Wissenschaftliche Erkenntnisse zum Brandschutz in elektrochemischen Energiespeicherkraftwerken

Als eine der neuen Energietechnologien, die sich in den letzten Jahren schnell entwickelt haben, kann das Energiespeicherkraftwerk die Nachfrage nach einem groß angelegten neuen Energiezugang zum Stromsystem effektiv decken und hat die erheblichen Vorteile einer flexiblen Anpassung. Das elektrochemische Energiespeicherkraftwerk ist ein relativ häufiger Typ von Energiespeicherkraftwerken. Mit der Errichtung und Anwendung von Energiespeicherkraftwerksprojekten zeichnet sich auch allmählich dessen Brandrisiko ab.

Nehmen Sie zum Beispiel Südkorea, das direkt auf der anderen Seite des Meeres liegt

Von 2017 bis 2021 gab es 32 Brände in Energiespeichern, die zu Sachschäden in Höhe von 46,6 Milliarden Won (etwa 249 Millionen Yuan) führten, und im Jahr 2022 ereigneten sich zwei ähnliche Unfälle in nur einem Monat! Im Batteriespeichergebäude von SK Energy in Ulsan, Südkorea, brach am 12. Januar gegen 6 Uhr morgens ein Feuer aus. Medienberichten zufolge brach das Feuer in einem Energiespeichersystem auf einem dreistöckigen Gebäude mit einer Batterie aus -basierter Energiespeicher installiert im November 2018 mit 50 MW.

Nach dem Brand des Energiespeicherkraftwerks Ulsan von SK Energy schlug Südkorea nur fünf Tage später erneut Alarm wegen des Sicherheitsproblems des Energiespeichersystems. Am 17. Januar um 5:01 Uhr erhielt die Feuerwehr von Yicheng in Südkorea einen Bericht über einen Brand in einem Solarkraftwerk in New Valley, Landkreis Niubao, Landkreis Junwei, Provinz Nord-Gyeongsang. Die Feuerwehranlage ist ein in Solarkraftwerken konfiguriertes Energiespeichersystem.

Batterien existieren jedoch nicht nur in der industriellen Fertigung, sondern sind auch in unserem täglichen Leben durchaus gängige Energiespeicher-Werkzeuge. Elektrofahrräder, New-Energy-Vehicles, Handys, Computer..., es gibt immer noch Sicherheitsrisiken in der industriellen Produktion mit relativ ausgereifter Technologie, wenn die Batterie im täglichen Leben nicht richtig verwendet wird, sind ihre Sicherheitsrisiken nicht zu unterschätzen.

In den letzten Jahren sind Brand- und Explosionsunfälle von Energiespeicherkraftwerken an der Tagesordnung. Laut Statistik gab es im vergangenen Jahr weltweit mehr als 30 Brände von Energiespeicherkraftwerken. Seit August 201729 kam es allein in Südkorea zu Bränden in Energiespeicherkraftwerken. Darüber hinaus explodierte am 19. April 2019 ein Batteriespeicherprojekt in Arizona, wobei vier Feuerwehrleute verletzt wurden, darunter zwei von ihnen.

 Brandgefahr des Energiespeicherkraftwerks

1. Das Brandrisiko des Energiespeicherkraftwerks liegt hauptsächlich in der hohen Konzentration seines Batteriepacks. Unter dem Einfluss interner und externer Faktoren wie Überladung, Überhitzung und mechanischer Kollision der Batterie kann es leicht zu einem Zusammenbruch der Batteriemembran und einem internen Kurzschluss kommen, was zu einem thermischen Durchgehen führt. Wenn sich das thermische Durchgehen innerhalb des Batteriemoduls ausbreitet, führt dies zu Brandunfällen im System. Das in der Batterie verwendete organische Lösungsmittel des Elektrolyten ist meist eine brennbare Flüssigkeit, was die versteckte Brandgefahr erhöht. Darüber hinaus erhöhen die Eigenschaften des häufigen Batterieladens und -entladens und der Batteriekaskadennutzung das Brandrisiko bis zu einem gewissen Grad.

2. Darüber hinaus sind Systemdesignfehler, nicht standardmäßiger Betrieb und Management sowie unvollständiger Brandschutz ebenfalls wichtige Sicherheitsfaktoren. Herkömmliche Brandschutzmaßnahmen sind schwierig, das thermische Durchgehen der Batterie wirksam einzudämmen, was zur Ausbreitung des anfänglichen Feuers führt und sich dann zu einem großflächigen Feuer entwickelt. Das entstehende giftige und brennbare Gas stellt auch die Brandbekämpfung vor Herausforderungen, die weitere Explosionsunfälle verursachen können.

 Status Quo und Denken

1. Mit der Verlängerung der Betriebsdauer des Energiespeicherkraftwerks nähern sich die Lade- und Entladezeiten einiger Energiespeichersysteme allmählich den Auslegungszeiten, und der Lithium-Batteriepack erreicht seine Lebensdauer und seine Brandschutzprobleme wird nach und nach erscheinen.

2. In der Konstruktionsspezifikation des elektrochemischen Energiespeicherkraftwerks fehlen gezielte Anforderungen an die Brandschutzkonstruktion, im Wesentlichen gemäß der allgemeinen Konstruktion von Industriegebäuden, und die Batterieleistungsindikatoren in den Normen für Energiespeichersysteme sind vage und die Anforderungen von Notfall- und Rettungsmaßnahmen sind gering, was zu leichten Unterlassungen bei der Überwachung führt.

3. Als weltweites Brandschutzproblem bei der Brandentsorgung von Lithiumbatterien ist es notwendig, die Sicherheitsforschung des Energiespeicherkraftwerkssystems weiter zu vertiefen und sich auf Brandverhütung und -bekämpfung, Frühwarnung, Unfallbeseitigung und andere Aspekte zu konzentrieren.