Peligros y modos de falla del almacenamiento de energía de baterías

Peligros y modos de falla del almacenamiento de energía de baterías

29 Dez 2021

En todo el mundo, los sistemas de almacenamiento de energía se están instalando a un ritmo sin precedentes y por buenas razones. Hay muchos beneficios que los sistemas de almacenamiento de energía (SAE) pueden proporcionar, pero junto con esos beneficios vienen algunos peligros que hay que tener en cuenta.

Este blog hablará sobre un puñado de peligros que son exclusivos de los sistemas de almacenamiento de energía, así como los modos de falla que pueden conducir a esos peligros. Si bien existen muchos tipos diferentes de sistemas de almacenamiento de energía, este blog se centrará en la familia de sistemas de almacenamiento de energía de baterías de iones de litio. El tamaño de un SAE de batería también puede variar mucho, pero estos peligros y modos de falla se aplican a todos los SAE de batería independientemente del tamaño.

PELIGROS

Al igual que con la mayoría de los equipos eléctricos, existen peligros comunes que necesitan abordarse como parte de la operación y el mantenimiento, como la posibilidad de choque eléctrico y arco eléctrico. Estos siempre deberían tenerse en cuenta cuando se trabaja en sistemas de almacenamiento de energía y sus alrededores. Puedes encontrar más información sobre cómo trabajar con equipos eléctricos de manera segura en NFPA 70E, Norma para la Seguridad Eléctrica en Lugares de Trabajo.

Fuga térmica – la fuga térmica es el autocalentamiento incontrolable de una celda de batería. Comienza cuando el calor generado dentro de una batería excede la cantidad de calor que se puede disipar a su entorno. La celda sobrecalentada inicial genera gases inflamables y tóxicos y puede alcanzar un calor lo suficientemente alto como para encender esos gases. Este fenómeno puede caer en cascada a las células adyacentes y progresar a través del SAE, de ahí el término "fuga".

Liberación de gases – los gases que se liberan de los sistemas de almacenamiento de energía de la batería son altamente inflamables y tóxicos. El tipo de gas liberado depende de la química de la batería involucrada, pero generalmente incluye gases como monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrógeno, metano, etano y otros hidrocarburos. Si el gas puede alcanzar su límite explosivo inferior antes de encontrar una fuente de ignición, existe la posibilidad de una explosión. Un ejemplo de esto ocurrió en Surprise, Arizona en el 2019.

Energía atrapada – la energía estándar es el término que se utiliza cuando una batería no tiene una forma segura de descargar su energía almacenada. Esto ocurre comúnmente después de que se ha extinguido un incendio SAE y se han dañado las terminales de la batería. Este es un peligro de descarga eléctrica para quienes trabajan con el SAE dañado, ya que aún contiene una cantidad desconocida de energía eléctrica. La energía atrapada también puede provocar la reaparición de un incendio en cuestión de minutos, horas o incluso días después del evento inicial.

MODOS DE FALLO

Hay varias formas en que las baterías pueden fallar, lo que a menudo resulta en incendios, explosiones y/o liberación de gases tóxicos.

Abuso térmico – los sistemas de almacenamiento de energía tienen un rango establecido de temperaturas en las que están diseñados para operar, que generalmente es proporcionado por el fabricante. Si funciona fuera de un rango de temperatura aceptable, es posible que el SAE no funcione como se espera, puede resultar en un envejecimiento prematuro de la batería e incluso puede causar una falla total que puede provocar incendios y explosiones. El abuso térmico es causado por fuentes externas, es el resultado del contacto con celdas adyacentes quemadas o sobrecalentadas, temperaturas elevadas o exposición a otras fuentes de calor externas asociadas con el almacenamiento de las celdas o el ambiente en el que se instala el SAE.

Abuso eléctrico – el abuso eléctrico ocurre cuando una batería se sobrecarga, se carga demasiado rápido o se cortocircuita externamente. Esto también puede ocurrir si la batería se descarga demasiado rápido o si la batería se descarga en exceso por debajo de su voltaje final especificado. El abuso eléctrico puede provocar un SAE inoperable, sobrecalentamiento, incendio y explosión.

Abuso mecánico – el abuso mecánico ocurre si la batería se compromete físicamente cuando la batería se aplasta, se cae, se perfora o se distorsiona de alguna otra manera debido a la fuerza mecánica.

Fallos internos: los fallos internos pueden ser resultado de un diseño inadecuado, el uso de materiales de baja calidad o deficiencias en el proceso de fabricación. Vale la pena señalar que se dice que la tasa de fallas de las celdas de iones de litio es del orden de uno en un millón.

Impactos ambiental – los impactos ambientales pueden provocar fallas en la batería. Esto puede ser el resultado de temperaturas ambientales extremas, actividad sísmica, inundaciones, ingreso de escombros o nieblas corrosivas como polvo (desiertos) o niebla salina (ubicaciones marinas), o daños por roedores al cableado. Algunos lugares sujetos a variaciones rápidas de temperatura, como en las montañas, pueden experimentar rocío que provoque daños dentro del SAE ubicado al aire libre si no se controla bien.

Aunque hay numerosas aplicaciones y ventajas de usar sistemas de almacenamiento de energía de baterías, es importante tener en cuenta que hay peligros asociados con estas instalaciones. Entender los peligros y que lleva a esos peligros es solamente el primer paso en proteger en contra de ellos. Se pueden encontrar estrategias para mitigar estos peligros y modos de fallas en NFPA 855, Norma para la Instalación de Sistemas de Almacenamiento de Energía.

La NFPA también tiene otros recursos del sistema de almacenamiento de energía, incluidos los siguientes:

 

Por Brian O'Connor

 suscribete Nexo blog CTA

Share

Atualizamos nossa política de privacidade, que inclui como são recolhidos, tratados e usados os seus dados pessoais. Ao usar este site, você aceita esta política e o uso de cookies