Koliko je siguran sistem za skladištenje energije niskog napona u kućnoj upotrebi?

Разумевање стварних услова сигурности ниског напона за домашње ESS

Зашто 'низак напон' не значи 'без ризика': физиологија човека и понашање струје при квару

Системи ниског напона могу радити са напоном испод 50 волти наизменичне струје или 120 волти једносмерне струје према упутствима NEC-а, али те бројке не треба да заблуде никога што се тиче безбедности. Наши органи изненадно јако реагују на електрицитет чак и на малим нивоима. Само 5 милиампера који протеку кроз кожу могу довести до контракције мишића тако да особа буде закључана док држи жицу под напоном. А када струја достигне око 50 милиампера? То је довољно да знатно поремети рад срца. Ови проблеми се јављају најчешће када дође до квара система. Замислите шта се дешава ако дође до отказивања изолације или кvara уземљења на површинама као што су влажни бетонски подови или метални радни столови. Изnenада, чак и инсталација од 48 волти једносмерне струје постаје ризична јер отпор контакта опадне на опасно ниске нивое од око 480 ома, омогућавајући слободан проток од 100 милиампера. Постоји и фактор топлоте који нико не очекује. Електрични лукови у овим системима нижег напона могу тренутно узроковати скок температуре преко 3.500 степени Целзијуса, запаљивши све у близини. Заборавите дакле на мишљења људи о категоријама напона. Добра пракса изолације, правилне технике уземљења и брза реакција на кварове нису само препоруке за електричаре који раде са овим системима. То су апсолутна неопходност, без обзира на то да ли извор напајања задовољава традиционалне дефиниције високог напона или не.

Напонски прагови у домаћинствима: 48V једносмерне струје као практични стандард за системе складиштења енергије са ниским напоном

Складиштење енергије у домаћинствима све више прихвата 48V једносмерне струје као безбедносни стандард, успостављајући равнотежу између густине снаге и унајчешћеног нижег ризика. Овај напон је испод прага од 60V једносмерне струје на коме међународни стандарди попут IEC 61140 захтевају појачане заштитне мере. У поређењу са алтернативама са вишим напоном, системи са 48V омогућавају мерљиве предности у погледу безбедности:

Класификација кола према NEC Class 2 даље подржава овај приступ ограничавањем излаза на 100W, чиме се ограничава доступна енергија у случају квара и омогућавају безбедније инсталације које корисници могу извести сами, а да и даље задовољавају основне потребе за резервном енергијом у кући.

Termički beg i bezbednost od požara u baterijama za kućnu upotrebu niskog napona

Hemija je važna: Termička stabilnost LiFePO₄ u odnosu na NMC pod ekstremnim uslovima (UL 9540A)

Хемија која стоји иза батерија има велики утицај на њихову сигурност када се инсталирају у кућама са системима за складиштење енергије ниског напона. Литијум-гвожђе-фосфат, познат и као LiFePO4, не улази у стање термалног пробоја због своје стабилне оливинске кристалне структуре. Ове батерије заправо могу издржати високе температуре чак и преко 260 степени Целзијуса, што је око 500 Фаренхајта. Са друге стране, ћелије на бази никла, манганеза и кобалта тендују да се насилно распадну када достигну температуру од око 200 степени Целзијуса. Када дође до квара, ове NMC ћелије могу достићи врелинску температуру преко 900 степени Целзијуса, а у најгорим случајевима чак и 1.652 Фаренхајта. Тестови према стандарду UL 9540A потврђују ово, показујући да LiFePO4 ћелије обично само престану са радом на месту без проширења проблема. Међутим, код NMC модула се проблем прошири кроз систем у око 8 од 10 случајева током тестирања. Пошто већина домаћих инсталација користи пасивне методе хлађења и има ограничен простор, урођена стабилност LiFePO4 чини га бољим избором за примену у ESS системима ниског напона. То значи да власници кућа не морају да користе компликоване активне системе управљања температуром како би осигурали безбедан рад.

Projektovanje kućišta i kontrola širenja u kompaktnim sistemima niskog napona

Добра конструкција кућишта има велики значај када је у питању сучељавање са кваровима у тим малим системима за складиштење енергије у домаћинствима. Савремене вишеслојне конструкције обично укључују керамичке термичке баријере заједно са канале за отпуштање притиска који се активирају под притиском, а који помажу у правилном руковању продуктима сагоревања. Ако температура унутар система постане превелика или притисак порасте изнад безбедних нивоа, специјални вентили за гашење пламена усмеравају гореће гасове наниже, даље од других делова система. У исто време, интумесцентни заптивачи почињу да се шире како би створили баријере око било којих оштећених модула. Тестови су заправо показали да са овим карактеристикама у функцији, пожари имају тенденцију да се прошире на мање од 5% комшијских ћелија током термичких инцидената. Када се ово споји са сталним проверама температуре кроз различите групе ћелија, добијамо инжењерско решење које ограничава проблеме у оквиру безбедносних граница сертификованих од стране UL. Ово функционише чак и у тесним просторима где се ови системи често инсталирају, као што су просторије за корисничке уређаје или углови гараже.

Кључне карактеристике сигурности: BMS, надзор и детекција кварова у раној фази

Изван напона: откривање набубења, корозије и кварова везе на елементима за складиштење енергије ниског напона

Kada je u pitanju sigurnost u sistemima za skladištenje energije niskog napona, posmatranje samo nivoa napona nije dovoljno. Ono što zaista ima značaja dešava se fizički, daleko pre nego što se električni problemi pojave na meraču. Uzmimo kao primer širenje ćelija. Kada ćelije počnu da se šire, to znači da se unutar njih stvara gas, uz razvoj mehaničkog naprezanja koje može dovesti do pucanja ako se ne spriječi na vrijeme. Savremeni sistemi sada kombinuju senzore osetljive na silu sa pažljivim praćenjem napona kako bi ovi problemi bili otkriveni na vrijeme. Još jedan veliki problem? Korozija na spojevima. Ona izaziva povećan otpor između komponenti, što dovodi do tačaka pregrevanja koje možda neće aktivirati uobičajene alarme zbog napona, ali i dalje predstavljaju ozbiljnu opasnost od požara za materijale u okolini. Takođe, nemojte zaboraviti ni na labave veze. One stvaraju male lukove koji proizvode nagli skok temperature neposredno pre nego što dođe do potpunog kvara. Najnoviji sistemi za upravljanje baterijama zapravo otkrivaju sve ove probleme korišćenjem naprednih tehnika poput termalnog mapiranja na više tačaka i tehnike koja se naziva spektroskopija impedanse. Ovi sistemi mogu detektovati čak i manje promene otpornosti oko 15%. Zašto je ovo toliko važno? Prema izveštaju Nacionalne udruge za zaštitu od požara iz 2023. godine, skoro četvrtina kvarova sistema za skladištenje energije u domaćinstvima pripisana je fizičkom degradaciji, a ne jednostavnim problemima poput prevelikog napona ili prevelike struje.

Основне способности BMS-а за стамбене нисконапонске системе

Ефикасан стамбени BMS иде далеко иза основне регулације напона. Мора обухватити:

• Праћење више параметара у реалном времену , укључујући температурне градијенте између ћелија, отпор изолације, цурење струје и метрике стања здравља
• Алгоритме предвиђања кварова , обучене на историјским шаблонима деградације ради предвиђања краја употребног века или почетка топлотног оптерећења
• Резервне хардверске прекидаче , способне да изолују кварове у милисекундама након детектовања аномалног пораста температуре или промене импедансе
• Дијагностику повезану са облаком , која омогућава удаљене упозорења и корисничке инсайтове преко сигурних IoT протокола

Стари системи за мерење напона више нису довољни у поређењу са модерним системима који стално прате шта се дешава унутар батерија. Ови нови системи прате ствари попут ситних промена у отпору унутар батерије и начине преласка топлоте између различитих делова батеријског пакета. Права вредност долази када се проблеми могу решити на време. На пример, ако систем детектује набубаченост ћелије, може аутоматски смањити количину енергије која пролази кроз тај део пре него што дође до озбиљнијег квара. Већина кварова батерија се такође не јавља изненада. Подаци из индустрије показују да око 78% кварова се полако развија у временском периоду од неколико недеља до месеци. Такво детаљно праћење потпуно мења начин на који приступамо одржавању батерија, прелазећи са поправке након отказивања на предвиђање проблема пре него што постану озбиљни.

Сертификација, стандарди инсталације и заштита животне средине

Ispravna sertifikacija i poštovanje pravila instalacije od suštinskog su značaja za bezbednu primenu sistema za skladištenje energije niskog napona. Nezavisna sertifikacija, kao što su UL 9540 za bezbednost sistema, UL 1973 za performanse ćelija i NFPA 855 u vezi zaštite od požara, omogućava projektantima da im sistem može da podnese kvarove bez otkazivanja. Prilikom instaliranja ovih sistema, električari moraju da poštuju i lokalne propise. U Sjevernoj Americi, slede članak NEC 706, dok se u ostalim delovima sveta primenjuje IEC 62477. Ovi standardi zahtevaju upotrebu odobrenih komponenti, obučeno osoblje i različite testove nakon instalacije, uključujući proveru otpornosti izolacije, obezbeđenje dovoljno prostora za ventilaciju i potvrdu da su kućišta neoštećena. Gledajući širu sliku, proizvođači bi trebalo da brinu o tome šta se dešava sa njihovim proizvodima dugoročno. Kompanije koje se pokoravaju standardima ISO 14001 proizvode ekološkije proizvode i imaju programe za pravilno recikliranje zastarelih jedinica. Prema nedavnim industrijskim statistikama iz prošle godine, oko tri četvrtine svih bezbednosnih problema nakon servisa nastaje zbog nepravilnog odlaganja ovih sistema. Zbog toga je upravljanje načinom na koji ovi sistemi ulaze na tržište, funkcionišu i na kraju napuštaju tržište, neophodan deo svakog plana bezbednosti od samog početka.

Често постављене питања

Šta se smatra niskim naponom u sistemima za skladištenje energije u domaćinstvu?

Nizak napon u sistemima za skladištenje energije u domaćinstvu obično se odnosi na sisteme koji rade ispod 50 volti naizmenične struje ili 120 volti jednosmerne struje, u skladu sa smernicama NEC-a.

Zašto se za sisteme za skladištenje energije u stambenim zonama često bira 48V jednosmerne struje?

48V jednosmerne struje se često bira jer pruža ravnotežu između gustine snage i sigurnosti. Značajno smanjuje rizik od udara strujom i energiju luka u poređenju sa sistemima višeg napona.

Kako hemijski sastav baterije utiče na termički trčanje i sigurnost od požara?

Baterije poput LiFePO4 manje su sklonе termičkom trčanju zbog svoje stabilne strukture u poređenju sa NMC ćelijama, koje mogu postati opasno vruće pod termičkim opterećenjem.

Koju ulogu igra Sistem za upravljanje baterijama (BMS) u obezbeđivanju sigurnosti?

BMS je od presudnog značaja za nadgledanje više parametara, otkrivanje ranih kvarova i osiguravanje bezbednog rada brzim izolovanjem kvarova.