Czy magazyny energii są bezpieczne? Co może pójść nie tak?

niebezpieczenstwo

Czy magazyny energii są bezpieczne? Co może pójść nie tak?

Magazyny energii powoli stają się, także w Polsce, stałym „elementem krajobrazu”. Nowoczesne rozwiązania magazynujące energię są łatwe w montażu, pozwalają na elastyczne rozszerzanie pojemności, a także spełniają wiele funkcji. Czy przy tych wszystkich zaletach magazyny energii są bezpieczne?

Bezpieczeństwo to jeden z najważniejszych aspektów, jakie musimy wziąć pod uwagę, nie tylko przy wyborze magazynu energii. Jak każde urządzenie elektryczne, również i magazyny energii mogą stać się potencjalnym zagrożeniem. Na szczęście coraz więcej producentów stosuje w swoich urządzeniach kompleksowe rozwiązania, które eliminują ryzyko wystąpienia problemów podczas eksploatacji.

W naszej serii artykułów odpowiadamy na najważniejsze pytania, jakie powinien zadać sobie każdy kto zastanawia się nad instalacją magazynu energii. Analizujemy także czynniki decydujące o tym, czy magazyny energii są bezpieczne:

  1. Jak zbudowane są i jak działają magazyny energii?
  2. Jakie korzyści płyną ze stosowania magazynów energii?
  3. Jakie są zastosowania magazynów energii?
  4. Czy stosowanie magazynów energii jest bezpieczne?
  5. Jaki magazyn energii wybrać?

Potencjalne zagrożenia

Każde urządzenie podłączone do instalacji elektrycznej może nieść za sobą szereg potencjalne zagrożeń. Do najczęściej występujących należą:

  1. Zwarcia – mogące skutkować odcięciem energii elektrycznej dzięki działaniu bezpieczników (potocznie nazywanych korkami lub stopkami)
  2. Zapłon urządzeń elektrycznych – najczęściej spowodowany występowaniem łuku elektrycznego, iskrzenia lub nadmierną konwersją energii elektrycznej na ciepło
  3. Możliwość porażenia prądem – w przypadku źle zabezpieczonych elementów instalacji elektrycznej lub uszkodzonych bądź źle zaprojektowanych odbiorników energii

W ekstremalnych przypadkach może nawet dojść do eksplozji akumulatora, wskutek nieprawidłowej instalacji lub braku wdrożenia stosownych zabezpieczeń. Takie przypadki niestety miały miejsce w Niemczech. Nagły wzrost ilości instalowanych magazynów energii mógł wpłynąć tam na niższą jakość montażu magazynów energii. Innym prawdopodobnym powodem jest instalacja niskiej jakości modułów baterii wskutek małej dostępności na rynku urządzeń wysokiej jakości.

Obecni i przyszli użytkownicy instalacji fotowoltaicznych powinni być świadomi tych zagrożeń, mając na uwadze potencjalne konsekwencje dla mienia oraz zdrowia i życia domowników. Nowoczesne magazyny energii stosują szereg rozwiązań, które skutecznie eliminują wymienione wyżej zagrożenia. Nasza analiza oparta jest o będące w ofercie Renevo magazyny energii serii Huawei LUNA2000.

Zwarcia

Najczęstszą przyczyną występowania zwarć są nieplanowane zamknięcia obwodów elektrycznych wywołane obecnością wody. Inny częsty powód to nieprawidłowy montaż komponentów instalacji elektrycznej, odpowiedzialnych za dystrybucję energii elektrycznej z modułu fotowoltaicznego.

Wiele urządzeń elektrycznych oraz elementów domowej instalacji z różnych powodów znajduje się na zewnątrz budynków. Często dzieje się tak z uwagi na brak miejsca na montaż urządzenia w pomieszczeniach, lub po prostu wygodę ich stosowania. Nie inaczej montowane są magazyny energii.

Magazyny energii Huawei LUNA2000 są bezpieczne – zaprojektowano do pracy zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz budynków. Ich obudowy wykonano z tworzyw sztucznych o wysokiej trwałości, spełniają też normę szczelności IP66.

Są w pełni odporne na unoszące się w powietrzu pyły, a także na wnikanie wody z zewnątrz do środka urządzenia. Nie straszna im jest kondensacja wilgoci występująca w efekcie wahania temperatury powietrza pomiędzy dniem i nocą. Również opady deszczu nie zagrażają magazynom energii Huawei LUNA2000, nawet jeśli opad jest intensywny. Zgodnie z parametrami normy IP66, spełniające ją urządzenia są w pełni zabezpieczone przed strumieniem wody do 100 litrów na minutę. Tak wysoki limit z powodzeniem obejmuje nie tylko np. ogrodowe spryskiwacze i kondensację wilgoci, ale także ulewne deszcze.

Huawei gwarantuje zachowanie normy szczelności IP66 w całym spektrum temperatur pracy urządzenia (-25 ~ 55 stopni Celcjusza), niezależnie od występującej wilgotności powietrza. Magazyny energii Huawei LUNA2000 nie są chłodzone powietrzem, zatem producent nie stosuje otworów wentylacyjnych w obudowie.

Zapłon urządzeń elektrycznych

Do zapłonu urządzeń elektrycznych najczęściej dochodzi na skutek nadmiernego wydzielania się ciepła. Aby wywołać pożar, niezbędne jest wystąpienie trzech czynników:

  • Nadmierna konwersja energii elektrycznej na cieplną – spowodowana użyciem słabej jakości komponentów, uszkodzeniem izolacji przewodów, a także złym stanem styków i przyłączy
  • Obecność materiału palnego – najczęściej plastikowej warstwy izolacyjnej, także fakt zamontowania urządzenia elektrycznego zbyt blisko materiałów łatwopalnych
  • Obecność utleniacza (jego funkcję pełni występujący w powietrzu tlen) – lub wystąpienie zapłonu wskutek pojawienia się iskry lub łuku elektrycznego

Marka Huawei stosuje szereg rozwiązań, mających na celu zapobieganie ryzykom wystąpienia pożaru. Każdy magazyn energii LUNA2000 wyposażony jest w BMS (Battery Management System). Jego funkcją jest monitorowanie temperatury każdego z używanych ogniw. Odpowiedzialne są za to liczne czujniki termiczne, rozmieszczone pomiędzy ogniwami modułu baterii. W przypadku przekroczenia limitu, sterownik samodzielnie obniża moc i przywraca temperaturę akumulatora do w pełni bezpiecznego poziomu. Stosowane zaawansowane algorytmy zarządzania termicznego urządzeniem maksymalizują bezpieczeństwo i żywotność modułu baterii.

Moduł zarządzania jest także wyposażony we własne czujniki temperatury. Aktualne wskazania systemu zarządzania baterią są dostępne w panelu zarządzania – poprzez stronę WWW oraz w dedykowanej aplikacji mobilnej.

Ponadto, zamianę energii elektrycznej na cieplną znacznie minimalizuje zastosowanie złącz Staubli MC4. To nowoczesne złącza, których wchodzące ze sobą w bezpośredni kontakt elementy wykonano z cynowanej miedzi. Jest to rozwiązanie korzystniejsze, niż stosowanie posrebrzanych kontaktów. Ich trwałość, mierzona utrzymującą się na marginalnym stopniu rezystancją kontaktu, ocenia się na 20-25 lat. Warto też dodać, że zastosowanie złącz Staubli MC4 zapobiega występowaniu łuków elektrycznych w miejscu przyłączania i eliminuje ryzyko porażenia prądem. Zarówno z powodu kontaktu z nieizolowanym elementem, jak również przypadkowego rozłączenia.

Możliwość porażenia prądem

Trzecim głównym ryzykiem, związanym nie tylko z eksploatacją magazynów energii, ale właściwie każdego urządzenia elektrycznego, jest możliwość porażenia prądem. Najczęściej dochodzi do niego wskutek uszkodzeń osłon izolacyjnych przewodów elektrycznych, nieprawidłowego łączenia gniazd i złącz urządzeń elektrycznych, a także nieodpowiedniego montażu instalacji.

Magazyny energii Huawei LUNA2000 są bezpieczne i zaprojektowane tak, aby niemal w pełni wyeliminować to ryzyko. Dzięki zgodności z normą szczelności IP66, są bezpieczne dla użytkowników z punktu widzenia możliwości dotknięcia części urządzenia, które znajdują się pod napięciem. To szczególnie ważne w przypadku np. posiadania dzieci, które mogą w nieoczekiwany sposób wejść w bezpośredni kontakt z urządzeniem.

Obudowa magazynu energii jak i wszystkie jego przyłącza (Staubli MC4) są bezpieczne. Przypadkowe rozłączenie jest niemożliwe dzięki systemowi zatrzaskowemu. Obudowę złącza wykonano z tworzywa o wysokiej jakości i niskiej palności. Dodatkowo, przewody łączące moduł sterowania z modułem akumulatora nie są dostępne bez uprzedniego demontażu osłon.

Zgodnie z instrukcją obsługi, instalacja i eksploatacja magazynu energii LUNA2000 powinna odbywać się z zachowaniem środków ochrony osobistej, takich jak np. rękawiczki lub gumowe obuwie. Również, jakiekolwiek prace konserwacyjne należy przeprowadzać po uprzednim odłączeniu zasilania urządzenia.

Inne rozwiązania podnoszące bezpieczeństwo i żywotność magazynów energii

Magazyny energii Huawei dbają także o prawidłową eksploatację ogniw. W naszym klimacie szczególnie istotna jest kwestia ładowania i rozładowywania akumulatorów w ujemnych temperaturach. Nieprawidłowe użycie w niskich temperaturach szybko obniża faktyczną pojemność akumulatora oraz maksymalne tempo ładowania/rozładowywania. Sterowniki stosowanie w magazynach energii Huawei zapobiegają ładowaniu akumulatorów o zbyt niskiej temperaturze. W takim przypadku system zarządzania baterią (BMS) w pierwszej kolejności ogrzeje akumulator do dodatniej temperatury, a dopiero później rozpocznie jego ładowanie.

Wybierając magazyn energii, warto zwrócić uwagę czy razem z urządzeniem producent dostarcza potrzebne kable oraz złącza. Magazyn energii Huawei LUNA2000 posiada w zestawie komplet szczegółowo opisanych kabli, a także niezbędną ilość męskich i żeńskich złączy Staubli MC4. Oprócz gwarancji jakości wykonania, jest to także dodatkowa oszczędność finansowa.

Niska temperatura także ma potencjalnie negatywny wpływ na bezpieczeństwo użytkowania magazynu energii. Instrukcja montażu magazynów energii LUNA2000 wymaga od instalatorów układania i podłączania okablowania wyłącznie w temperaturach powyżej zera. Uderzenia lub nadmierne drgania kabli instalowanych w ujemnych temperaturach mogą spowodować uszkodzenie osłony z tworzywa sztucznego. Taki kabel nie zagwarantuje bezpieczeństwa eksploatacji.

Podsumowanie

Bezpieczeństwo eksploatacji magazynu energii jest co najmniej tak istotne, jak parametry techniczne urządzenia oraz przewidywany zwrot z inwestycji. Wybierając magazyn energii, należy zwrócić szczególną uwagę na zabezpieczenie urządzenia przed trzema głównymi czynnikami ryzyka. Są nimi zwarcia instalacji, zapłon urządzenia elektrycznego oraz możliwość porażenia prądem. W artykule opisaliśmy szczegółowo te trzy czynniki i wskazaliśmy, jakie rozwiązania stosowane są w nowoczesnych magazynach energii. Jako przykład posłużyły nam oferowane przez Renevo magazyny energii Huawei z serii LUNA2000.