Күн энергиясын сактоо үчүн аккумуляторлордо кандай коопсуздук функциялары болушу керек?

Жылуулуктун чыгышын алдын алуу жана өрттөн коопсуз дизайн

Литий-иондук күн энергиясын сактоо үчүн аккумуляторлордо жылуулуктун чыгышы (thermal runaway) кандай пайда болот?

Литий-иондук күн энергиясын сактоо батарейаларында термалдык чыңалуу болгондо, ал жалпысынан батареялардын өзүнчө клеткаларындагы кыйынчылыктардан, сырттан таасир эткен зыяндан же иштеп турганда туурасынан ташталган издерден башталат. Температура 80 градус Цельсийге (башкача айтканда, 176 градус Фаренгейтке) жеткенден кийин электролит бузулуп, жануучу газдарды жана андан да көп жылуулукту бөлүп чыгарат, бул тизмектелген реакцияны түзөт, ал өзүнчө улантылат. Бир нече батарея бир нече топтолгон жерлерде жылуулук тез таяныш клеткаларга таралат жана кээде температураны секунддар ичинде 400 градус Цельсийге (же 752 градус Фаренгейтке) жеткирет. Термалдык чыңалуунун бул учурларынын көбүнчө ичиндеги кыска токтомуу себептешет. Бул кыска токтомоолор жалпысынан батарея ичинде дендриттердин өсүшүнөн же өндүрүштөн келип чыккан кемчиликтерден пайда болот. Статистикалык маалыматтарга ылайык, мундай окуялар термалдык чыңалуунун ондон жетисин түзөт. Бул коркунучтуу процессти токтотуу үчүн өндүрүүчүлөр туташтыргычтарды, жанбаган электролиттик кошулмаларды жана клеткалардын ортосундагы жылуулуктун таралышын токтотуучу эпоксиддик смоладан жасалган башка барьерлерди киргизүү керек.

Күн энергиясын сактоо үчүн аккумулятордун орнотулушуна UL 9540A сыноо жана өрттүн таралуусун кыскартуу чаралары

UL 9540A сертификатын алуу — коммерциялык күнөштүк аккумулятордук сактоо системаларында жылуулуктун чыгышы (thermal runaway) кандай таралатын изилдөө үчүн кеңири жанык сыноолордон өтүүнү билдирет. Сыноо процесси батарейаларга кадимки нерсе терең киргенде же алар ашыкча заряддалганда болгон эң жаман мүмкүн болгон иштебүзгүлүктөрдү моделдеет. Бул сыноолор жылуулук канчалык тез жыйланат, кандай газдар бөлүнөт жана жанык бир модулдан экинчи модулга өтө алабы деген маселелерди текшерет. Бул стандартты өткөн аккумулятордук системалар ар бир модулду орнотуу үчүн өзгөчө отка туруктуу кабиналар, басымды коопсуздук менен чыгарууга мүмкүндүк берген тескермелер жана модулдардын ортосундагы жылуулуктун өтүшүн токтоткон башкалар сымал ичке коопсуздук функцияларын камтыйт. Тажрыйбалык тараптан текшерилген маалыматтарга караганда, көпчүлүк сертификатталган системалар курчаган коркунучтуу жылуулуктук окуяларды 100 ичинен 99 шилте бир гана модулда гана чектейт. Бул аккумуляторлорду ичке жерлерге же бир-биринен аз аралыкта орнотуу үчүн ичке жерлерге орнотууда UL 9540A сертификатына ээ болгон жабдууларды тандаш — бул не гана нормалар талап кылганы үчүн, бирок практикада ризиктерди чыныгы түрдө азайтканы үчүн да маанилүү. Көпчүлүк объект менеджерлери бул коопсуздугу жогорураак системаларга өткөндөн кийин инциденттердин саны азайганын кабарлашты.

Батареяны башкаруу системасы (BMS) аркылуу интеллектуалдуу электрдик коргоо

Маанилүү BMS функциялары: Ашыкча заряддоо, ашыкча разряддоо, кыска токтун түзүлүшү жана изоляцияны контролдоо

Аккумулятордун башкаруу системасы (BMS) литий-иондук күн энергиясын сактоо аккумуляторлары үчүн сымал «мээн» болуп эсептелет жана иштөөнү тегиз уланткан төрт негизги коопсуздук функциясын башкарат. Аккумулятор ашыкча заряддалганда, BMS бул процесс 3,65 вольттан ашып кетпесин үчүн клеткасына токтотот, анткени бул чекти ашып кетүү оңой гана литийдин пластиналануусуна алып келет, ал өз очеркинде перегрев проблемаларына себепчи болушу мүмкүн. Экинчи жагынан, аккумулятор клеткасына токтогондо 2,5 вольттан төмөн түшкөндө, система дагы бир жолу ишке кирет, анткени бул ички компоненттерди зыянга учуруп, аккумулятордун жашоо узактыгын туруктуу түрдө кыскартат. Кыска токтун учурларында ток нормалдык деңгээлден үч эсе жогорулаганда, реакция тез гана башталат жана электр тогун коопсуздук менен токтотуу үчүн атайын түймөлөр колдонулат. Система ошондой эле активдик бөлүктөр менен металл корпус ортосундагы изоляциялык каршылыкты да түзүлүштүк түрдө текшерет, анын 100 омм/вольттан төмөн түшүүсү — баштапкы износ белгилери болуп саналат. АКШдагы ири жана үй шарттарында иштеген талаа долбоорлорунун маалыматтарына караганда, бул коргоо катмарларынын көп катмардуулугу жакынкы жылдары электр аварияларын жакында үчтөн эки бөлүгүнө чейин азайтты.

Күн энергиясын сактоо үчүн аккумулятордун чыныгы убакытта SOC/ SOH көрсөткүчү жана алдын ала белгилөөчү кырсыкка каршы иштөө

Бүгүнкү күндөгү эң жакшы аккумулятордун башкаруу системалары SOC тактыгын плюс же минус 3% чегинде сактоо үчүн кулондук саноо ыкмаларын Калман фильтрлери менен бирге колдонот. Бир убакта алар ресурсунун кайсы учурда азая баштаганын баамын чыгаруу үчүн SOH-ту да көзөмөлдөйт. Бул топтомуш операторлорго көйгөйлөр пайда болгонго чейин аларды башкарууга жардам берген эки катмарлуу маалымат берет. Жеке элементтердин кернеэси 50 милливольттан жогору болгондо же модулдардын ортосундагы температура айырмасы 4 градус Цельсийден көп болгондо, система заряддоо тездигин баваңдатат жана караш керек болгондугу жөнүндө эскертүүлөр берет. Бул деталдуу диагностикалык текшерүүлөр кичинекей көйгөйлөрдүн узак мөөнөттө жыйналышын токтотот, бул аккумулятордун жашоо узактыгын активдүү көзөмөлдөбөгөн эски системаларга салыштырганда дээрлик 40% га узартат. Жаңы версиялар дагы да акылдуу болуп жатат: алар аккумуляторлордун жашоо узактыгынын аягына жетишин үч ай мурда баамдап чыгат. Бул иштөөнүн алдын ала баамы күн нурунун энергиясын колдонуучуларга нече убакта алмаштыруу керек экенин жакшыраак пландоого жардам берет, анткени алар бүтүндөй бузулганга чейин күтпөйт.

Күн энергиясын сактоо үчүн аккумуляторлорго талап кылынган регулятордук сертификаттар

Тургундук жана коммерциялык күн энергиясын сактоо аккумуляторлорун орнотууда эл аралык коопсуздук сертификаттарына ылайыктуулук талап кылынат. Бул стандартдар от коркунучун азайтат, иштөө надеждүүлүгүн камсыз кылат жана электр тармагына кошулуу, урууга жол берүү жана страхование камтылышы үчүн алгачкы шарт болуп саналат.

Элемент жана блок деңгээлиндеги коопсуздук стандартдары: UL 1642, IEC 62619 жана UN 38.3

Компонент деңгээлиндеги сертификаттар системага биримдиктештирүүгө чейин негизги коопсуздукту тастыктайт:

• UL 1642 литий элементтерин тажрыйбалык чөгүртүү шарттарына — жумуштун үзүлүшү, ашыкча заряддоо жана басуу сыноолоруна подвергаат, бул аркылуу конструкциялык жана термалдык бүтүндүк тастыкталат.
• IEC 62619 индустриялык литий аккумуляторлору үчүн коопсуздук талаптарын белгилейт; механикалык күчкө, термалдык абуска жана туура эмес заряддоого чыдамдуулук талап кылынат.
• UN 38.3 транспортуулуу куралдардын коопсуздугун камсыз кылуу үчүн бийиктикте симуляциялоо, вибрация, соқку жана термалдык циклдөө сыноолорун талап кылат, бул жеткирүү мезгилинде суюктуктун агып чыгышын же термалдык окуялардын болушун болтурат.
  Өндүрүүчүлөр системалык деңгээлдеги баалоого өтүштөн мурун бардык үч талапка ылайыктуулугун көрсөтүшү керек.

Системалык деңгээлдеги ылайыктуулук: UL 9540, NFPA 855 жана электр тармагына кошулуу коопсуздугу (IEEE 1547, NFPA 585)

Толук системанын интеграциясы өз ара байланышкан коопсуздук негиздерине ылайык келүүнү талап кылат:

• UL 9540 жанын таркатуу, электр коопсуздугу жана термалдык башкаруу боюнча интеграцияланган баалоону жасайт, бул термалдык чачырануу шарттарында симуляцияланат.
• NFPA 855 минималдуу аралык, желдетүү, өртөн коргоо жана чыгуу жолдору кабыл алынып, өрттүн таркашын чектөө жана авариялык жагдайларда жардам көрсөтүүгө ылайык физикалык орнотуу талаптарын белгилейт.
• Электр тармагына кошулуу стандартдары, мисалы IEEE 1547 (көпүрөлөрдүн кернеу/жыштыкка туруктуулугу жана островдоштукка каршы системалар үчүн) жана NFPA 585 (тез өчүрүү жана доо-талаа табуу үчүн) айыптардын убактысында ишенимдүү өчүрүүнү камсыз кылат.
  2024-жылдын башында АКШнын 37 штаты электр коддоруна NFPA 855 стандартын киргизген, андыктан ал рухсат алуу үчүн де-факто талап кылынат.

Материалдын тандалышы жана ишке ашыруу алдын ала көзөмөлдөөнүн жакшыртылышы

Неге литий-темир-фосфат (LFP) коопсуздукту камсыз кылган күн энергиясын сактоо үчүн эң жакшы химиялык композиция болуп саналат

LFP — бул литий-темир-фосфаттын кыскартмасы — жарык энергиясын сактоо үчүн көпчүлүк чечимдерде тандалган негизги вариант болуп саналат, анткени ал жылуулукка өтө туруктуу. Бул материалдын айрыкча өзгөчөлүгү — оливин кристаллдык структурасы, ал температура жогорулашы менен кислороддун чыгып кетишин токтотот. Бул LFP аккумуляторлорунун никель же кобальт менен жасалган аккумуляторлорго караганда көпкө чейин коопсуздугу жогору экенин билдирет, анткени алар жанып кетүүгө ичке тендентцияга ээ. Актуалдуу талаа долбоорлорунун маалыматтарына ылайык, LFP технологиясын колдонгон жайгаштырууларда жанып кетүүгө байланыштуу инциденттердин саны 60 процентке азаят. Башка артыкчылыктар да бар. Бул аккумуляторлор тозуп калганчы көп заряддоо циклдеринден өтөт, убакыт өтүсү менен кернеэни жакшы сактайт жана 55 градус Цельсийге чейинки жылуу шарттарда надёждуу иштейт. Бул түрдөгү температура толеранттуулугу чатырларда же сыртта орнотулган күн энергиясынын түзүлүштөрү үчүн маанилүү, анткени бул жерлерде жылуулук көйгөйгө айланып калышы мүмкүн.

Алыскы термалдык тасвирлео, ИИ негизделген аномалияларды аныктоо жана автоматташтырылган эскертүүлөр

Профилактикалык мониторинг башкаруу жана BMS контролдөрүнөн тышкары критикалык коргоо катмарын кошот:

• Инфракызыл термо-тасвирлео беттин температурасын үзгүлтүз, контага тийбей тартып, жылуулук чогултууларын алдын ала аныктайт.
• AI-башкарылган аналитика модулдар боюнча кернеэ оюшун, импеданстагы өзгөрүштөр жана жылуулуктун өзгөрүштөрүн бириктирип, порогго негизделген сигналдар менен көрүнбөгөн аномалияларды белгилейт.
• Автоматташтырылган эскертүүлөр техниктерге контексттик диагностика менен билдирүүлөр берип, кичинекей айырмалануулар катачылыкка айланбай турганда аракетке көчүүгө мүмкүндүк берет.
  Бул ыкма күн энергиясын сактоо флотундагы плансыз токтотулуштарды 34% га азайтат жана реактивдик техникалык кызмат көрсөтүү графигине таянышты өтө көп азайтат, бул узак мөөнөттүү коопсуздук жана надеждуулукту ныгытат.

ККБ

• Литий-иондук күн энергиясын сактоо аккумуляторларында жылуулуктун чыгышына (thermal runaway) негизинен эмне себеп болот?

  Жылуулуктун чыгышы (thermal runaway) аккумулятор ячейкаларынын ичиндеги ички проблемалар, сырткы зыян же кадимки жабык күйүштөн пайда болушу мүмкүн. Бул ички кыска токтун пайда болушу менен башталып, маселени тагы да күчөтүүчү жылуулуктун тизмелин түзөт.

• UL 9540A сертификаты деген эмне жана ал неге маанилүү?

  UL 9540A сертификаты — күн энергиясынын аккумулятордук системаларында термалдык чыгарылыштын (thermal runaway) кандай таралышын баалоо үчүн жүргүзүлгөн кеңири өрт сыноолорун камтыйт. Бул сертификатка ээ болгон системалар өртке төзүмдүү корпусдорду жана модульдар ортосундагы жылуулуктун өтүшүн башкаруу үчүн башка коопсуздук чараларды камтыйт.

• Аккумулятордун башкаруу системасы (BMS) аккумулятордун коопсуздугун кандай жакшыртат?

  BMS аккумулятордун оптималдуу иштешин сактоо жана коркунучтуу абалдардын алдын алуу үчүн заряддан ашып калуу, разряддан ашып калуу, кыска токтун жана изоляциянын мониторингин башкарат.

• Күн энергиясын сактоо үчүн Литий-темир-фосфат (LFP) аккумуляторлорун колдонуунун артыкчылыктары кандай?

  LFP аккумуляторлору өзүнчө курамына байланыштуу жылуулук тургантыгын камтыйт, бул никель же кобальт сыяктуу башка химиялык композицияларга караганда өрттүн пайда болуу коркунучун азайтат жана узун иштеш циклдерин камтыйт.