Concentrarsi sull’hardware per fermare gli incendi nei progetti di stoccaggio dell’energia

Il settore dello stoccaggio dell’energia sta attraversando una notevole trasformazione. Nei prossimi cinque anni, si prevede che la capacità di stoccaggio energetico negli Stati Uniti crescerà quasi del 500%. Questa crescita è guidata dalla proliferazione delle energie rinnovabili, che ha posizionato le batterie su scala di rete come una componente vitale della nostra infrastruttura energetica, fornendo equilibrio e resilienza alle reti elettriche.

Tuttavia, gli incendi nei sistemi di stoccaggio dell’energia hanno gettato un’ombra sulla altrimenti rapida ascesa del settore. Sebbene gli incendi nel settore dello stoccaggio dell’energia siano una sfida complessa che richiede una risposta integrata, è fondamentale che i produttori si concentrino sullo sviluppo e sull’installazione di hardware in grado di prevenire l’insorgere e la diffusione degli incendi.

L'hardware svolge un ruolo cruciale nel sigillare le batterie lontano da materiali estranei che possono provocare incendi, mantenendo temperature operative standard e difendendosi dalle irregolarità elettriche. Per garantire sicurezza, affidabilità e crescita sostenuta, i produttori del settore dello stoccaggio dell’energia devono affrontare i punti deboli del proprio arsenale hardware. Dobbiamo adeguare l’intero settore agli standard e poi spingerci ancora oltre.

Tutti i produttori devono garantire che le loro batterie siano protette da liquidi e solidi che potrebbero penetrare nelle batterie. Condensa, polvere e altri corpi estranei possono provocare incendi se l'involucro o il modulo della batteria non è adeguatamente sigillato. La classificazione IP (Ingress Protection) misura la resistenza di un sistema a queste sostanze estranee, agendo come prima linea di difesa contro potenziali fonti di accensione.

Per l'involucro della batteria, l'involucro protettivo esterno che circonda e contiene i componenti di un sistema di batterie, il grado IP minimo richiesto è IP 55, un livello relativamente elevato di efficacia di tenuta. A questo livello della scala IP, gli involucri sono protetti dall'ingresso limitato di polvere e da getti d'acqua a bassa pressione provenienti da qualsiasi direzione. Non esiste un grado IP minimo per i moduli (le unità autonome di celle della batteria all'interno di un sistema più grande), ma i principali produttori dovrebbero puntare a un grado di protezione che corrisponda all'involucro. Ciò garantisce che i moduli rimangano sigillati durante le attività di manutenzione o in caso di guasto nella sigillatura dell'involucro, riducendo il rischio di esposizione a materiali estranei.

Progettando e implementando meticolosamente involucri e moduli con grado di protezione IP elevato, i produttori possono creare una barriera robusta che sigilla efficacemente i componenti cruciali lontano dagli elementi.

Tuttavia, non tutte le batterie possono essere sigillate in modo efficace. Per definizione, i sistemi di batterie raffreddati ad aria sono più esposti all'ingresso di corpi estranei nell'involucro o nel modulo rispetto ai sistemi raffreddati a liquido. Il raffreddamento ad aria prevede l'utilizzo dell'aria circostante per dissipare il calore generato dal sistema di accumulo dell'energia. Una volta che la polvere o lo sporco penetrano all'interno di un sistema raffreddato ad aria, possono essere ricircolati all'interno dell'armadio. Il raffreddamento a liquido, invece, utilizza un sistema di circolazione per far passare un liquido refrigerante attraverso una piastra fredda o tubi all'interno del sistema di batterie.

Sebbene qualsiasi sistema sia suscettibile alla rottura delle guarnizioni da parte di materiali estranei, eventuali punti deboli dell'IP in un sistema raffreddato ad aria verranno presto scoperti. In confronto, i sistemi raffreddati a liquido sono più resistenti. Dovrebbero subire un malfunzionamento critico o un danno esterno per consentire a eventuali oggetti estranei di entrare nella batteria.

Tuttavia, la scelta tra raffreddamento ad aria e raffreddamento a liquido ha anche implicazioni che vanno oltre l’efficace sigillatura della batteria. I sistemi di raffreddamento sono un elemento fondamentale per mantenere temperature operative sicure all'interno di una batteria. Uno dei principali rischi di incendio associati alle batterie agli ioni di litio è l’instabilità termica, una reazione a catena all’interno della batteria che può iniziare da un cortocircuito, un difetto di fabbricazione, calore esterno, sovraccarico o danni fisici. Una volta che una cella entra in fuga termica, può produrre abbastanza calore da far sì che le celle adiacenti facciano lo stesso, portando a un guasto a cascata. I sistemi di raffreddamento sono responsabili del raffreddamento e della gestione termica per prevenire o mitigare l’instabilità termica.