लिथियम-आयन बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम्स (BES) के खतरों को कम करना
बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम (BES) विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए बैटरी और अन्य विद्युत उपकरणों के एक लेआउट का उपयोग करते हैं। इन प्रतिष्ठानों का उपयोग आवासीय, वाणिज्यिक, औद्योगिक और उपयोगिता अनुप्रयोगों में चरम या ग्रिड समर्थन के लिए किया जाता है, जो बड़े आउटडोर और इनडोर साइटों (जैसे, गोदाम-प्रकार की इमारतों) से लेकर मॉड्यूलर सिस्टम तक होता है। कंटेनरीकृत सिस्टम, मॉड्यूलर डिज़ाइन का एक रूप, बीईएस परियोजनाओं को कुशलता से एकीकृत करने का एक लोकप्रिय साधन बन गया है।
उनके तेज़ प्रतिक्रिया समय के कारण, ली-आयन बेसेस का उपयोग ग्रिड को स्थिर करने, ग्रिड आवृत्ति को विनियमित करने, आपातकालीन शक्ति या औद्योगिक-पैमाने पर चरम सेवाएं प्रदान करने और अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए बिजली की लागत को कम करने के लिए किया जा सकता है। हालांकि, उच्च शक्ति और फास्ट चार्जिंग साइकिल बैटरी पर जोर दे सकते हैं और उन्हें समय के साथ नीचा दिखाते हैं, जो सुरक्षा के लिए अनुकूल नहीं है।
पिछले चार वर्षों में, तीन दर्जन से अधिक बड़े पैमाने पर बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली दुनिया भर में विफल रही हैं, जिससे आग लग गई और कुछ मामलों में, विस्फोट हो गए। इन मुद्दों को ध्यान में रखते हुए, पेशेवरों और अधिकारियों को बीस फायर और विस्फोट खतरों को रोकने और कम करने के लिए रणनीतियों को विकसित करने और लागू करने की आवश्यकता है। एनएफपीए 855 (ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की स्थापना के लिए मानक) और अंतर्राष्ट्रीय फायर कोड अध्याय 1207 (इलेक्ट्रिकल एनर्जी स्टोरेज सिस्टम) में दिए गए दिशानिर्देश पहला कदम है।
रोकथाम और शमन उपायों को थर्मल रनवे को संबोधित करना चाहिए, जो अब तक सबसे गंभीर बीईएसएस विफलता मोड है। यदि थर्मल रनवे को रोका नहीं जा सकता है, तो सबसे गंभीर परिणाम आग और विस्फोट हैं।
ली-आयन बैटरी कोशिकाओं में थर्मल रनवे अनिवार्य रूप से ली-आयन बीस में आग या विस्फोट का प्राथमिक कारण है। विभिन्न स्थितियों में जो शॉर्ट सर्किट की ओर ले जाते हैं, बैटरी थर्मल रनवे से गुजर सकती हैं, जिसमें संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। यदि प्रक्रिया को पर्याप्त रूप से ठंडा नहीं किया जा सकता है, तो तापमान बढ़ सकता है, जो प्रतिक्रिया को बढ़ा सकता है, जिससे बैटरी टूटना और ज्वलनशील और विषाक्त गैसों की रिहाई हो सकती है। थर्मल रनवे के लिए सबसे आम ट्रिगरिंग घटनाओं में शामिल हैं:
बैटरी निर्माण दोष
ओवरचार्जिंग (जैसे इन्वर्टर विफलता)
ओवरहीटिंग (जैसे खराब शीतलन क्षमता या शीतलन प्रणाली विफलता)
यांत्रिक दुरुपयोग (जैसे, भूकंपीय घटनाएं या प्रभाव)
थर्मल रनवे के लिए एक बाधा के रूप में बैटरी प्रबंधन प्रणाली
बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण बाधाओं में से एक बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम (BMS) है, जो यह सुनिश्चित करके प्राथमिक थर्मल रनवे सुरक्षा प्रदान करता है कि बैटरी सिस्टम सुरक्षित मापदंडों (जैसे, चार्ज की स्थिति, तापमान) के भीतर संचालित होता है। एक UL 9540 प्रमाणित BES में, BMS बैटरी मॉड्यूल के प्रदर्शन को नियंत्रित करता है, नियंत्रित करता है, और इसका अनुकूलन करता है और एक असामान्य स्थिति की स्थिति में सिस्टम से इसे डिस्कनेक्ट करता है। BMS बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज प्रबंधन भी प्रदान करता है।
बीएमएस अलार्म और चार्जिंग और डिस्चार्जिंग करंट या पावर को कम करेगा और अंडरवोल्टेज, ओवरवोल्टेज, ओवरटेम्परेचर या ओवरक्रैक स्थितियों की स्थिति में करंट या पावर को डिस्चार्ज करेगा। आपातकाल की स्थिति में, बीएमएस ऑपरेशन को रोक देगा और प्रत्येक बैटरी संलग्नक के लिए विद्युत कनेक्शन को डिस्कनेक्ट करेगा। यह मानता है कि बीएमएस क्षतिग्रस्त नहीं है और सामान्य रूप से काम कर रहा है। हालांकि, यदि एक आंतरिक सेल टूटने पर होता है, तो बीएमएस थर्मल रनवे को रोकने में सक्षम नहीं होगा।
विस्फोट नियंत्रण
थर्मल रनवे आग या विस्फोट के लिए अग्रणी या कम करने के लिए सबसे गंभीर खतरा है। जबकि अग्नि नियंत्रण और दमन पर कुछ मार्गदर्शन पहले से मौजूद है, कई BES निर्माता, इंटीग्रेटर्स, और एंड-यूजर्स विस्फोट नियंत्रण आवश्यकताओं के साथ संघर्ष करते हैं। विस्फोट नियंत्रण को निम्नलिखित में से एक प्रदान करके पूरा किया जा सकता है:
विस्फोट संरक्षण प्रणाली ने एनएफपीए 69 (विस्फोट संरक्षण प्रणालियों पर मानक) के अनुसार डिज़ाइन, स्थापित, संचालित, रखरखाव और परीक्षण किया।
एनएफपीए 68 के अनुसार डिफ्लेगेशन वेंटिलेटर की स्थापना और रखरखाव (डिफ्लेगेशन वेंटिलेटर के लिए विस्फोट संरक्षण पर मानक)
यदि एक विस्फोट-प्रूफ प्रणाली को NFPA 69 के अनुसार लागू किया जाता है, तो ऑपरेटिंग स्थितियों और सामग्री लोडिंग में सभी अग्रणी परिवर्तनों के लिए LFL के 25% पर या उससे नीचे दहनशील सांद्रता को बनाए रखा जाना चाहिए। इन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक विकल्प वेंटिलेशन या वायु कमजोर पड़ने है। यह एक मजबूर वेंटिलेशन सिस्टम स्थापित करके पूरा किया जा सकता है जो गैस का पता लगाने की प्रणाली द्वारा स्वचालित रूप से सक्रिय किया जा सकता है जब गैस एकाग्रता स्तर एक पूर्व निर्धारित सेट बिंदु से अधिक हो जाता है।
इसके अलावा, Deflagration venting तेजी से विस्तार करने वाली गैसों के लिए एक मार्ग बनाता है ताकि एक अवहेलना की स्थिति में बाड़े से बाहर निकलने के लिए तेजी से विस्तार किया जा सके। BESS संलग्नक की रक्षा करना उन स्थितियों में चुनौतीपूर्ण हो सकता है जहां थोड़ी मुक्त हवा और उच्च स्तर की आंतरिक रुकावट होती है। इस मामले में, प्रदर्शन-आधारित इंजीनियरिंग विधियों जैसे कम्प्यूटेशनल द्रव डायनेमिक्स (CFD) की आवश्यकता हो सकती है।
