Envites Energy Gesellschaft für Umwelttechnik und Energiesysteme mbh Nordhausen/Harztor, Industriegebiet Kohnstein

Transkript

1 Envites Energy Gesellschaft für Umwelttechnik und Energiesysteme mbh Nordhausen/Harztor, Industriegebiet Kohnstein Wichtiger Hinweis: Präsentation und Inhalte nach bestem Wissen und Gewissen. Aber ohne jede Gewähr des Autors und der Kompanie (Envites Energy GmbH). 1

2 Die ESS sind Bestandteil des Smart Home APP zu Integrität der ESS, wünschenswert? Tim Schäfer/Envites Energy C* 2014 Alle Rechte vorbehalten auch bezgl. Jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. 2

3 Zur Sicherheit, Qualitätsaspekten & Beförderungssicherheit von Lithium-Ionen Batterien (2015 ADR/RID & VDE-Anwendungsregeln) Envites Energy Gesellschaft für Umwelttechnik und Energiesysteme mbh Nordhausen/Harztor, Industriegebiet Kohnstein mail: Tim Schäfer 3

4 Li-Batterie Gen 3 Optional Elektronik BMS (Thüringen) Fire protection system Hardware z. Aufn. Batterie Verbinder Aufnahmen Containment & Elektrisches Management Systeme zur Stromkonditionierung lokale Steuerungsalgorithmen IKT-Komponenten Systemintegration & Betriebsführung Einbindung in zentrale Betriebsführung Anwendungsfälle und Geschäftsmodelle PLANUNG, ERRICHTUNG, BETRIEB, DEMONTAGE UND ENTSORGUNG FÜR ORTSFESTE ELEKTRISCHE ENERGIESPEICHERSYSTEME MIT ANSCHLUSS AN DAS NIEDERSPANNUNGSNETZ, BATTERIE- SYSTEM-FUNKTION-BEFÖRDERUNG- 4

5 Aspekte Sicherheit von Lithiumbatterien (Li-Ionen) Zur Beförderungssicherheit von Lithium-Ionen Batterien Anforderungen an Batterien Neuregelungen 2015 Anforderungen an die Qualitätssicherungsprogramme Exkurs Batterien, große, - Baugruppen DIESER VORTRAG SOLL AUF AUSGEWÄHLTE AKTUELLE ASPEKTE JEWEILS EINGEHEN KANN EINE QUALIFIZIERUNG, BEGLEITUNG ODER BERATUNG ABER NICHT ERSETZEN! 5

6 Eigensichere Energiespeichersysteme sind dadurch gekennzeichnet, dass im 1-Fehlerfall kein unsicherer Zustand auftreten kann. Dies beinhaltet Fehler die sowohl von außen als auch durch Fehler im System selber bei nicht bestimmungsgemäßen Einsatz (z.b. Interner Kurzschluss, Ausfall einer Elektronikkomponente) verursacht werden können. Ein unsicherer Zustand ist dann gegeben, wenn Gefahren (z.b. mechanisch, chemisch, thermisch, elektrisch) für Personen oder Sachen bestehen können. Situationen bei denen Gefahren für Personen oder Sachen bestehen können sollen benannt sowie auch die entsprechenden Gegenmaßnahmen zur Risikominimierung beschrieben sein - z.b. in den Installationsund Betriebsanweisungen. EIGENSICHERE ENERGIESPEICHER- KEINE GEFAHR IN JEDEM FALL UND IMMER- ALSO AUCH IM BESTIMMUNGSGEMÄßEN GEBRAUCH!? ALSO SONST KEINE HINWEISE ERFORDERLICH? 6

7 Lessons learned? Zelle - String (Modul)-Batterie-Batteriebaugruppe Ein Fehler auf einer Ebene kann zum katastrophalen Event auf allen Ebenen führen! Unter Eskalation! UN Prüfhandbuch Test- und Kriterien, Abschnitt 38.3., eine wesentliche Grundlage. (Änderungen!) (Detailbeispiele) Einzellige Batterie Batteriebaugruppe: Nein. SAFETY LITHIUM UND LITHIUM-IONEN BATTERIEN NICHT MEHR AUF ERFÜLLUNG VON TEST`S HINWIRKEN SONDERN DIE WIRKLICHEN GEFÄHRDUNGEN ELIMINIEREN- DAS IST DER TREND 7

8 Source ABB SAFETY PLAN- STEPS ( + NORMENZERTIFIZIERUNG + ) 8

9 Zellen auch (thermisch charakterisieren) ARC, Thermal Ramp Test, Unterschiedliche Zellen mit div. Fehlermodi LiFP vs. NMC, NCA, Hitze und Gas können quasi Alle produzieren Nur 8W Fragen und Beeinflussung/ Entfährdung, das ist Sicherheit. Die Folge davon kann ein Thermal Runaway sein, vgl. hier bspw. ZSW oder recharge auf WAS TUN? IN BEISPIELEN. Li-Ionen mit SBR (Binder) Elektroden und stackingwinding im Kommen: Verbesserung der Eigenschaften, Sicherheit- Safety 9

10 An allem Unfug, der geschieht sind nicht nur die Schuld, die ihn tun, sondern auch die, die ihn nicht verhindern. - E. Kästner WENN UND WIE EINE GEFAHR AUFTRETEN KANN SOLL DURCHGEHEND BETRACHTET - NICHT NEGIERT - WERDEN: REDUZIEREN UND FOLGEN EINDÄMMEN ODER VERMEIDEN DER GEFÄHRDUNG. - SICHERHEIT IST DER BEGLEITER DES ENERGIESPEICHERSYSTEMS EIN LANGES LEBEN LANG 10

11 Die Sicherheitseinrichtungen auf allen Ebenen ermöglichen diversen Schutz vor Gefahren und sollen Folgen vermindern, insbesondere von Druckaufbau und gefährlicher Hitze. Beispiele NPSD, CID, PTC, BMS (PCM), Tear- Away Tab, Die Sicherheitseinrichtungen können für einen hohen Grad relativer Sicherheit sorgen (bis 1Fehler auf 40 Millionen Fälle). Gemäß der KiT Untersuchungen kommt es wohl aber doch noch öfter vor? SICHERHEITSEINRICHTUNGEN SAFETY DEVICES Quelle ZDF 11

12 Stabilion Statlion Safebat Ergebnisse? Source ABB R&D 12

13 Eliminierung Thermal Runaway Folgen Minimierung von Risiken Exemplarisch: Auch für großformatige Batterien gibt es Löschverfahren, Gefahrlos, Drucklos, Schnell. (Produktion, Lagern, Stationäre, Sammeln Recycling, ) Gefahrloses Löschen eines Lithium Batterie Brandes Versuchsergebnis HE 13s25Ah: HOMOLOGATION PASSIVE STATIONÄRE SICHERHEIT LITHIUMBATTERIEN? 13

14 UN-Nummer, Benennung und Beschreibung 3480 LITHIUM-IONEN-BATTERIEN (einschließlich Lithium- Ionen-Polymer-Batterien) 3481 LITHIUM-IONEN-BATTERIEN IN AUSRÜSTUNGEN oder LITHIUM-IONEN-BATTERIEN, MIT AUSRÜSTUNGEN VERPACKT (einschließlich Lithium-Ionen-Polymer-Batterien) 14

15 Testzertifikate! Tests, Prüflinge, Konditionen, Sequenz, Ergebnisse sollten schon gem. Prüfhandbuch sein, Typentreue Testdurchführungsfehler können teuer werden, Fehler in Klassifizierungen, Integrationsebenen werden ignoriert, damit nicht getestet, Damit wären die Erzeugnisse zum Transport verboten, es besteht kein Versicherungsschutz die Produkte gehören nicht auf den Markt! WAS FINDET SICH? 15

16 Sonstige Vorschriften werden missachtet, Verpackungen sind falsch nicht qualifiziert Versandpapiere und Info fehlerhaft, Keine oder Fehler in den Beförderungspapieren. WAS FINDET SICH AUCH NOCH 16

17 QSP spezifische Fragestellungen sind im QMS nicht angekommen, Dadurch ist ggf. die Voraussetzung einer Beförderung vertan und nicht mehr gegeben, Das ist unvereinbar mit der Qualität!!! Es gilt generell. UND JA! NOCH MEHR! 17

18 Inkl. impl. Prozesse Kontrolle auf Typentreue? Schulung und Qualifizierung Begriff Beförderung. UND FÜR HEUTE 18

19 Die Integrität von Batterien ist rechtzeitig und wiederholt zu prüfen (siehe Erzeugnisdatenblätter) oder Hinweise der Hersteller. Batterien müssen einem qualifizierten Typ entsprechen und dürfen grds. keine Defekte oder keinerlei Modifikationen aufweisen, um die z.t. freigestellten Sondervorschriften nutzten zu dürfen. Veränderte oder defekte Batterien, ggf. defekte Verpackungen dürfen nicht verwendet und Batterien einfach so befördert werden: In solchen Fällen sind gesonderte Maßnahmen erforderlich, um die Sicherheit zu gewährleisten, Gefahren wirksam zu verhindern. INTEGRITÄTSPRÜFUNGEN AUCH IM SERVICE? 19

20 Schon kleinere Änderungen an einer Batterie, wie bspw. an den Verbindern oder der Verbindungsart, ggf. auch eines Leistungsschalters, der Isolation oder der Sicherung werden ggf. zum Verlust des Status geprüfter Typ (Lithium-Ionen Batterie Module oder Batterien, auch Zelle) führen, der immer bspw. die entscheidende Voraussetzung für eine Beförderung ist. Bei solchen Änderungen besteht grundsätzlich ein Verbot der Beförderung, welches ggf. nur mit Sondermaßnahmen konform durchzuführen ist. Hierzu den Hersteller, Errichter oder einen Gefahrgutbeauftragten einbeziehen! Versicherungsschutz fraglich? VOR BEFÖRDERUNG/BEI ERRICHTUNG/BEI SERVICE PRÜFEN 20

21 Im Zweifel eine Batterie lieber als beschädigt handhaben. Hierzu sind die nötigen Erstmaßnahmen und Prozesse fd Praxis aufgestellt. Mit Erstmaßnahme (s. Hersteller) bleibt grds. der Versicherungsschutz erhalten. Zu beschädigten Batterien zählen insbesondere Batterien, bei denen der Hersteller Defekte festgestellt hat, die die Sicherheit beeinträchtigen, mit beschädigten oder in erheblichem Maße verformten Gehäusen, auslaufende Batterien ODER Batterien mit Gasaustritt ODER Batterien mit Mängeln, die vor der Beförderung zum Ort der Analyse nicht diagnostiziert werden können. Sofern insbesondere Li- Batterien defekt sind oder nicht mehr dem geprüften Typ entsprechen darf nur nach besonderen Maßnahmen die Beförderung erfolgen, dies kann auch eine Sondergenehmigung der zuständigen Behörde resp. der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und- Prüfung im Einzelfall erfordern. BESCHÄDIGTE BATTERIEN? 21

22 T.3, T.4 and T.5 + T. 7 Certification available? Der konkrete Typ Batterie ist verifiziert: - Überladung, - Kurzschlüsse, und - Tiefentladungen zwischen den Batterien. > 6200 WH (LI-ION) 22

23 NEU AB 2015 SV310 AUCH FÜR UN 3481 ANWENDBAR 23

24 Änderungen der Prüfvorschriften, LP 903, SV 636 (b), SV 377 P 909 SV 376 i.v.m. P 908, LP904 NEU AB

25 Merkblatt Nr. 5 ZVEI - Darin sind auch wichtige Hinweise und Erläuterungen, - Nichts mehr suchen für Lithiumbatterien ist der Rechtsstand per 2014 konsistent. %20ADR2013% pdf ZVEI MERKBLATT NR. 5 25

26 POWER ON für die dezentrale Nutzung und Zwischenspeicherung grüner Energie mit Hochenergie Batterien: MiBa+ Mitteldeutsche Batterie. VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT, HABEN SIE FRAGEN? 26