በኃይል ማከማቻ ሊቲየም ባትሪዎች ውስጥ የእሳት ደህንነት ስርዓቶች አጠቃላይ እይታ

የቁጥጥር ክፍተቶች እና የቴክኖሎጂ አለመብሰል፡ ለኃይል ማከማቻ የእሳት አደጋ መከላከያ እድገት ቁልፍ መሰናክሎች

የኢነርጂ ማከማቻ ኢንዱስትሪ ወደ ፈጣን የእድገት ምዕራፍ እየገባ ነው። ይሁን እንጂ የኢነርጂ ማከማቻ ስርዓቶችን የሚደግፈው የእሳት አደጋ መከላከያ ሴክተር በመጀመሪያ ደረጃ ላይ ይቆያል. የአሁኑ የምርት አፕሊኬሽኖች በአንፃራዊነት ቀላል ናቸው, በዋነኝነት በጋዝ ላይ በተመሰረቱ የእሳት ማጥፊያዎች ላይ የተመሰረተ ነው. የገበያው መጠን አሁንም ትንሽ ነው እና ከኃይል ማከማቻው ዘርፍ የእድገት ፍጥነት ጋር አይጣጣምም.

በኢነርጂ ማከማቻ ኢንዱስትሪ ውስጥ የእሳት ደህንነት እድገትን የሚገድቡ ሁለት ዋና ዋና ነገሮች አሉ-

በመጀመሪያ ደረጃ, የኢንዱስትሪ ደንቦች እና ደረጃዎች እጥረት አለ, እና ቁጥጥር ደካማ ነው. አሁንም ውስን በሆነው የኃይል ማከማቻ ዝርጋታ ገበያው ሙሉ በሙሉ ያልዳበረ ሲሆን በሴክተሩ ውስጥ ያለው የእሳት ደህንነት በአንጻራዊ ሁኔታ ጥቂት የቁጥጥር ገደቦች አሉት። ይሁን እንጂ የኢነርጂ ማከማቻ ኢንዱስትሪው ስፋት እየሰፋ ሲሄድ የደህንነት አስፈላጊነት እየጨመረ ይሄዳል. በተመሳሳይ ሁኔታ ለኃይል ማከማቻ ስርዓቶች አግባብነት ያለው የእሳት አደጋ መከላከያ ደረጃዎች ቀስ በቀስ እንዲቋቋሙ እና እንዲሻሻሉ ይጠበቃሉ. በተጨማሪም ከኃይል ማከማቻ ጋር የተያያዙ ጉዳዮች በተደጋጋሚ መከሰታቸው ለዚህ ጉዳይ ትኩረት እየሳበ ነው።

በሁለተኛ ደረጃ, በኢነርጂ ማከማቻ ሴክተር ውስጥ የእሳት መከላከያ ምርቶች እና መፍትሄዎች ገና ያልበሰሉ ናቸው. በኃይል ማከማቻ ስርዓቶች ውስጥ ያሉ የእሳት አደጋዎች በተወሳሰቡ ሁኔታዎች፣ በረጅም ጊዜ ቃጠሎ እና በከፍተኛ አጥፊነት ተለይተው ይታወቃሉ - እንደ ህንፃዎች ካሉ ከተለመዱት አካባቢዎች በጣም የተለየ። በውጤቱም, ባህላዊ የእሳት ማወቂያ እና የማፈን ዘዴዎች ለኃይል ማከማቻ አፕሊኬሽኖች ብዙ ጊዜ ውጤታማ አይደሉም. ውጤታማ, የተጣጣሙ መፍትሄዎች አለመኖር በዚህ መስክ ውስጥ የእሳት ደህንነት እድገትን ከሚገድቡ ዋና ዋና ማነቆዎች አንዱ ሆኗል.

ይሁን እንጂ የኢነርጂ ማከማቻ ኢንዱስትሪው እየጨመረ በሄደ መጠን ሁለቱም የኃይል ማከማቻ አቅራቢዎች እና የእሳት አደጋ መከላከያ ኩባንያዎች ተስማሚ የእሳት አደጋ መከላከያ ዘዴዎችን በማዘጋጀት ላይ እያተኮሩ ነው. የኢነርጂ ማከማቻ አጠቃቀም ጉዳዮችን ይበልጥ ውጤታማ የሆኑ የእሳት አደጋን ለይቶ ማወቅና ማፈን ዘዴዎችን በመንደፍና በመተግበር ረገድ የትብብር ጥረቶች እየተደረጉ ሲሆን ይህም የኢንዱስትሪ ደረጃዎችን ማዘጋጀት እና መተግበርን ያፋጥናል ተብሎ ይጠበቃል።

ፈጣን እድገት በኤሌክትሮኬሚካላዊ ኢነርጂ ማከማቻ ስፐርስ የእሳት ደህንነት ደረጃዎችን ቀስ በቀስ ማሻሻል

የኢነርጂ ማከማቻ ቴክኖሎጂዎች የፓምፕ የውሃ ማጠራቀሚያ፣ ኤሌክትሮኬሚካል ማከማቻ፣ የተጨመቀ የአየር ሃይል ማከማቻ፣ የቀለጠ የጨው ክምችት እና የዝንቦች ማከማቻ እና ሌሎችም ያካትታሉ።

ከእነዚህም መካከል የፓምፕ ሃይድሮ ማከማቻ በዝቅተኛ ዋጋ እና ከፍተኛ አቅም ምክንያት አሁን ባለው የኃይል ማከማቻ ገበያ ውስጥ ቀዳሚ ቦታ ይይዛል።

ይሁን እንጂ ከቅርብ ዓመታት ወዲህ የአዲሱ የኢነርጂ ተሽከርካሪ ኢንዱስትሪ ፈጣን እድገት የሊቲየም ባትሪዎች ዋጋ በከፍተኛ ሁኔታ እንዲቀንስ አድርጓል. በውጤቱም, በዋነኛነት በሊቲየም ባትሪ ቴክኖሎጂ ላይ የተመሰረተ የኤሌክትሮኬሚካላዊ የኃይል ማጠራቀሚያ በተጫነው አቅም ላይ ከፍተኛ እድገት አሳይቷል.

ይህ እድገት በአብዛኛው የሚመራው በኤሌክትሮኬሚካላዊ ማከማቻ በፓምፕ ሃይድሮክሪፕት ጥቅሞች ነው፡ በጂኦግራፊያዊ ሁኔታዎች ብዙም ያልተገደበ እና ለከፍተኛ ድግግሞሽ የኃይል መወዛወዝ በሃይል ስርዓቶች ውስጥ ለማካካስ የተሻለ ነው.

እ.ኤ.አ. በ 2025 ፣ አጠቃላይ የአለም አቀፍ የኃይል ማከማቻ አቅም 191.1 GW ደርሷል ፣ ይህም ከአመት-ዓመት (ዮአይ) የ 3.4% እድገትን ያሳያል ። ከሁሉም ቴክኖሎጂዎች መካከል የፓምፕ ሃይድሮ ማከማቻ ትልቁን ድርሻ ይይዛል በድምሩ 172.5 GW, 0.9% YoY, እና ከአለም አጠቃላይ 90.3% ይወክላል.

የኤሌክትሮኬሚካል ኢነርጂ ክምችት 14.2 GW ድምር የተጫነ አቅም ነበረው፣ ይህም ከጠቅላላው 7.5% ያህል ነው። በኤሌክትሮኬሚካላዊ ምድብ ውስጥ፣ የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች አብዛኛዎቹን ያካተቱ ሲሆን 13.1 GW ተጭኗል - 92.0% የኤሌክትሮኬሚካላዊ የማከማቻ አቅምን ይወክላል።

ከ 2011 ጀምሮ ፣ የአለም አቀፍ የኃይል ማከማቻ ጭነቶች ፍጥነት በግልጽ የተፋጠነ ነው ፣ ዕድገቱ የማያቋርጥ ወደላይ አዝማሚያ ያሳያል። እ.ኤ.አ. በ 2018 ፣ ዓለም አቀፍ ኤሌክትሮኬሚካል የኃይል ማከማቻ ጉልህ መስፋፋት ታይቷል ፣ የመደመር አቅም ከ 120% በላይ ይጨምራል። ከ2024 እስከ 2025፣ ድምር አለምአቀፍ የኤሌክትሮኬሚካላዊ ማከማቻ አቅም በዓመት በግምት 50% ያድጋል ተብሎ ይጠበቃል።

በ "ድርብ ካርቦን" ግቦች ስር የኃይል ማከማቻ ፍላጎት ማደጉን ይቀጥላል. ይሁን እንጂ ከቅርብ ዓመታት ወዲህ በኤሌክትሮኬሚካላዊ የኃይል ማከማቻ ስርዓቶች ላይ የተከሰቱ ክስተቶች ቁጥር እየጨመረ በመምጣቱ ከፍተኛ ማህበራዊ እና ኢኮኖሚያዊ ኪሳራ አስከትሏል. በአድማስ ላይ በትላልቅ ማሰማራት, ከኃይል ማከማቻ ጋር የተያያዙ የደህንነት ስጋቶች የበለጠ እየጠነከሩ ናቸው.

ባለፉት አስርት አመታት በአለም አቀፍ ደረጃ ከ30 በላይ የእሳትና የፍንዳታ አደጋዎች በኤሌክትሮኬሚካል ሃይል ማከማቻ ሃይል ማከፋፈያዎች ተዘግበዋል። ከነዚህም መካከል በቻይና ውስጥ ሶስት አደጋዎች ተከስተዋል, በዚህ አመት ሚያዝያ ወር ላይ በፌንታይ አውራጃ, ቤጂንግ የኃይል ማጠራቀሚያ ጣቢያ ላይ የተከሰተውን አደጋ ጨምሮ.

በግንባታ እና በስርአት ስራ ላይ እያለ መናኸሪያው በእሳት ተቃጥሎ ፈንድቶ 2 ሞት፣ 1 የአካል ጉዳት እና 1 ሰው ጠፍቷል። እሳቱ የተነሳው ከቀኑ 12፡00 ሲሆን ሙሉ በሙሉ እስከ ቀኑ 11፡40 ድረስ አልጠፋም።

የቤጂንግ ኢነርጂ ማከማቻ ጣቢያ የእሳት አደጋ

የኤሌክትሮኬሚካላዊ ኢነርጂ የማከማቸት አቅም በፍጥነት በማደግ እና ከዚህ ጋር ተያይዞ ከሚከሰቱት ተደጋጋሚ እና ከፍተኛ አውዳሚ አደጋዎች አንጻር የመንግስት ባለስልጣናት የኃይል ማከማቻ ስርዓቶችን ደህንነትን ለመጠበቅ ከፍተኛ ትኩረት ይሰጣሉ.

ከኤሌክትሮኬሚካላዊ የኢነርጂ ማከማቻ ደህንነት ጋር የተያያዙ ቁልፍ መመሪያዎች

ሰጪ ባለስልጣን፡- ብሔራዊ ኢነርጂ አስተዳደር (ኤንኤ)
የፖሊሲ ሰነድ፡- ለኤሌክትሮኬሚካል ኢነርጂ ማከማቻ የኃይል ማመንጫ ጣቢያዎች ደህንነት አስተዳደር ጊዜያዊ እርምጃዎች
ቁልፍ ይዘት፡(1) ዋናው ትኩረት የኃይል ማመንጫዎችን የተፈጥሮ ደህንነት አያያዝ ማጠናከር ነው።
(2) ዋናው ትኩረት የደህንነት አስተዳደር ስርዓትን ማቋቋም እና ማሻሻል እና የኢነርጂ ማከማቻ ደህንነት አስተዳደርን በድርጅቱ የደህንነት አስተዳደር ስርዓት ውስጥ ማካተት ነው.
(3) ዋናው ትኩረት የኃይል ማመንጫዎችን የእሳት ድንገተኛ አስተዳደር ማጠናከር ነው. የእሳት አደጋን ዲዛይን በማመቻቸት, የግዴታ የእሳት አደጋን መመርመር እና መቀበል, የእሳት ድንገተኛ አደጋ አስተዳደርን በመተግበር እና በመድብለ ፓርቲ የእሳት አደጋ ድንገተኛ ግንኙነት, አደጋዎችን እና አደጋዎችን በተሳካ ሁኔታ መቋቋም እና የህይወት እና የኢኮኖሚ ንብረት መጥፋትን መቀነስ እንችላለን.

የኢነርጂ ማከማቻ የእሳት አደጋ መከላከያ: ከቴክኒካዊ መሰናክሎች ወደ ውጤታማ የምርት መፍትሄዎች

የሊቲየም ባትሪዎች እሳትን እንዴት ይይዛሉ?

በመዋቅር የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች በታሸገ ቦታ ውስጥ ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይል ያከማቻሉ፣በተፈጥሯቸው የደህንነት ስጋቶችን ያስከትላሉ። በሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ውስጥ የደህንነት አደጋዎች ዋነኛው መንስኤ የሙቀት መሸሽ ነው። ይህ የሚከሰተው በባትሪው ውስጥ ያሉ ኦርጋኒክ ትንንሽ ሞለኪውሎችን በሚያካትቱ የጎንዮሽ ምላሾች በተቀሰቀሰ የሰንሰለት ምላሽ ምክንያት ሲሆን ይህም ወደ ሙቀት መሸሽ ይጀምራል።

በሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ውስጥ ያለው የሙቀት መጠን በሦስት ደረጃዎች ሊከፈል ይችላል-

ደረጃ 1፡ የሙቀት መሸሽ የመጀመሪያ ደረጃ
በውስጣዊ ወይም ውጫዊ ሁኔታዎች ምክንያት የባትሪው ውስጣዊ ሙቀት ወደ 90-100 ° ሴ አካባቢ ይነሳል. በዚህ የሙቀት መጠን, በአኖድ ወለል ላይ ያለው SEI (Solid Electrolyte Interphase) ማለፊያ ሽፋን መበስበስ ይጀምራል, ይህም የባትሪው ውስጣዊ ሙቀት በፍጥነት እንዲጨምር የሚያደርገውን ሙቀት ያስወጣል. የሙቀት መጠኑ በግምት 135 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ሲደርስ, መለያው ማቅለጥ እና ማሽቆልቆል ይጀምራል, በካቶድ እና በአኖድ መካከል ያለውን ግንኙነት ይፈጥራል, ይህም ውስጣዊ አጭር ዙር እና ዘላቂ የሆነ የሙቀት ማመንጨትን ያመጣል.

ደረጃ 2፡ የባትሪ እብጠት ደረጃ
በ250-350 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ባለው የሙቀት መጠን፣ የአኖድ ቁስ (C6Li) ወይም የተከማቸ ሊቲየም በኤሌክትሮላይት ውስጥ ካሉ ኦርጋኒክ መሟሟቶች ጋር ምላሽ ይሰጣል። ይህ ምላሽ ተቀጣጣይ የሃይድሮካርቦን ጋዞችን እንደ ሚቴን እና ኤታንን ያስለቅቃል፣ ይህም ከፍተኛ ሙቀት በማመንጨት ባትሪው እንዲያብጥ ያደርጋል።

ደረጃ 3፡ የሙቀት መሸሽ እና የፍንዳታ ደረጃ
በዚህ ደረጃ, የተሞላው የካቶድ ቁሳቁስ ከኤሌክትሮላይት ጋር ኃይለኛ የኦክሳይድ ብስባሽ ግብረመልሶችን ይቀጥላል, ይህም እጅግ በጣም ከፍተኛ ሙቀትን እና ከፍተኛ መጠን ያለው መርዛማ ጋዞችን ያመጣል. ይህ ወደ ባትሪው ከፍተኛ ማቃጠል እና በመጨረሻም ፍንዳታ ሊያስከትል ይችላል.

በሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ውስጥ ያለው የሙቀት መሸሸጊያ ዘዴ ምሳሌ

የሊቲየም ባትሪዎች ለማጥፋት ለምን አስቸጋሪ የሆኑት?

የሊቲየም ባትሪ ሃይል ማከማቻ ስርዓት የባትሪ ሞጁሎችን ለመመስረት በተከታታይ እና በትይዩ የተገናኙ በደርዘን የሚቆጠሩ ሴሎችን ያቀፈ ነው። እነዚህ ሞጁሎች በተከታታይ የተገናኙት የባትሪ ገመዶችን ለመመስረት ነው፣ እነዚህም በማከማቻ ባትሪ ቁም ሣጥን ውስጥ በትይዩ ዝግጅቶች ይቀላቀላሉ።

በእሳት አደጋ ጊዜ፣ በአንድ ሴል ውስጥ ያለው የሙቀት መሸሽ የሰንሰለት ምላሽን ሊፈጥር ይችላል። በሙቀት ማስተላለፊያ እና በሙቀት ጨረሮች አማካኝነት የአጎራባች ህዋሶች ወደ ሙቀት መሸሽ እንዲገቡ ይደረጋሉ, በመጨረሻም በጠቅላላው የሊቲየም ባትሪ የኃይል ማከማቻ ስርዓት ውስጥ ወደ ሙሉ መጠን እሳት ያመራሉ.

በሊቲየም-አዮን የባትሪ ሃይል ማከማቻ ስርዓቶች ውስጥ ያሉ እሳቶች ከሌሎች የእሳት አደጋ ዓይነቶች ጋር ሲነፃፀሩ ልዩ ባህሪያት አሏቸው፡-

ኃይለኛ ማቃጠል እና ፈጣን የሙቀት መስፋፋት

ከፍተኛ መርዛማነት, ከባድ ጭስ ማመንጨት እና ከፍተኛ አደጋ

እንደገና የመቀጣጠል ከፍተኛ አደጋ እና ለማጥፋት በጣም ከባድ ችግር

የሊቲየም ባትሪ የኃይል ማከማቻ ስርዓት እሳቶች ቁልፍ ባህሪዎች

ኃይለኛ ማቃጠል እና ፈጣን ሙቀት መጨመር

ከፍተኛ መርዛማነት, ጥቅጥቅ ያለ ጭስ እና ከባድ አደጋ

እንደገና የመቀጣጠል ከፍተኛ አደጋ እና በእሳት ማጥፊያ ውስጥ ትልቅ ችግር

ለምንድነው የኢነርጂ ማከማቻ ባትሪዎች የእሳት ጥበቃ ዲዛይን የሚያስፈልጋቸው፣ የ EV ባትሪዎች በተለምዶ አያስፈልጉም?

ከኤሌትሪክ ተሽከርካሪ (ኢቪ) ባትሪዎች ጋር ሲነጻጸር፣ የኃይል ማከማቻ ባትሪዎች የበለጠ የእሳት አደጋን ይፈጥራሉ። ቅድመ ማስጠንቀቂያ እና የመከላከያ እርምጃዎች ወሳኝ ናቸው, ምክንያቱም አንድ ጊዜ እሳት ከተከሰተ, በጊዜ ውስጥ ካልጠፋ በፍጥነት ሊሰራጭ ይችላል. በተጨማሪም የኢነርጂ ማከማቻ ስርዓቶች የእሳት መከላከያ መሳሪያዎችን ለማስተናገድ የበለጠ አካላዊ ቦታ ሲኖራቸው ኢቪዎች ግን በቦታ የተገደቡ ናቸው።

ከመዋቅር አንፃር፣ ሁለቱም የሊቲየም-አዮን የኢነርጂ ማከማቻ ስርዓቶች እና የኢቪ ባትሪ ስርዓቶች ተመሳሳይ ተዋረዳዊ ክፍሎችን ይጋራሉ፡ ነጠላ ሴሎች፣ ሞጁሎች፣ የባትሪ ጥቅሎች እና ሙሉ ስርዓቶች። ይሁን እንጂ ዋናው ልዩነት በመጠን ላይ ነው. የኢነርጂ ማከማቻ ስርዓቶች ከ EV ባትሪ ስርዓቶች የበለጠ የነጠላ ህዋሶችን ይይዛሉ ፣ ይህም አጠቃላይ የኃይል አቅሞች በተለምዶ በኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ውስጥ ካሉት ከ10 እስከ 100 እጥፍ የሚበልጡ ናቸው።

ለምሳሌ የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪ 144V 200Ah ሊቲየም ባትሪ ጥቅል ወይም የጎልፍ ጋሪ 72 ቪ 150አህ ሊቲየም-አዮን ባትሪ ጥቅል የመጓጓዣ ፍላጎቶችን በብቃት ሊያገለግል ይችላል ፣ የኃይል አቅማቸው ከፍርግርግ ደረጃ የኃይል ማከማቻ ስርዓቶች በጣም ያነሰ ነው። ስለዚህ፣ በእሳት አደጋ ጊዜ፣ የማከማቻ ባትሪ ስርዓት ክስተት ክብደት እና እምቅ ተጽእኖ እጅግ የላቀ ነው፣ ይህም ልዩ የእሳት መከላከያ ንድፎችን ያስፈልገዋል።

የእሳት አደጋ መከላከያ ዘዴ;

ሁለቱም የኃይል ማከማቻ ስርዓቶች (204V 200Ah ሊቲየም አዮን ባትሪ 40KWh Lifepo4 የባትሪ ሃይል ባትሪ ማከማቻ ስርዓትእና ኢቪ ባትሪዎች (የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪ ሊቲየም ባትሪ- የጎልፍ ጋሪ 144V 200Ah ባትሪ ጥቅል) አላግባብ መጠቀም በተፈጠረ ነጠላ ሕዋስ ውስጥ ባለው የሙቀት መሸሽ ምክንያት እሳት ሊይዝ ይችላል። ይሁን እንጂ የእሳት መስፋፋት ይለያያል: በ EVs ውስጥ ብዙውን ጊዜ በአቅራቢያው ወደሚገኙ ሴሎች ወይም ሞጁሎች ይሰራጫል; በማከማቻ ስርዓቶች ውስጥ, በትልቅ የስርዓት መጠን ምክንያት በበርካታ ሞጁሎች ውስጥ ሊሰራጭ ይችላል.

ለሊቲየም-አዮን የባትሪ ኃይል ማከማቻ ስርዓቶች የእሳት ማጥፊያ ተግዳሮቶች እና መፍትሄዎች

እንደ ኦክሲጅን ማግለል ወይም የቃጠሎ ሰንሰለት መቋረጥ ያሉ የተለመዱ ዘዴዎች የሊቲየም-አዮን የባትሪ እሳትን ሙሉ በሙሉ ለማጥፋት በቂ አይደሉም። ውጤታማ ማፈን ሁለቱንም የእሳት ማጥፊያ እና የሙቀት ቅዝቃዜን ማግኘት አለበት.

ጠጣር ማጥፊያ ወኪሎች በሊቲየም ባትሪ እሳት ላይ ምንም ተጽእኖ አይኖራቸውም.

የጋዝ ወኪሎች ውሱን ቅልጥፍና እና ደካማ የማቀዝቀዝ አፈፃፀም ያቀርባሉ.

በውሃ ላይ የተመሰረቱ ወኪሎች, ወጪ ቆጣቢ እና ለአካባቢ ተስማሚ ከመሆን በተጨማሪ, ጉልህ የሆነ ማቀዝቀዝ እና የእሳት መከላከያ ይሰጣሉ.

ለትላልቅ የሊቲየም-አዮን የባትሪ ሃይል ማከማቻ ስርዓቶች (ኢኤስኤስ) አዳዲስ፣ ቀልጣፋ እና ዳግም ማቀጣጠል የሚቋቋሙ የእሳት ማጥፊያ ወኪሎችን ከላቁ የኤጀንቶች አቅርቦት ስርዓት ጋር ማዳበር ወሳኝ ነው። እነዚህ ፈጠራዎች በኤሌክትሮኬሚካላዊ የኃይል ማከማቻ ውስጥ የእሳት ደህንነትን ያጠናክራሉ እናም የኃይል ማከማቻ እና የእሳት አደጋ መከላከያ ኢንዱስትሪዎችን እድገት ያበረታታሉ።