og potensielle branner. Standarden inneholder flere viktige krav som bør nevnes. For det første må det være sterkt elektrisk isolasjon, slik at farlig lysbue ikke oppstår ved feilsituasjoner. Materialer må være motstandsdyktige mot antennelse og ha egnet innkapslingsfunksjonalitet. Mekaniske deler må tåle vanlig vibrasjon og støt fra daglig drift. Termisk styring må også fungere korrekt, selv når temperaturene svinger kraftig utenfor normale driftsforhold. Å oppnå sertifisering i henhold til UL 1973 betyr at disse batteriene vil kunne brukes trygt i kommersielle bygninger og fabrikker overalt. I tillegg er det nødvendig å bestå denne testen før produsenter kan søke høyere nivåer av sertifisering, som for eksempel UL 9540 for ferdige systemer.

Kritiske misbrukstester: Overlading, kortslutning, termisk syklus og mekanisk sjokk

For å oppnå UL 1973-sertifisering gjennomgår litiumbatterisystemer omfattende misbrukssimuleringer som er utformet for å gjenskape verste tenkelige sviktilfeller. Disse inkluderer:

• Overopplading : Lading over sikre grenser for å bekrefte effektiviteten til beskyttelseskretsen.
• Kortslutning : Direkte tilkobling av terminaler for å vurdere begrensning av termisk løsrevning.
• Termisk sirkulasjon : Gjentatt eksponering fra –20 °C til +60 °C for å vurdere ytelsesnedgang.
• Mekanisk sjokk : Slag som simulerer transportbelastning eller fysisk skade.

Ifølge utgaven fra 2022 av standarden kreves det for godkjenning ingen brann, eksplosjon eller elektrolyttlekkasje — noe som demonstrerer at systemet kan tåle ekstreme forhold uten katastrofal svikt.

UL 9540A: Validering av spredning av termisk løsrevning i litiumbatterisystemer

Testprotokoll og datafortolkning for brannspredning fra celle til system

UL 9540A fungerer ved å undersøke hvordan varme sprer seg under feilsituasjoner, fra enkeltbattericeller og opp til komplette systemer bestående av flere moduler og enheter. Grunnleggende sett skapes termisk løsrivelse under kontrollerte forhold gjennom metoder som overlading av batterier, fremkalling av kortslutninger eller påføring av fysisk stress. I hver fase av denne prosessen sjekkes det om systemet klarer å begrense problemet før det eskalerer ytterligere. Hvis noe stopper spredningen på et hvilket som helst nivå i hierarkiet, er det ikke nødvendig å fortsette testingen videre. Når varme imidlertid spreder seg, måler teknikere faktorer som stigende temperaturer, hvilke gasser som frigjøres, hvilke partikler som kan unnslippe og nøyaktig hvor lang tid det tar for feilen å spre seg mellom komponenter. Den nyeste versjonen, utgitt i 2024, innebærer noen viktige endringer, blant annet bedre standarder for testing av ulike typer litiumbatterier ved høye temperaturer samt tydeligere retningslinjer for hva som regnes som bestått versus ikke bestått. For eksempel kreves det nå at batterier må klare å begrense problemet i minst 60 minutter mellom celler for å oppfylle sikkerhetskravene. Alle disse testene genererer detaljerte rapporter som gir tallmessige data om hvor raskt brann kan spre seg, hvor mye giftig røyk som kan frigjøres og om eksplosjoner er mulige. Disse datapunktene blir avgjørende når lokale myndigheter utarbeider brannreglementer eller bedrifter forsøker å modellere potensielle risikoer i sine anlegg.

Hvordan UL 9540A veileder i brannsikker ESS-konstruksjon og risikomindrende strategier

Data fra UL 9540A-testing spiller en stor rolle for hvordan ingeniører tar beslutninger som faktisk reduserer brannrisiko i virkeligheten. Ved utforming av systemer vurderer fagfolk varmeoverføringsverdier og hvor raskt branner sprer seg for å finne bedre måter å bygge termiske barrierer, forme ventilasjonsåpninger og separere ulike deler av installasjoner, slik at eventuelle varmeutfall begrenses til maksimalt én eller to moduler. Gassdetektorer er justert til å aktivere slukkesystemer langt før temperaturer når farlige nivåer, for eksempel over 150 grader celsius. Den nyeste oppdateringen fra 2024 hever virkelig sikkerhetsstandardene for utstyr som installeres på tak og i garasjer, der plass er begrenset og mennesker ikke lett kan evakuere dersom noe går galt nær bygninger. Ifølge bransjestatistikker fra fjoråret registrerer steder som følger UL 9540A-riktlinjene omtrent 74 prosent færre branner enn steder som ikke gjør det. Brannmenn bruker også disse spreddrapportene ved planlegging av sin innsats i spesifikke situasjoner. Og inspektører bruker all denne informasjonen for å sikre at installasjoner oppfyller NFPA 855-kravene til riktig avstand og luftstrøm, og omformer teoretiske risikovurderinger til faktiske sikkerhetstiltak som fungerer på stedet.

IEC 62619 og EN 62619: Globale industrielle standarder for sikkerheten til litiumbatterier

Ytelse, toleranse for misuse og etterlevelseskrav for kommersielle ESS-applikasjoner

IEC 62619-standarden sammen med sin europeiske motpart EN 62619 fastsetter sentrale sikkerhetsregler for industrielle litiumbatterier som brukes i stasjonære energilagringssystemer (ESS). Disse internasjonalt anerkjente retningslinjene krever at batteriene fungerer pålitelig, selv under belastning under drift. Dette inkluderer å opprettholde kapasiteten etter flere lade-/utladesykluser og å være termisk stabil opp til temperaturer rundt 60 grader Celsius. Standardene spesifiserer også hvordan batteriene må håndtere ulike former for misbruk gjennom standardiserte tester. For eksempel må de tåle overvoltbetingelser ved 1,5 ganger maksimal ladingsnivå, overleve eksterne kortslutninger der motstanden faller under 100 milliohm, tåle mekanisk krasjkraft over 100 kilonewton og effektivt begrense termisk løpebrann. For å oppfylle kravene må produsenter integrere flere innebygde sikkerhetsfunksjoner, som reserveovervåkningsystemer for spenning, passive barrierer som hindrer brannspreiding og rask avstengningsmekanismer som aktiveres innen millisekunder. Å følge disse kravene er faktisk en nødvendighet for å få CE-merket i henhold til EU:s batteriforskrift, som krever dokumentasjon for overensstemmelse med mer enn 25 ulike sikkerhetsaspekter. Bedrifter som følger IEC/EN 62619-standardene rapporterer om omtrent 40 % færre feil i praktisk bruk, ifølge en nylig Industriell energilagringstilsynsrapport fra 2023, noe som gjør dem langt bedre egnet for store nettbaserte installasjoner.

UL 9540: Systemnivå-sertifisering som integrerer sikkerhet for litiumbatteri og BMS

Hvordan UL 9540 verifiserer sikkerheten til hele energilagringssystemet – inkludert litiumbatteri, termisk styring og kontrollsystemer

Standarden UL 9540 gir omfattende sikkerhetskontroller på systemnivå for fullstendige energilagringsanlegg. Den går lenger enn bare batterimodulene selv og inkluderer blant annet termiske styringssystemer, batteristyringssystemer (forkortet BMS), kabinetter og hvordan alle disse komponentene samarbeider gjennom kontrolllogikk. Standardtester fokuserer vanligvis på enkelte komponenter, men UL 9540 tester faktisk hvordan hele systemet fungerer når det utsettes for reelle problemer som oppstår samtidig. Tenk på elektriske feil som oppstår samtidig med ekstreme værforhold eller farlige termiske kjedereaksjoner som vi noen ganger ser. Det viktigste er å bevise at alle sikkerhetsfunksjoner fungerer riktig som et team. De må holde systemet stabilt under normale lade- og utladningsoperasjoner, begrense eventuelle varmeproblemer til de riktige kabinettene, automatisk slå seg av ved alvorlige feil og sikre at batteristyringssystemet kommuniserer effektivt med utstyret for kjøling. Denne helhetlige testmetoden hjelper til å avdekke svakheter der ulike komponenter kobles sammen. Systemer som har bestått denne sertifiseringen har ifølge brannsikkerhetsrapportene fra 2023 vist omtrent 47 prosent færre termiske hendelser. Å få denne sertifiseringen akselererer også godkjenningsprosessene og skaper viktige beskyttelseslag både for kommersielle og store nettbaserte litiumbatterianlegg.

Ofte stilte spørsmål

Hva er UL 1973-sertifisering?

UL 1973-sertifisering er en sikkerhetsstandard for litiumbatterimoduler og -pakker som brukes i stasjonære energilagringssystemer og UPS-systemer (uninterruptible power supplies), og den sikrer at disse kan tåle elektriske feil, varmebelastning og potensielle branner.

Hvorfor er kritiske misbrukstester viktige for litiumbatterisystemer?

Kritiske misbrukstester, som overlading, kortslutning, termisk syklus og mekanisk sjokk, sikrer at litiumbatterisystemer kan tåle ekstreme forhold uten katastrofale svikter, og oppfyller dermed sikkerhetskravene.

Hvordan påvirker UL 9540A utformingen av energilagringssystemer?

UL 9540A gir data om varmeoverføring og brannspredning, noe som er avgjørende for utforming av systemer som minimerer brannrisiko, og som veileder plasseringen av termiske barrierer samt utformingen av risikominderingsstrategier.

Hva er IEC 62619- og EN 62619-standardene?

IEC 62619 og EN 62619 er internasjonale standarder som fastsetter sentrale sikkerhetskrav for industrielle litiumbatterier som brukes i kommersielle energilagringssystemer, inkludert ytelsespålitelighet og toleranse for misbruk.

Hva omfatter UL 9540-sertifisering?

UL 9540-sertifisering dekker sikkerheten til hele energilagringssystemet, inkludert litiumbatterier, termisk styring og kontrollsystemer, og sikrer at alle komponenter fungerer effektivt sammen for å minimere risiko.