Безопасность литий-ионных аккумуляторных батарей в центре исследования

bezopasnost-litij-ionnyh-akkumulyatornyh-batarejСистемы хранения электроэнергии из возобновляемых источников на испытательном стенде: в центре исследований безопасность литий-ионных аккумуляторных батарей

В 2016 более 35% электроэнергии в Германии будет иметь свое происхождение из возобновляемых источников энергии. Гибкость энергетической системы за счет использования систем хранения электроэнергии, таким образом, является двигателем науки и бизнеса на всех уровнях.

Одним из приоритетных направлений является разработка решений для хранения электроэнергии для домашнего потребления на основе литий-ионных аккумуляторных батарей. Они особенно эффективны и долговечны. Тем не менее, для аккумуляторных батарей, сделанных по этой технологии, до сих пор нет адекватных стандартов и методики проведения испытаний.

Институт Фраунгофера по солнечным энергетическим системам ISE проводит в настоящее время исследования этого важного аспекта для признания и распространения технологии в рамках двух проектах. Оба проекта осуществляются при поддержке Федерального министерства экономики и энергетики (BMWi).

Специалисты исходят из того, что для энергоснабжения домохозяйств будут применяться в основном новые типы систем хранения электроэнергии, и прежде всего, литий-ионные аккумуляторные батареи.

Их преимущества по сравнению с обычными свинцово-кислотными батареями — это более длительный срок службы, высокая эффективность, более высокая мощность и меньшая площадь для установки. Стационарное применение (как при подключении к сети, так и автономные) набирает в дополнение к электрической мобильности важности для использования литий-ионных аккумуляторных батарей.

Безопасность ионно-литиевых батарей зависит от различных факторов

Тем самым раскрываются синергические эффекты, которые могут быстро привести к масштабным экономическим эффектам, даже если требования к аккумуляторным батареям для этих обоих применений различаются.

Безопасность литий-ионных батарей зависит от основного значения и от различных факторов и должны быть взвешенной в зависимости от использования. Локальное образование тепла из-за дефектов, например, трудно отвести, что может к разрушению окружающих материалов, а в худшем случае, к возникновению пожара.

Существуют различные методы обеспечения положительного влияния на безопасность литий-ионных батарей. Основной предпосылкой этого является очень высокое качество ячейки и используемой системы управления батареей, а также эффективное управление температурным режимом. Институт Фраунгофера ISE на протяжении многих лет исследует литий-ионную технологию.

«В то время как свинцово-кислотные батареи — это испытанные на практике накопители электроэнергии, то литий-ионные аккумуляторам в качестве стационарных систем накопления электроэнергии еще предстоит пройти испытание и завоевать доверие потребителей, ну них нет возможности сослаться на многолетний опыт применения,» сказал д-р Маттиас Веттер, руководитель отдела автономным солнечных электростанций и аккумуляторных систем института Фраунгофера ISE.

Проект «Безопасность прежде всего»: Безопасный сетевой аккумулятор

В рамках исследовательского проекта о состоянии безопасности, качества и сетевой пригодности коммерческих систем хранения электроэнергии институт Фраунгофера ISE сотрудничает под эгидой Технологического института Карлсруэ KIT с Центром солнечной энергии и водородных исследований (ZSW).

Ученые после анализа доступных на рынке систем домашнего хранения электроэнергии для самостоятельно выработанной электроэнергии разработали в рамках проекта «Безопасность прежде всего» рекомендации для производителей, органов по стандартизации и органов власти. «Соответствующие сетевые домашние системы хранения электроэнергии на основе литий-ионных аккумуляторных батарей становятся все более дешевыми и, следовательно, более привлекательными для конечного пользователя.»

«То, чего не хватало в течение длительного времени, так это стандартных, контролируемых критериев для оценки их эффективности и безопасности,» говорит Штефан Лукс, руководитель группы из института Фраунгофера ISE.

«В проекте «Безопасность прежде всего» мы хотим связать рекомендации по безопасности литий-ионных домашних аккумуляторов с коммерчески доступными домашними системами хранения солнечной электроэнергии для подготовки будущих стандартов «.

В рамках проекта длительным испытаниям на испытательных стендах были подвергнуты более двадцати сетевых домашних систем хранения энергии, которые представляют фактическую ситуацию в частных домохозяйствах. При помощи специальных профилей нагрузки можно оценить характеристики безопасности батарей не только в совершенно новом состоянии, но и в различных состояниях старения.

Таким образом были собраны данные о характеристиках безопасности при изменении эффективности и разных ожидаемых сроках службы систем хранения электроэнергии. В дополнение к анализу комплексных домашних систем хранения электроэнергии институтом Фраунхофера ISE и центром ZSW были исследованы индивидуально подобранные литий-ионные ячейки аккумуляторных батарей.

Институт Фраунгофера ISE сделал анализ и оценку старение ячеек нескольких типов аккумуляторных батарей параллельно со старением системы в целом. Это позволит в будущем делать выводы о старении и безопасности при быстром исследовании аккумуляторных батарей.

В зависимости от лабораторных результатов исследовательская группа разработала рекомендации по свойствам современных литий-ионных батарей для их учета в стандартах, методиках испытаний и требованиях к ним.

Проект «SpeiSi»: Безопасность стационарных систем хранения солнечной электроэнергии

Институт Фраунгофера ISE также работает над исследовательским проектом по безопасности и надежности солнечных электростанций с системами хранения электроэнергии под руководством TÜV Rheinland. Проект «SpeiSi» исследует безопасность таких аккумуляторов для солнечной электроэнергии, которые в основном используются для увеличения собственного потребления самостоятельно произведенной солнечной электроэнергии.

В сотрудничестве с TÜV Rheinland, немецким обществом по солнечной энергии и Центром солнечной энергии и водородных исследований ZSW анализируются недостатки при обращении, монтаже и эксплуатации аккумуляторных батарей.

«Существующие правила для стационарных аккумуляторных систем предусматривают отдельные помещения для батарей для технического оборудования с аварийным или резервным источником питания или для оборудования с бесперебойным питанием,» сказал Германн Лайкамп из института Фраунгофера ISE.

«Поэтому правила должны быть откорректированы для широкого использования в будущем в частных домовладения систем хранения электроэнергии с высоким содержанием энергии, таких как литий-ионные аккумуляторные батареи», добавляет Георг Боппа, руководитель группы Fraunhofer ISE.

Кроме того, должны быть разработаны дополнительные критерии для определения производительности систем хранения солнечной электроэнергии. По ним можно будет судить о качестве систем управления энергопотреблением.

Лаукамп и его коллеги из института Фраунгофера ISE занимаются исследованием трех конкретных аспектов, которые могут повлиять на безопасность стационарных систем хранения солнечной электроэнергии. Во-первых, было проведено исследование соответствующих технологий хранения электроэнергии и их потенциальный риск. С другой стороны, исследована вероятность формирования электрических дуг в системе в целом и их распознание, или, что еще лучше, как их избежать. В-третьих, в долгосрочной перспективе было исследовано поведение элементов переключения и безопасности при выраженной циклической нагрузке.

В частности, исследователи хотят выяснить, становятся ли электрические соединения с течением времени все слабее и, таким образом, в долгосрочной перспективе способствуют опасности возникновения пожара.

Источник: http://www.solarserver.de/solar-magazin/nachrichten/aktuelles/2016/kw36/speichersysteme-fuer-erneuerbare-energien-auf-dem-pruefstand-sicherheit-von-lithium-ionen-batterien-im-fokus-der-forschung.html

Написать нам