Kritiske sikkerhedskrav til industrielle energilagringsskabe

Brandmodstand og interne brandslukningssystemer

For industrielle energilagringskabinetter er det afgørende at anvende ildfaste materialer i kombination med opdelte moduldesigns og automatiske slukkesystemer for at begrænse uønskede termiske hændelser. Når temperaturen stiger for meget inde i disse enheder, træder ikke-ledende rene slukkemidler som FM-200 eller Novec 1230 i kraft ved omkring 150 grader Celsius og slukker flammerne uden at beskadige følsomme elektroniske komponenter. De aktive slukkesystemer fungerer sammen med passive ildbarrierer, som kan holde ild tilbage i op til to timer. Samtidig registrerer varme- og røgfølere, der er placeret forskellige steder i kabinettet, problemer i et tidligt stadium, inden de eskalerer. Hvad gør dog den største forskel? Det er opdelingen på celle-niveau, som sikrer, at defekte moduler holdes isoleret fra resten. Denne metode reducerer risikoen for ildspredning med cirka 80 procent i forhold til ældre modeller uden opdeling – noget der understøttes af de seneste NFPA-standarder, udgivet sidste år. Alle disse sikkerhedsforanstaltninger tilsammen klarer de krævende tests i henhold til UL 9540A vedrørende termisk løberampe.

• Flammebestandige batterikapsler
• Automatisk udløsning af slukning ved 150 °C
• Kontinuerlig overvågning af gasammensætning

Forebyggelse af termisk løberi gennem ventilation og overvågning

At standse termisk løberi kræver det en god termisk styring, der reagerer hurtigt, når temperaturen begynder at stige. Moderne systemer kombinerer ofte tvungen luftkøling med væskebaserede varmevekslere, hvilket kan fjerne varme cirka 40 procent hurtigere end udelukkende at anvende passive metoder. Dette sikrer, at udstyret forbliver i den optimale temperaturinterval på omkring 15 til 35 grader Celsius. Sensorerne, der er fordelt gennem hele systemet, registrerer endda minimale temperaturændringer – ned til brøkdele af en grad. Når de registrerer en unormalitet, reagerer systemet straks ved at øge køleeffekten, reducere belastningen eller afkoble enkelte celler, hvis det er nødvendigt. Luftens bevægelse gennem systemet er ligeledes afgørende. En god luftstrømsdesign sikrer, at kølig luft når alle dele jævnt og samtidig leder den varme udstødte luft væk fra områder, hvor den kunne forårsage problemer. Hvis der er en temperaturforskel på mere end 5 grader mellem nabomoduler, udsender systemet advarsler, så teknikere kan foretage en inspektion, inden små problemer udvikler sig til større udfordringer.

El-sikkerhed: Sikker opladning integration og isoleringsprotokoller

Når det gælder at holde tingene elektrisk sikre, er der grundlæggende tre primære beskyttelseslag, som hele tiden arbejder sammen. Først og fremmest har vi galvanisk isolation, som holder de irriterende DC-batterikredse adskilt fra AC-strømforsyningssystemet. Denne adskillelse er meget vigtig, da den forhindrer farlige jordfejl og lysbuer. Ifølge nogle brancheundersøgelser fra DNV GL tilbage i 2023 stammer omkring en ud af hver fjerde hændelse vedrørende energilagringssystemer faktisk fra elektriske fejl. Derudover er der også den intelligente teknologi. Moderne opladningssystemer bruger smarte algoritmer, som konstant overvåger, hvad der foregår inde i batterierne. Disse algoritmer justerer strømmen igennem baseret på batteriets faktiske tilstand i ethvert givent øjeblik, så vi undgår de ubehagelige situationer med overspænding, som kan beskadige udstyr. Ud over disse foranstaltninger indgår flere andre kritiske sikkerhedsfunktioner som en del af den samlede beskyttelsesstrategi, herunder...

• Fejlafbrydelse inden for 25 ms
• Dielektrisk styrketest ved dobbelt nominel driftsspænding
• Terminalkapsler med IP54-klassificering
  Sammen sikrer disse foranstaltninger en sikker interaktion med elnettet og fuld overholdelse af IEC 62619’s krav til elektrisk sikkerhed for stationære batterier.

Kernekomponenter til energilagerkabinet og deres integration

Batteristyringssystem (BMS) til realtidsovervågning og -styring

Batteristyringssystemet, eller BMS for kort, fungerer lidt som hjernen i de store industrielle energilagringssystemer. Disse systemer overvåger en række parametre på celleplan, herunder spændingsniveauer, temperatur og ladningsniveau (i procent) for hver enkelt celle. Dette sker ved hjælp af meget følsomme sensorer kombineret med intelligent software, der tilpasser sig ændringer i driftsforholdene. Når det gælder om at bevare batteriets sundhed, sætter BMS strikte grænser for fænomener som overladning (over ca. 4,2 volt pr. celle) eller for dyb udledning (under ca. 2,5 volt pr. celle). Denne omhyggelige styring bidrager til, at de fleste batterier kan vare op til 30–40 procent længere end uden sådan styring. Under opladningscyklusser sikrer aktiv balancering, at ingen enkelt celle belastes hårdere end de andre, hvilket opretholder en konstant samlet ydelse og samtidig reducerer slid og slitage. Temperatursensorerne registrerer endda små temperaturændringer på blot én grad Celsius og aktiverer sikkerhedsforanstaltninger langt før noget farligt kan ske. Og lad os ikke glemme de prædiktive analysefunktioner, der opdager tidlige tegn på problemer med batteriets sundhed, så teknikere kan planlægge vedligeholdelse i stedet for at håndtere uventede fejl – hvilket i mange tilfælde kan reducere uplanlagt nedetid med næsten halvdelen.

Synergi mellem strømomformersystem (PCS) og energistyringssystem (EMS)

Når PCS- og EMS-systemer arbejder sammen, skaber de noget ret bemærkelsesværdigt. PCS holder nettet kørende jævnt med en stabilitet på omkring halvanden hertz og håndterer de besværlige problemer med reaktiv effekt. I mellemtiden analyserer EMS konstant tal ved hjælp af maskinlæringsalgoritmer for at se på tidligere energiforbrugsmønstre, tjekke, hvad vejret kan byde på i morgen, og overvåge aktuelle nettilstande, mens de foregår. Hvad sker der, når disse to teknologier kommunikerer med hinanden? Vi får automatisk energiarbitrage, hvor belastninger flytter sig selv til billigere perioder uden spidsbelastning, uden at nogen behøver at trykke på knapper. Derudover er der sikkerhedssikret reservekraft klar til næsten øjeblikkeligt at træde i kraft under strømafbrydelser takket være omskiftningstider under 20 millisekunder. De fleste faciliteter, der implementerer denne type koordination, begynder at se deres investering betale sig et sted mellem tre og fem år, afhængigt af lokale elpriser og systemstørrelse.

Certificeringer, overholdelse og miljømæssig holdbarhed af energilagringskabinetter

Obligatoriske certificeringer: IEC 62619, UN38.3, CE og UL 9540A

At opfylde globale standarder er ikke frivilligt, når det kommer til industrielle energilagringskabinetter. IEC 62619-standarden fastsætter grundlæggende sikkerhedsregler for stationære litium-ion-batterier, herunder tests for at begrænse termisk runaway-situationer. Derudover findes UN38.3-certificeringen, som i vidt omfang undersøger, om battericeller kan klare transportmæssige udfordringer såsom simuleret høj højde og vibrationer fra bevægelse. Dette opfylder reglerne i de fleste internationale fragtområder, men ikke alle. CE-mærker viser overholdelse af EU’s regler om elektromagnetisk interferens og lavspændingssikkerhed. Og UL 9540A giver praktisk bevis for, hvor effektivt systemer kan indeholde brande under disse farlige termiske hændelser. At kombinere alle disse standarder reducerer betydeligt risikoen for alvorlige systemfejl. Nogle nyere undersøgelser fra 2024 tyder på, at der opstår omkring to tredjedele færre problemer i faciliteter, der korrekt følger disse certificeringsvejledninger.

Miljømæssig robusthed: Korrosionsbestandighed, seismisk klassificering og IP-klassificerede kabinetter

Den industrielle verden har brug for udstyr, der kan tåle hård behandling og stadig yde pålideligt dag efter dag. Moderne skabe leveres enten med rustfrie stållegemer eller pulverlakkerede overflader, der er designet til at modstå korrosion svarende til NEMA 4X-standarder, hvilket gør dem særligt velegnede til at klare de aggressive kemikalier, der ofte findes på fabriksgulve. Når det gælder seismiske krav, opfylder disse enheder IBC-standarderne for strukturel integritet i områder, hvor jordens acceleration når 0,3g eller mere – noget, der er absolut afgørende for faciliteter beliggende i nærheden af forkastningslinjer. IP65-klassificeringen betyder, at støv og vandstråler ikke trænger ind i kabinettet, så driften fortsætter problemfrit, selv når luftfugtigheden stiger over 90 % RH eller under længerevarende regnvejr. Denne indbyggede robusthed resulterer i betydeligt længere levetider sammenlignet med standardmodeller – typisk ca. 40–60 % længere. Det betyder færre reparationer, mindre driftsstop og samlet set besparelser gennem hele udstyrets levetid.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er de brandsikkerhedsforanstaltninger, der er inkluderet i industrielle energilagringskabinetter?

Industrielle energilagringskabinetter anvender brandhæmmende materialer, automatiske slukkesystemer med ikke-ledende rene midler som FM-200 eller Novec 1230 samt passive brandbarrierer til at indeholde termiske hændelser. Disse foranstaltninger overholder standarder som UL 9540A.

Hvordan forlænger batteristyringssystemet (BMS) batteriernes levetid?

BMS forlænger batterilevetiden ved at overvåge cellespændingen, forhindre overladning og dyb udledning samt sikre termisk styring. Det hjælper batterierne med at vare 30–40 % længere end i systemer uden styring.

Hvilke certificeringer er nødvendige for industrielle energilagringskabinetter?

Certificeringer omfatter IEC 62619, UN38.3 for transport sikkerhed, CE-mærkning for overensstemmelse med EU-regler samt UL 9540A for brandindeholdelse. Disse certificeringer sikrer sikkerhed og pålidelighed i energilagringssystemer.