Etxeko energia biltegiratzeko sistemen segurtasun erronkak eta arriskuen azterketa

8 daiteke, 2025

Energia Sistemaren Segurtasun Arazoak

Energia berriztagarrien garapenarekin, energia biltegiratzeko sistemak gero eta gehiago erabiltzen dira potentzia sistemetan. Hala ere, energia biltegiratzeko sistemen segurtasun arazoak ere nabarmendu dira.

Energia biltegiratzeko bateria mota asko daude, besteak beste, berun-azidozko bateriak, litio-ioizko bateriak, sodio-ioizko bateriak, fluxu-bateriak eta sodio-sufre bateriak, bakoitza bere ezaugarriekin eta egoera desberdinetarako egokia. Horien artean, litiozko bateriak energia biltegiratzeko arloan bide tekniko nagusia bihurtu dira, energia-dentsitate handia, bizitza luzea, eraginkortasun handia eta erantzun azkarra dutelako. 48V 60V 72V litio-ioizko bateriak asko erabiltzen dira ibilgailu elektrikoetan, kontsumo-elektronika eta eskala handiko energia-sistemak, lotutako teknologiak eta aplikazioak garatzea sustatuz.

Hala ere, litio-ioizko bateriek arazo nabarmenak dituzte, batez ere egonkortasun termikoari dagokionez. Litio-ioizko bateriek ihes termikoa izan dezakete muturreko baldintzetan, hala nola tenperatura altuan, gehiegizko kargan edo zirkuitulaburran, sute edo... eraginez. litiozko bateriaren leherketaSegurtasun-arrisku hauek litio-ioizko bateriek leherketa-arrisku handia dute energia biltegiratzeko sistemetan, eta segurtasun-istripuen kausa nagusietako bat bihurtzen dira.

Estatistika osatugabeen arabera, azken bost urteetan (2019tik 20241ra), dozenaka sute edo leherketa gertatu dira mundu osoko energia biltegiratzeko zentral elektrikoetan. Horien artean, litio-ioizko bateriek eragindako istripuak % 80ra artekoak izan dira. Istripu hauek ez dituzte ondasunen galerak eragin bakarrik, baita pertsonen segurtasuna arriskuan jar dezakete ere, litio-ioizko baterien segurtasunari buruzko arreta eta ikerketa zabala eraginez. Erronka horri aurre egiteko, industriak aktiboki aztertzen ari da litio-ioizko baterien egonkortasun termikoa hobetzeko irtenbide teknikoak eta energia biltegiratzeko baterien teknologia berriak garatzen, segurtasun eta fidagarritasun handiagoa lortzeko.

EPRIren Beijing Jimei Dahongmen 25MWh DC fotovoltaiko biltegiratze eta kargatze zentral integratuaren proiektuaren istripuen analisi txostena

Txinako Energia Elektrikoaren Ikerketa Institutuaren Beijing Fengtai District Energia Biltegiratzeko Zentral Elektrikoko Sute eta Leherketa Istripuen Inkesta Txostenaren arabera, Beijing Jimei Dahongmen Zentralak istripu bat izan zuen apirilaren 16an. Txostenak istripuaren zortzi arrazoi zerrendatzen ditu:

Energia biltegiratzeko baterien segurtasun kalitatea
Energia biltegiratzeko sistemaren topologia elektrikoa
Bateria kudeatzeko sistema (BMS)
Kable eta kableatu-sorten kokapena tokian bertan
Zentral elektrikoaren suteen aurkako diseinua
Zentral elektrikoaren monitorizazio, alerta goiztiar eta suteak itzaltzeko sistemak
Faktore meteorologikoak eta ingurumenekoak
Langileen funtzionamendu eta kudeaketa sistema lokalean

Jakinarazitako gertakarien arabera, energia biltegiratzeko sistemetan segurtasun-istripuen arrazoiak lau mota nagusitan sailka daitezke, oro har: bateriaren berezko arriskuak, kanpoko segurtasun-arriskuak, segurtasun-diseinu eta -babes eskasa eta eragiketa-kudeaketa faktoreak.

1. Bateriaren segurtasun-arrisku inherenteak:

Fabrikazio-akatsak: Barne-zirkuitulaburrak ekoizpenean zehar metalezko bizarren edo elektrodoen estaldura eskasaren ondorioz gerta daitezke.
Litio Dendritak: Zelularen barruan litio dendritak sortzeak bereizgailua zulatu dezake, barne zirkuitulaburrak eraginez.
Baterien zahartzea: Baterien zahartze naturalak energia biltegiratzeko sistemaren segurtasun orokorra arriskuan jar dezake.

2. Kanpoko segurtasun arriskuak:

Arrisku elektrikoak: horien artean daude gehiegizko kargatzea, gehiegizko deskargatzea eta kanpoko zirkuitulaburrak.
Arrisku mekanikoak: zapalkuntzak edo sartzeak eragindako kalteak (adibidez, objektu zorrotzek eragindakoak).
Arrisku elektromagnetikoak: Interferentzia elektromagnetikoek sistemaren funtzionamendu normala eten dezakete.
Arrisku termikoak: Tenperatura altuegiek edo baxuegiek bateriaren errendimenduan eta segurtasunean eragin negatiboa izan dezakete.
Leherketa arriskuak: Baldintza batzuetan, bateriak lehertu egin daitezke.
Ingurumen-baldintza desegokiak: Ingurumen-baldintza kaltegarriek segurtasun-arrisku larriak sor ditzakete energia biltegiratzeko sistemarentzat.

3. Segurtasun-diseinu eta babes nahikorik eza:

Isolamenduaren monitorizazio desegokia: Isolamendu-babes desegokiak —adibidez, korronte zuzeneko kontaktuen matxurak, barra zentralaren isolamendu-akatsak edo korronte alternoko sarrerako kableatu erreak— isolamendu-errendimendua hondatu eta arku-matxurak eta suteak sor ditzake.
Sistemen Babeserako Koordinazio Eskasa: Babes-sistemen arteko koordinazio eraginkor ezak segurtasun orokorra arriskuan jar dezake.
Sistemaren Kontrolaren Akatsak: Kudeaketa termikoko edo beste kontrol-sistemetako akatsek gehiegi berotzea edo bateriaren suteak eragin ditzakete.
Ekipamendu osagarrien matxurak: Gailu osagarrien matxurek biltegiratze sistemaren segurtasun orokorrari ere eragin diezaiokete.

4. Sistema operatibo eta kudeaketa faktoreak:

Sistemen arteko koordinazio falta: Bateriaren Kudeaketa Sistemaren (BMS), Energia Kudeaketa Sistemaren (PMS) eta Energia Kudeaketa Sistemaren (EMS) arteko komunikazio eta koordinazio eskasak, edo Prozesuen Kontrol Sistemaren (PCS) eta bateria babesteko sistemen arteko funtzionamendu koordinatu gabeak, sistema mailako gatazkak sor ditzake. Adibidez, PCS berrabiaraztea bateriaren egoera egiaztatu gabe akats baten ondoren AC/DC interfazearen arazoak sor ditzake.
Kudeaketa Sistemaren Akatsak: Horien artean daude kudeaketa-esparru akastunak, ingurumen-kontrol eskasa (adibidez, hezetasun edo hauts gehiegi) eta akatsen berri emateko eskasa, eta horrek mantentze-lanak atzeratu eta segurtasun-arriskuak handitu ditzake.
Energia Biltegiratzeko Estazioen Funtzionamendu eta Mantentze Desegokia: Hedapen osteko kudeaketa eta mantentze eskasak funtzionamendu-arazo konpondu gabeak sor ditzake, eta horrek segurtasun-arrisku larriak sor ditzake.

Arriskuen identifikazioa energia biltegiratzeko sistemetan

Ihesaldi termikoen arriskua

Ihes termikoa bateria baten barneko bero-sorkuntza-tasak bere bero-xahutze-tasa nabarmen gainditzen duen egoerari egiten dio erreferentzia. Horren ondorioz, sistemaren barruan beroa azkar metatzen da, eta ezin da modu eraginkorrean askatu, eta horrek, azken finean, tenperaturaren kontrola galtzea eta suteak edo leherketak eragitea eragin dezake.

Bateriaren ihes termikoaren prozesua normalean honako hau izaten da: zelula bakarrak gehiegizko auto-berotzea sortzen du gehiegizko erabilera mekaniko edo elektrikoagatik. Gehiegizko berotze fenomeno honek bateriaren tenperatura igotzea eta gehiegizko erabilera termiko fasean sartzea eragiten du, eta horrek ihes termikoa eragiten du. Ihes termikoaren prozesuak gas sukoiak eta kea askatzen ditu, bateria erretzen hasten da eta erreakzio-kate bat eragiten du, eta horrek, azkenean, sua edo leherketa bat ere eragin dezake energia biltegiratzeko zentral elektrikoan.

Bateriaren zahartzeaz eta barneko akatsez gain, faktore hauek ere eragin dezakete ihes termikoa:

Gehiegi kargatzea edo gehiegi deskargatzea: Bateria bere funtzionamendu-mugak gainditzen kargatzea edo deskargatzea.
Konexio-hutsegite kritikoa: Konexio elektrikoen puntuen hutsegitea, segurtasun-arrisku potentzialak sor ditzakeena.
Kudeaketa Sistemaren Akatsa: Bateriaren Kudeaketa Sistemak (BMS) ez du bateriaren egoera eraginkortasunez kontrolatzen eta kontrolatzen.
Fabrikazio-akatsak: Fabrikazio-prozesuan zehar barne-zirkuitulaburrak edo bestelako akatsak bezalako arazoak.
Bateriaren zahartzea: Denborarekin, bateriaren errendimendua okertzen da, eta horrek barne zirkuitulaburrak edo bestelako matxurak sor ditzake.
Zelulen Babeserako Gailuen Akatsa: Babes-gailuak deformatu edo akats egin dezakete, bateriaren segurtasuna arriskuan jarriz.
Tenperatura altu edo baxuko funtzionamendua: Muturreko tenperatura-baldintzek eragin negatiboa dute bateriaren segurtasunean eta errendimenduan.
Bateriaren deformazioa eta isuria: Bateriaren karkasaren deformazioa edo barneko likidoen isuria.
Gas-ihesak edo gas sukoien askapena: Errekuntzan zehar, bateriek gas sukoiak askatu ditzakete, eta horrek arrisku gehigarriak sor ditzake.

Arrisku elektrikoak

Arrisku elektrikoak energia biltegiratzeko sistemetan segurtasun arrisku larrienetako bat dira. Energia biltegiratzeko sistemen edukiera eta tentsioa handitzen jarraitzen duten heinean, sistemaren tentsioa pixkanaka igo da maila baxuetatik 1500V DC-ra. Segurtasun elektrikoari dagokionez, 60V DC-tik gorako edozein tentsio arriskutsutzat jotzen da, eta aktibo dauden piezen aurkako kontaktuak deskarga elektrikoen arriskua sor dezake.

Beraz, energia biltegiratzeko sistemek isolamendu elektrikoaren neurri eraginkorrak izan behar dituzte funtzionamenduan zehar osagai elektrikoekin zuzeneko edo zeharkako kontaktua saihesteko. Adibidez, isolamendu-erresistentziaren murrizketak dakarren deskarga elektrikoaren arriskua. Isolamendu-erresistentziak isolamendu-materialen osotasuna adierazten du; kableak edo konexioak kaltetuta, zahartuta edo isolamendu-geruzaren degradazioa jasaten dutenean, isolamendu-erresistentzia gutxitu egin daiteke. Kasu horietan, isolamendu-geruzan kalteak kableen barruko eroaleak agerian utzi ditzake, eta horrek ihes-korronteak sor ditzake. Ihes horrek mantentze-langileentzat deskarga elektrikoaren arriskua handitzen du.

Gainera, energia biltegiratzeko sistemek normalean gailu elektriko laguntzaile ugari izaten dituzte, eta instalazio-ingurunea askotan konplexua da. Ustekabeko gertaerek, hala nola tentsio altuak, korronte handiak (adibidez, tximistak edo tentsio-igoerak), edo ekipamenduen eta kableen zahartzeak babes-elementuen matxura eragiten dutenek, babes-funtzioen funtzionamendu okerra edo isolamendu anormala eragin dezakete, deskarga elektrikoak eta bestelako segurtasun-intzidenteak eraginez.

Segurtasun funtzionalaren arriskuak: Segurtasun funtzionala energia biltegiratzeko sistemaren segurtasunaren zati garrantzitsua da, kontrolatutako ekipoen eta harekin lotutako sistemen akats edo hutsegiteek eragindako arriskuengatik.

Lan-ingurune desegokia:

Energia Biltegiratzeko Sistemen Arriskuen Ebaluazioa

Energia biltegiratzeko sistemen segurtasuna gai zabal eta konplexua da, energia elektrokimikoaren biltegiratze-sistemen bizi-ziklo osoari aplikatzen zaiona, hau da, energia biltegiratzeko sistemaren kontzeptu-diseinu eta garapen fasetik hasi eta sistemaren fabrikazio fasera, produktuaren funtzionamendu eta erabilera fasera, zerbitzu eta mantentze-fasera arte, azken desegiteko fasera arte.

Energia biltegiratzeko sistemaren segurtasun arriskuak faktore askoren araberakoak izan daitezke, besteak beste, instalazioaren kokapena, kimika eta tamaina/eskala (elektrizitatea, adibidez), eta horren arabera ebaluatu behar dira. Energia biltegiratzeko sistemaren kokapen seguruaEnergia solarreko bateria biltegiratze sistemak etxean erabiltzeko izan daitezke, aplikazio industrial eta komertzialak sare elektrikorako sistema handietaraino; arrisku horiek horren arabera ebaluatu behar dira.

Sistemaren arriskuen analisia egiterakoan, IEC 62933-5-1 arauak hainbat metodo eskaintzen ditu: goitik beherako analisi metodoak eta behetik gorako analisi metodoak, hala nola FMEA analisi arrunta, akatsen zuhaitzaren analisia, HAZOP analisia eta STAMP. Hainbat analisi metodoren bidez arrisku potentzialak identifikatzea, eta ondoren segurtasun sistemaren diseinuaren eta segurtasun babes mekanismoaren zirkuitu elektronikoaren garapenaren bidez, neurriak murriztea gure maila onargarrira iristeko.

Energia Biltegiratzeko Sistemen (ESS) Arriskuak Arintzeko Neurriak

Segurtasun-arazoak produktuaren kalitatearen marra gorria dira, eta energia biltegiratzeko sistemen segurtasuna bermatzea erronka nagusi bihurtu da energia biltegiratzeko industriaren garapen jasangarrirako. Energia biltegiratzeko produktuen berezitasunagatik, haien segurtasuna hainbat segurtasun-funtzio konbinatuz lortu behar da. ISO/EC 51 Gidan deskribatzen den bezala, energia biltegiratzeko diseinu-prozesuan hartutako arriskuak murrizteko neurriak "berezkoak", "segurtasun-diseinua", "babes-gailuak" eta "azken erabiltzailearen informazioa" dira. Erabilera-faserako neurri gehigarriak (bizitza-zikloaren segurtasun-kudeaketa) ere deskribatzen dira ISO/IEC 51 Gidan.

Energia biltegiratzeko sistemen diseinuak ez du sistemaren eta osagaien maila teknikotik hasi behar bakarrik, baizik eta aldez aurretik arrisku potentzialak nola aurreikusi eta identifikatu, babes aktiboa eman eta akatsak gertatzen direnean arazoak hasieran nola konpondu ere kontuan hartu behar du. Istripu kasu larrietan ere, behetik gorako gaitasuna eman dezake langileen eta ondasunen segurtasuna bermatzeko.

Energia Biltegiratzeko Sistemen (ESS) Segurtasun Berezko Diseinua

Azpisistemen aukeraketa arrazoizkoa
Babes-funtzioaren diseinua
Sistemaren funtzioen segurtasun diseinua
Egiturazko diseinua
Diseinu elektrikoa
Suteen aurkako diseinua
Aireztapen eta leherketa arintzeko diseinua, etab.

Berme eta Babes Neurriak

Azpiesistemen barne-akatsak ezin dira azpisistemaren kanpoaldera hedatu;
Goi-tentsioko sistemak urruneko funtzionamendu arriskutsua saihesten du;
Isolamendu-akats bakar baten ondorioz tentsio arriskutsua duten osagai guztiak lurrera konektatu eta tximistaren aurka babestu behar dira, dagokien arauen arabera;
Bateria azpisistemaren kanpoko konexioan gainkorrontearen aurkako babesa eman behar da;
Energia biltegiratzeko sistemaren azpisistemen konexio-akatsek ez dute egoera arriskutsurik eragin behar, eta baterien kargatzea eta deskargatzea altxatzeko ekipamendu egokiak erabiliz egin behar da;
Sistemaren karkasa edo euskarria material ez-erregaiez egina izan behar da; Bateriaren eremua, kargatzeko ekipamenduaren eremua eta deskonektatzeko eta deskargatzeko zirkuituaren eremua suaren aurkako guneetan banatu behar dira sistemaren barruan;
Sistema osagarri, kontrol eta komunikazio sistemaren akatsen babesa: akats bakarreko segurtasuna bete behar du, ez da arriskurik gertatuko energia hornidura eten edo gorabeherak izan arren;
Ingurumen-arriskuen babesa: kanpoko energia biltegiratzeko sistemek gutxienez IPX4 bete behar dute, eta itsasotik gertu instalatzeko gatz-ihinztaduraren aurkako babesa beharrezkoa da;
Bai korronte zuzeneko bai korronte alternoko aldeek lurrerako akatsen babesa eta alarma funtzioak izan behar dituzte;
Bateria gehiegi kargatzen denean alarma akustiko eta bisual bat egon behar da: bateriaren azpisistemaren barruko gehiegizko korronte egoeraren berri eman behar da;
Sistemak gas sukoiak detektatzeko sistema batekin hornituta egon behar du, eta alarma akustikoak eta bisualak eman behar ditu;
Sistemak aireztapen-sistema bat izan behar du eta honako baldintza hauek bete behar ditu: Aireztapen-sistemak tenperatura egokia bermatu behar du armairuaren barruan: aireztapen naturala nahikoa ez denean, ihes-hodi sendoak jarri behar dira; aireztapen-hodiek sua hedatzea eta ura sartzea eragotzi behar dute;

Eragiketa eta mantentze-lanak, langileen prestakuntza, azken erabiltzaileei emandako informazioa

Erabiltzaileei emandako segurtasun-informazioa: abisu-seinaleak eta -seinaleak, guneko atal arriskutsuak adierazten dituzten etiketak, soinu- eta argi-alarma-gailuak, segurtasun-diseinu-prozesuaren fluxu-diagrama;
Tokiko funtzionamenduak lehentasuna izan behar du urruneko funtzionamenduaren aldean, tokiko langileen segurtasuna babesteko: segurtasun-larrialdietarako plan bat prestatu behar da; bateriaren azpisistemaren kanpoko konexioan gainkorrontearen aurkako babesa eman behar da;
Erabilera eta mantentze-eskuliburuak eman behar zaizkio jabeari, eta fabrikatzaileak edo sistema-integratzaileak aldizkako mantentze-plan bat garatu behar du;
Fabrikatzaileak segurtasun-ekipoak edo segurtasun-sistemak erabiltzen dituzten langileen gaitasunei eta baimen-eskakizunei buruzko jarraibideak eman behar ditu;