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Mittwoch, Oktober 29

Umwelt & Technik

Risiko Stromspeicher

RedaktionBy 4 Mins Read
Stresstest für die Batterie – der Propagationstest.

Wie man Grossbrände und Explosionen verhindern kann

Mit Batteriespeichern kann man überschüssigen Sonnenstrom zwischenspeichern, erhöhte Bedarfe decken, den Eigenverbrauch erhöhen, Lastspitzen kappen und bei einem Blackout Ersatzstrom bekommen. Im Zeichen der Energiewende sind sie ein wichtiges Modul. Es gibt aber Gefahren, die zu lösen sind.

 Wegen ihrer leicht brennbaren Komponenten bergen die Geräte Gefahren, auch wenn die Brände meist nicht durch die Lithium-Ionen-Akkus selbst, sondern durch externe Brandquellen verursacht werden. Der Energiespeicherexperte INTILION hat ein Konzept entwickelt, mit dem Risiken frühzeitig erkannt und Brände zuverlässig verhindert werden.

Lithium-Ionen-Akkus haben im Unterschied zu Bleiakkumulatoren eine sehr hohe Energiedichte, weshalb sie häufig für stationäre Energiespeichersysteme eingesetzt werden. Die Hersteller setzen beim Zellmaterial in der Regel entweder auf das thermisch etwas stabilere Lithium-Eisenphosphat oder auf Zellen aus Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (NMC), die eine noch höhere Energiedichte haben. Beide Zelltechnologien können sich jedoch bei hohen Temperaturen zersetzen, weil dann die Schichtstruktur der Metalloxide zusammenbricht. Dabei werden hohe Energiemengen frei und es kommt zu einem sogenannten thermischen Durchgehen (thermal runaway).

Durch die Hitze verdampft die Elektrolytflüssigkeit, wodurch leicht brennbare Gase entstehen. Wenn sich diese Gase entzünden, brennt die Zelle. Weil dieser Prozess sich selbst verstärkt, ist er nur sehr schwer zu stoppen. Bei einem Brand kann sich das Feuer innerhalb der Batterie von Zelle zu Zelle ausbreiten. Schon die Überhitzung einer einzelnen Zelle birgt die Gefahr, dass diese und benachbarte Zellen in Brand geraten, was zu einer Kettenreaktion führen kann, die den gesamten Lithium-Ionen-Speicher betrifft. Im schlimmsten Fall wird ein Grossbrand ausgelöst. Um sich davor zu schützen, sollte man sich mit den Überwachungs- und Brandschutzkonzepten der Stromspeicheranbieter befassen.

 Akkus überwachen

Speichersysteme sollten mit einem Batteriemanagementsystem ausgestattet sein, das den aktuellen europäischen Standards entspricht. Es sollte sicherstellen, dass alle Batteriezellen in einem definierten, sicheren Betriebsbereich arbeiten beziehungsweise die Batterie automatisch abgeschaltet wird, wenn sie diesen Bereich verlässt. So lassen sich grössere Schäden vermeiden.

Richtlinien einhalten

Für den Batteriespeicher sollten nur hochwertige Zellen verbaut werden, deren Sicherheit regelmässig überprüft wird. Systeme, die die Anwendungsregel VDE-AR-E 2510-50 erfüllen, sind ein Garant für eine hohe Systemsicherheit während des gesamten Lebenszyklus, denn die Anwendungsregel schreibt vor, dass im Falle eines thermischen Durchgehens einer Zelle keine Propagation auf weitere Module erfolgen darf. Zudem darf es auch ausserhalb des Batteriemoduls nicht zu einem Brand oder einer Explosion kommen und herumfliegende Teile sind zu vermeiden.

Mechanisch schützen

Durch seinen speziellen, rein mechanischen Aufbau erfüllt das neue Brandschutzgehäuse INTILION I FLEPS des Energiespeicherexperten INTILION zuverlässig sämtliche Sicherheitsanforderungen. Weil INTILION bei dieser Lösung jedes einzelne Batteriemodul mechanisch durch ein Brandschutzgehäuse schützt, gelingt es dem Unternehmen, sicher und zuverlässig zu verhindern, dass sich ein Zellbrand auf das Gesamtsystem auswirkt.

Brände eingrenzen

Spezielle Luftkanäle verhindern das Entstehen zündfähiger Gemische. Funkenlöschkammern sorgen dafür, dass sich keine offenen Flammen bilden können. Auch unbemerkte Montage- oder Transportschäden oder zellinterne Kurzschlüsse können dank des mechanischen Schutzes weder Explosionen noch Grossbrände verursachen, weil der Brand stets auf das Modul begrenzt wird, in dem er entstanden ist.

Dabei kommt das System ähnlich wie eine Schmelzsicherung vollständig ohne Elektronik aus und funktioniert unabhängig von Stromquellen, was die Ausfallsicherheit maximiert. Das Gehäuse ist für Indoor- und Outdoor-Gewerbespeicher von INTILION erhältlich, unabhängig von der Zellbauform, der Zelltechnologie und dem Gerätemodell.

Das integrierte Batteriemanagementsystem überwacht die Batterie kontinuierlich über ihre gesamte Lebensdauer. Beim Verlassen des definierten Betriebsfensters reagiert das Batteriemanagementsystem sofort und kühlt die Zellen oder schaltet sie ab. Eine überlagerte Systemsteuerung sorgt mit Thermomanagement,

Fernüberwachung und einer Plausibilitätskontrolle dafür, dass die Energiespeichersysteme stets im optimalen Betriebsbereich arbeiten.

Gewässer schützen

Weil man weder Löschwasser noch Kühlwasser für die benachbarten Module benötigt, lässt sich mit dem Gehäuse verhindern, dass Abwasser oder Grundwasser mit giftigen Elektrolyten kontaminiert werden kann. Optional bietet INTILION die Lösung mit einem Gasfiltersystem an, das potenziell auftretende Gase neutralisiert.

Geprüft und zertifiziert

Die Performance sämtlicher Komponenten überprüft INTILION regelmässig in den firmeneigenen Laboren und Testcentern. Dabei wird jede Komponente sowohl für sich allein als auch auf Systemebene untersucht. Ausserdem arbeitet INTILION aktuell mit anerkannten externen Prüfinstituten daran, diese Sicherheitskriterien nachzuweisen und zu zertifizieren.

intilion.com

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