Ciri keselamatan apakah yang harus dimiliki oleh bateri penyimpanan tenaga suria?

Pencegahan Larian Termal dan Reka Bentuk Tahan Api

Bagaimana larian termal berlaku dalam bateri penyimpanan tenaga suria berbasis litium-ion

Apabila larian terma berlaku dalam bateri penyimpanan solar ion litium, ia biasanya bermula daripada masalah di dalam sel itu sendiri, kerosakan akibat sumber luaran, atau sekadar haus dan rosak akibat penggunaan biasa semasa operasi. Apabila suhu meningkat melebihi kira-kira 80 darjah Celsius (iaitu sekitar 176 Fahrenheit), elektrolit akan terurai dan membebaskan gas mudah terbakar bersama-sama dengan haba tambahan, mencipta satu tindak balas berantai yang berterusan secara autonomi. Di tempat-tempat di mana banyak bateri ini dipadatkan bersama, haba tersebar dengan cepat ke sel-sel bersebelahan, kadangkala mendorong suhu melebihi 400 darjah Celsius (atau lebih kurang 752 Fahrenheit) dalam masa beberapa saat sahaja. Kebanyakan kes larian terma disebabkan oleh litar pintas dalaman. Litar pintas ini biasanya berpunca daripada dendrit yang tumbuh di dalam bateri atau cacat yang diperkenalkan semasa proses pembuatan. Menurut rekod, isu-isu sedemikian menyumbang kepada kira-kira tujuh daripada sepuluh kes larian terma. Untuk menghentikan proses berbahaya ini, pengilang perlu memasukkan langkah-langkah keselamatan tertentu seperti pemisah yang tidak mudah terbakar, bahan tambah khas dalam elektrolit yang tahan api, serta halangan yang diperbuat daripada resin epoksi yang membantu menghalang penyebaran haba antara sel-sel individu.

Ujian UL 9540A dan pengurangan penyebaran api untuk pemasangan bateri penyimpanan tenaga suria

Mendapatkan sijil UL 9540A bermakna menjalani ujian kebakaran yang ketat untuk menilai bagaimana penyebaran kegagalan termal (thermal runaway) berlaku dalam sistem penyimpanan bateri suria komersial. Proses pengujian ini mencipta senario yang mewakili kegagalan terburuk yang mungkin berlaku, seperti apabila objek tajam menusuk bateri atau bateri tersebut dicas berlebihan. Ujian-ujian ini menilai pelbagai aspek seperti kadar peningkatan suhu, jenis gas yang terbebas, dan sama ada api boleh merebak dari satu modul ke modul lain. Sistem bateri yang lulus piawaian ini dilengkapi dengan ciri keselamatan terbina dalam, termasuk kandang tahan api khas di sekeliling setiap modul, saluran pelepasan tekanan yang selamat, serta halangan yang menghalang pemindahan haba antara modul. Pengujian bebas menunjukkan bahawa kebanyakan sistem bersijil ini dapat mengandung peristiwa termal berbahaya dalam hanya satu modul sebanyak 99 daripada 100 kali. Apabila memasang bateri-bateri ini di dalam bangunan atau ruang sempit di mana jarak antara unit-unitnya sangat terhad, menggunakan peralatan bersijil UL 9540A adalah pilihan yang rasional—baik kerana peraturan mengharuskannya mahupun kerana ia benar-benar mengurangkan risiko dalam amalan sebenar. Ramai pengurus kemudahan telah melaporkan berkurangnya insiden selepas beralih kepada sistem-sistem yang lebih selamat ini.

Perlindungan Elektrik Pintar melalui Sistem Pengurusan Bateri (BMS)

Fungsi BMS yang kritikal: Cas berlebihan, nyahcas berlebihan, litar pintas, dan pemantauan penebatan

Sistem Pengurusan Bateri (BMS) bertindak seperti otak bagi bateri penyimpanan solar litium-ion, mengurus empat fungsi keselamatan utama yang memastikan operasi berjalan lancar. Apabila bateri terlalu dicas, BMS menghentikan proses tersebut pada kira-kira 3.65 volt setiap sel kerana melebihi tahap ini boleh menyebabkan pengendapan litium yang berbahaya, yang mungkin membawa kepada masalah terlalu panas. Di sisi lain, jika bateri dinyahcas di bawah kira-kira 2.5 volt setiap sel, sistem ini sekali lagi diaktifkan untuk menghentikan penyingkiran lanjut kerana tindakan ini boleh merosakkan komponen dalaman dan mengurangkan jangka hayat bateri secara kekal. Bagi litar pintas, tindak balas berlaku hampir serta-merta apabila arus melonjak melebihi tiga kali ganda aras normal, dengan menggunakan suis khas untuk memutuskan aliran kuasa secara selamat. Sistem ini juga sentiasa memeriksa rintangan penebatan antara bahagian aktif dan bekas logam, serta mencari sebarang penurunan di bawah 100 ohm per volt yang menunjukkan tanda-tanda awal haus dan rosak. Laporan lapangan daripada pemasangan berskala besar dan pemasangan rumah di Amerika Syarikat menunjukkan bahawa pelbagai lapisan perlindungan ini telah mengurangkan kemalangan elektrik kira-kira dua pertiga dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

Pemantauan SOC/SOH secara masa nyata dan tindak balas kegagalan berjangka untuk bateri penyimpanan tenaga suria

Sistem pengurusan bateri terbaik hari ini menggabungkan teknik kiraan coulomb dengan penapis Kalman untuk mengekalkan ketepatan SOC sekitar ±3%. Pada masa yang sama, sistem ini memantau SOH dengan menganalisis sejauh mana kapasiti berkurangan dari masa ke masa. Gabungan ini memberikan operator dua lapisan maklumat yang membantu meramal masalah sebelum ia berlaku. Apabila sel individu mula menunjukkan perbezaan voltan melebihi 50 milivol dan atau terdapat perbezaan suhu antara modul melebihi 4 darjah Celsius, sistem akan memperlahankan kelajuan pengecasan serta menghantar amaran mengenai penyelenggaraan yang diperlukan. Pemeriksaan diagnostik terperinci ini menghalang isu-isu kecil daripada bertambah buruk secara beransur-ansur, yang sebenarnya boleh memanjangkan jangka hayat bateri sehingga kira-kira 40% berbanding sistem lama yang tidak memantau secara aktif. Versi terkini juga semakin pintar, dengan menggunakan data prestasi lampau untuk menganggar masa bateri mungkin mencapai akhir hayatnya kira-kira tiga bulan lebih awal. Ramalan sebegini membantu pemasang sistem suria merancang penggantian dengan lebih baik, bukannya menunggu sehingga sesuatu gagal sepenuhnya.

Sijil Peraturan Wajib untuk Bateri Penyimpanan Tenaga Suria

Pematuhan terhadap sijil keselamatan antarabangsa adalah wajib bagi pemasangan bateri penyimpanan tenaga suria untuk kegunaan domestik dan komersial. Piawaian ini mengurangkan risiko kebakaran, memastikan kebolehpercayaan operasi, serta menjadi prasyarat bagi sambungan kepada grid utiliti, kelulusan permit, dan perlindungan insurans.

Piawaian keselamatan pada tahap sel dan bungkusan: UL 1642, IEC 62619, dan UN 38.3

Sijil pada tahap komponen mengesahkan asas keselamatan sebelum integrasi sistem:

• UL 1642 menguji sel litium di bawah keadaan penyalahgunaan ekstrem termasuk litar pintas paksa, cas berlebihan, dan ujian remasan untuk mengesahkan integriti struktur dan terma.
• IEC 62619 menetapkan keperluan keselamatan bagi bateri litium industri, dengan mewajibkan rintangan terhadap tekanan mekanikal, penyalahgunaan terma, dan pengecasan tidak normal.
• UN 38.3 mengesahkan keselamatan pengangkutan dengan mensyaratkan ujian simulasi altitud, getaran, impak, dan kitaran terma untuk mengelakkan kebocoran atau kejadian terma semasa penghantaran.
  Pengilang mesti menunjukkan pematuhan terhadap ketiga-tiga syarat ini sebelum berpindah ke penilaian peringkat sistem.

Pematuhan peringkat sistem: UL 9540, NFPA 855, dan keselamatan sambungan ke grid (IEEE 1547, NFPA 585)

Integrasi sistem penuh menuntut pematuhan terhadap kerangka keselamatan yang saling bersandar:

• UL 9540 menilai penyebaran api bersepadu, keselamatan elektrik, dan pengurusan haba di bawah keadaan larian haba yang disimulasikan.
• NFPA 855 mengawal keperluan pemasangan fizikal termasuk jarak minimum, pengudaraan, penekanan api, dan fasiliti keluaran untuk menghadkan penyebaran api serta memudahkan tindak balas kecemasan.
• Piawaian sambungan ke grid seperti IEEE 1547 (untuk ketahanan voltan/frekuensi dan pencegahan isolasi sendiri) dan NFPA 585 (untuk pemadaman pantas dan pengesanan kecacatan arka) memastikan pemutusan yang selamat semasa berlakunya kegagalan.
  Sehingga tahun 2024, 37 buah negeri di Amerika Syarikat telah mengadopsi NFPA 855 ke dalam kod elektrik mereka, menjadikannya suatu keperluan de facto untuk kelulusan permit.

Peningkatan dalam Pemilihan Bahan dan Pemantauan Proaktif

Mengapa litium ferum fosfat (LFP) merupakan kimia pilihan bagi bateri penyimpanan tenaga suria yang lebih selamat

LFP, singkatan bagi Litium Ferum Fosfat, kini menjadi pilihan utama bagi kebanyakan penyelesaian penyimpanan tenaga suria disebabkan ketegaran terma yang sangat tinggi. Apa yang menjadikan bahan ini istimewa ialah struktur hablur olivin uniknya yang secara berkesan menghalang oksigen daripada terlepas walaupun pada suhu yang sangat tinggi. Ini bermakna bateri LFP jauh lebih selamat berbanding bateri yang diperbuat daripada nikel atau kobalt, yang cenderung mudah terbakar. Menurut laporan lapangan sebenar, pemasangan yang menggunakan teknologi LFP mengalami kira-kira 60 peratus kurang insiden kebakaran. Terdapat juga banyak kelebihan lain. Bateri-bateri ini mampu menahan banyak kitaran cas sebelum haus, mengekalkan voltan dengan agak baik sepanjang masa, dan beroperasi secara boleh percaya walaupun dalam keadaan suhu yang agak panas sehingga kira-kira 55 darjah Celsius. Toleransi suhu sedemikian amat penting bagi sistem tenaga suria yang dipasang di atas bumbung atau di luar bangunan, di mana haba boleh menjadi satu isu.

Imej termal jarak jauh, pengesanan anomali berbasis AI, dan pelaksanaan amaran automatik

Pemantauan proaktif menambahkan lapisan pertahanan kritikal di luar kawalan perkakasan dan sistem pengurusan bateri (BMS):

• Imaging termal inframerah menyediakan pemetaan suhu permukaan secara berterusan dan tanpa sentuh untuk mengenal pasti kawasan panas sebelum ia menjadi lebih serius.
• Analitik Dikuasai AI menghubungkaitkan hanyutan voltan, perubahan impedans, dan corak suhu merentasi modul-modul untuk menandakan anomali yang tidak dapat dikesan oleh amaran berdasarkan ambang batas.
• Amaran Automatik menyampaikan pemberitahuan kepada juruteknik bersama diagnosis kontekstual, membolehkan tindakan intervensi sebelum penyimpangan kecil berkembang menjadi kegagalan.
  Pendekatan ini mengurangkan masa berhenti tidak dirancang sebanyak 34% dalam armada penyimpanan tenaga suria dan secara ketara mengurangkan pergantungan kepada jadual penyelenggaraan reaktif, seterusnya memperkukuh keselamatan dan kebolehpercayaan jangka panjang.

Soalan Lazim

• Apakah yang menyebabkan larian terma dalam bateri penyimpanan tenaga suria litium-ion?

  Larian terma boleh berlaku akibat masalah dalaman dalam sel bateri, kerosakan luaran, atau haus biasa akibat penggunaan. Ia melibatkan tindak balas berantai haba yang memburukkan lagi masalah tersebut, dan sering kali bermula dengan litar pintas dalaman.

• Apakah sijil UL 9540A dan mengapa ia penting?

  Sijil UL 9540A melibatkan ujian kebakaran yang mendalam untuk menilai bagaimana kegagalan termal (thermal runaway) merebak dalam sistem bateri suria. Sistem yang mempunyai sijil ini termasuk kandang tahan api dan ciri keselamatan lain untuk mencegah pemindahan haba antara modul.

• Bagaimanakah Sistem Pengurusan Bateri (BMS) meningkatkan keselamatan bateri?

  BMS menguruskan keadaan cas berlebihan, nyahcas berlebihan, litar pintas, dan pemantauan penebatan untuk mengekalkan prestasi bateri pada tahap optimum serta mencegah situasi berbahaya.

• Apakah faedah menggunakan bateri Litium Ferro Fosfat (LFP) dalam penyimpanan tenaga suria?

  Bateri LFP menawarkan kestabilan termal disebabkan struktur uniknya, mengurangkan risiko kebakaran serta memberikan kitar hayat yang lebih panjang berbanding kimia bateri lain seperti nikel atau kobalt.