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Ispezione e ingegneria di impianti solari accreditati

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Sicurezza e gestione del rischio nei sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS)

Mentre i sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) nelle centrali solari rendono l’energia rinnovabile compatibile e sostenibile con le reti esistenti, la sicurezza e la gestione dei rischi di questi sistemi vengono alla ribalta. Dai rischi di incendio ai pericoli elettrici, la natura complessa dei BESS richiede un’attenta valutazione dei rischi. Standard come IEC 62619, NFPA 855 e la Specifica Tecnica forniscono una guida per mitigare questi rischi. In questo articolo, esamineremo i requisiti di sicurezza, i rischi potenziali e le strategie di emergenza dei BESS. Il nostro obiettivo è quello di definire un quadro che massimizzi l’efficacia e l’affidabilità di questa tecnologia.

Rischi e precauzioni antincendio

Perdite termiche e protezione

Una delle maggiori preoccupazioni per la sicurezza dei BESS è il rischio di fuga termica nelle celle delle batterie. La norma IEC 62619 richiede che le celle limitino la propagazione della combustione in situazioni di sovraccarico o cortocircuito. Secondo la Specifica Tecnica, sebbene le batterie LFP offrano il vantaggio della stabilità termica, i sistemi antincendio conformi a NFPA 855 (ad esempio a base di aerosol) sono obbligatori. Inoltre, i test UL 9540A richiedono misure come pareti intermedie che impediscano la diffusione del fuoco da una cella all’altra. Questo riduce al minimo il rischio di incendio in una centrale solare.

Sicurezza elettrica

Cortocircuito e sovratensione

I rischi elettrici sono un’altra area da considerare nell’integrazione dei BESS con la rete. La norma IEC TS 62933-5-1 definisce i meccanismi di sicurezza per proteggere il sistema in caso di cortocircuito e sovratensione. Secondo le specifiche tecniche, il Sistema di Conversione di Potenza (PCS) deve assorbire i cambiamenti improvvisi del carico reagendo entro 200 ms e deve essere supportato da fusibili. Ad esempio, un picco di tensione improvviso in un sistema da 10 MW deve essere controllato dal BMS che attiva gli interruttori automatici.

Rischi ambientali e operativi

Controllo della temperatura e dell’umidità

Anche i fattori ambientali possono influire sulla sicurezza dei BESS. La norma IEC TS 62933-4-1 affronta l’impatto della temperatura e dell’umidità sulle prestazioni della batteria, stabilendo un intervallo di 15-25°C con sistemi HVAC consigliati. Una temperatura eccessiva può ridurre la durata della batteria o aumentare il rischio di fuga termica, mentre un’umidità elevata può portare alla corrosione. Ad esempio, un guasto HVAC in un impianto solare può mettere a rischio le prestazioni del sistema all’80% della profondità di scarica (DoD). Questi rischi dovrebbero essere evitati attraverso una manutenzione e un monitoraggio regolari.

Strategie di emergenza

Simulazione e Piano di intervento

Oltre ai rischi, anche la preparazione alle emergenze è fondamentale. Sebbene l’NFPA 855 fornisca protocolli di evacuazione e spegnimento per gli scenari di incendio, si raccomandano anche 3 giorni di formazione teorica + 3 giorni di formazione pratica del personale. Ad esempio, il tempo di risposta dei team può essere testato simulando una fuga termica in una centrale elettrica; il BMS deve disconnettere la rete e avvisare gli operatori quando rileva l’evento. I metodi di test della norma IEC 62933-2-1 sono utilizzati per verificare la resilienza del sistema in tali scenari.

Sicurezza e futuro

La sicurezza del BESS è essenziale per garantire il successo a lungo termine delle centrali solari. La gestione dei rischi antincendio, elettrici e ambientali deve essere garantita sia da norme che da misure pratiche. IEC 62619, NFPA 855 e le Specifiche Tecniche preparate dall’Ingegnere del Datore di Lavoro Solare forniscono una guida in questo processo, mentre i test e la formazione regolari tengono sotto controllo i rischi.

Se ha bisogno di ingegneria per i suoi impianti solari di accumulo, può contattarci all’indirizzo [email protected].

Tecnologie BESS avanzate e chimiche alternative per le batterie

I sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) sono uno dei componenti critici che rafforzano, facilitano e sostengono l’integrazione delle fonti di energia rinnovabili nella rete. Sebbene le batterie agli ioni di litio siano considerate la tecnologia dominante oggi, le chimiche avanzate delle batterie e i sistemi di accumulo energetico alternativi hanno il potenziale per aumentare l’efficienza energetica e ridurre i costi. In questo articolo, parleremo delle tecnologie innovative delle batterie che vanno oltre le batterie agli ioni di litio convenzionali e dei loro vantaggi nelle applicazioni BESS.

Tecnologie alternative per le batterie

1. Batterie agli ioni di sodio (Na-Ion)

  • Vantaggi: Costo inferiore e maggiore rispetto dell’ambiente rispetto alle batterie agli ioni di litio.
  • Svantaggi La densità energetica è inferiore a quella delle batterie agli ioni di litio.
  • Aree di utilizzo: Sistemi di accumulo di energia su larga scala, bilanciamento dell’energia su scala di rete.

2. Batterie a flusso (batterie a flusso Redox – RFB)

  • Principio di funzionamento: Le soluzioni elettrolitiche sono conservate in due serbatoi separati e l’energia viene immagazzinata tramite reazioni chimiche.
  • Vantaggi: Lunga durata del ciclo, capacità scalabile in modo indipendente.
  • Svantaggi: Bassa densità energetica, più adatta a sistemi di grandi dimensioni.
  • Aree di utilizzo: Accumulo di energia su scala di rete, centrali elettriche rinnovabili.

3. Batterie allo stato solido

  • Vantaggi: Maggiore densità energetica, migliore stabilità termica, uso sicuro.
  • Svantaggi: Costi di produzione elevati, scalabilità commerciale limitata.
  • Aree di utilizzo: Veicoli elettrici, sistemi di accumulo di energia di lunga durata.

4. Batterie al litio-solfuro (Li-S)

  • Vantaggi: Densità energetica più elevata, costo del materiale inferiore.
  • Svantaggi Vita di ciclo breve, rischio di degradazione durante la carica/scarica.
  • Aree di utilizzo: Aviazione, accumulo di energia portatile.

5. Bobine di zinco-aria

  • Vantaggi: Basso costo, alta densità energetica, costruzione sicura ed ecologica.
  • Svantaggi Bassa efficienza di carica-scarica.
  • Aree di utilizzo: Accumulo di energia di backup, applicazioni su piccola scala.

Materiali avanzati e innovazioni per i BESS

  • Grafene e nano materiali: Materiali innovativi per una migliore conduttività e una maggiore durata della batteria.
  • Elettroliti avanzati: Elettroliti solidi e gel che riducono il rischio di combustione nelle batterie agli ioni di litio.
  • Sistemi di gestione intelligente delle batterie (BMS): Sistemi supportati dall’intelligenza artificiale che consentono alle batterie di funzionare in modo più efficiente e sicuro.

Prestazioni della batteria in condizioni ambientali difficili e ad alta temperatura

  • Batterie al sodio-solfuro (NaS): Batterie di lunga durata adatte al funzionamento ad alte temperature.
  • Batterie al litio-titanato (LTO): Ricarica rapida e prestazioni elevate a basse temperature.
  • Sistemi di gestione termica: Tecnologie di raffreddamento attivo e di gestione termica per garantire il funzionamento sicuro delle batterie in condizioni di temperatura estreme.

Conclusione

Le tecnologie BESS avanzate e le chimiche alternative delle batterie stanno consentendo ai sistemi di energia rinnovabile di diventare più efficienti e sostenibili. Mentre le batterie agli ioni di litio sono ancora ampiamente utilizzate, le alternative come gli ioni di litio, le batterie di flusso e le batterie allo stato solido offrono un grande potenziale per rendere le soluzioni di accumulo energetico più sicure, economiche e durature.

Se ha bisogno di ingegneria per i suoi impianti solari di accumulo, può contattarci all’indirizzo [email protected].

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