Safety First Wunsch oder Wirklichkeit im stationären Speichermarkt?

Transkript

1 Safety First Wunsch oder Wirklichkeit im stationären Speichermarkt? Olaf Wollersheim 1 KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 Gefährdungsursachen und Auswirkungen bei Lithium-Ionen-Batterien Kurzschluss intern EUCAR Hazard Level Crash Kurzschluss extern Shock/ Vibration Überladung Tiefentladung Übertemperatur 2

3 Assessment-Schwerpunkte KIT 1. Produktion 2. Transport 3. Montage 4. Inbetriebnahme 5. Normalbetrieb 6. Störungen 7. Wartung 8. Außerbetriebsetzung 9. Demontage 10.Rücktransport 11.Recycling Crash Shock/ Vibration Tiefentladung Übertemperatur Kurzschluss intern Kurzschluss extern Überladung 3

4 Transportsicherheit Quelle: 4 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

5 Vereinfachter Entscheidungsbaum für Li-Ionen-Stationärspeicher >100Wh Batterie getestet nach UN38.3 Ja Nein Batterie ok Batterie defekt Batterie ok UN3480 (Batterie) oder UN3481 (Batterie in/mit Ausrüstung) Vorschriften über Verpackung, Papiere Hinweise/Label Mitteilungspflichtiger Transport mit Sondervorschriften in Spezialbehältern Nur UN3480 (Batterie) Sondervorschrift 310 (Vorproduktionstypen Vorschriften über Verpackung, Papiere Hinweise/Label 5 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

6 Vorschriftsmäßige Kennzeichnung für den Versand von Lithium-Ionen-Batterien Gefahrgutklasse UN-Klassifizierung Achtung! Lithium Ionenbatterien! Sorgsam behandeln bei starken Beschädigungen kann es zu Entzündungen kommen! Bei Beschädigung muss das Versandstück durch qualifiziertes Personal ausgesondert oder neu verpackt werden. Zusätzlich Informationen erhalten Sie unter Tel. yyy yyyy 6 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

7 Praxisbeispiel I Li-Ionen-Solarspeicher Gefahrgutklasse 9 ok, aber keinerlei Hinweis auf enthaltene Lithium-Ionen-Batterie Stabile Außenverpackung nicht vorhanden 7

8 Unzureichende Lösung: Versand von Zellen! 1. Handlinglabel auch für in Geräte verbaute Zellen/Batterien erforderlich, sobald mehr als 4 Zellen oder 2 Batterien transportiert werden. 2. Kurzschlussschutz fragwürdig: einzelne Gummipads verrutscht, Schrauben ungesichert eingesteckt, Zellverbinder teilweise lose, Pole nicht isoliert 8

9 Praxisbeispiel II Li-Ionen-Solarspeicher Verpackungshinweis mit korrekter UN-Nummer, aber kein Handlinglabel 9

10 Praxisbeispiel III autarke PV-Batterie- Stromversorgung Keinerlei Verpackungshinweise 10

11 Praxisbeispiel IV : Lithium-Ionen-Batterie Alle Verpackungshinweise vorhanden, aber Handlinglabel beschädigt, Telefonnummer unleserlich 11

12 Betriebssicherheit Quelle: 12 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

13 Beispiel Assessment Batterieaufbau Spannungslage Zellspannungsüberwachung Zelltemperaturüberwachung Thermostatisierung Lasttrennung Isolationsüberwachung (bei HV) Verhalten bei Störung Verhalten bei ext./int. Kurzschluss Quellen: NTSB Interim Factual Report und NTSB Materials Laboratory Factual Report, Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

14 Praxisbeispiel I PV-Batterie-Speicher Batterie- Management- Master Batterie im Anlieferungszustand MC4-Buchse (max. 30 A) MC4-Stecker (dto.) 14 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

15 Praxisbeispiel I Assessment externer Kurzschluss Keinerlei Kurzschlussschutz im Lastpfad, kein Kabelschutz, keine Sicherungen! 15 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

16 Praxisbeispiel I Assessment externer Kurzschluss Nennstrom entspricht max. zulässigem Strom der Steckverbindung Im Kurzschlussfall stellt das Kabel die Sicherung dar für 2,56 kwh el 16 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

17 Praxisbeispiel I externer Kurzschluss Keinerlei Hinweis auf katastrophale Folgen bei externem Kurzschluss! 17 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

18 Praxisbeispiel II autarke PV-Batterie-Stromversorgung Keinerlei Redundanz zur Vermeidung der Überladung! Doppeldiode als Verpolungsschutz Überstrom (Kurzschluss-) Sicherung 40 A 3 parallele FET s zum Entladen 2 parallele FET s zum Laden 18

19 Praxisbeispiel II autarke PV-Batterie-Stromversorgung Abgriff zur Zellspannungsüberwachung Schlecht ausgeführte geschweisste Ableiterverbindung 3 Temperatursensoren je 4 Zellen. 19

20 Praxisbeispiel II autarke PV-Batterie-Stromversorgung aber obere 3 Module ohne jede Temperaturüberwachung) denn nur ein Modulsensor von 16 (der unterste) wurde ans BMS angeschlossen!! 20

21 Brandforschungszentrum des KIT Ggf. weitere Sicherheitsdefizite Und ggf. Video vom Überladeversuch 21 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

22 Überladen einer unsicheren LFP-Batterie 22 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

23 Originalexponate in Halle B1 Stand Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

24 Zusammenfassung In Deutschland werden täglich Lithium-Ionen-Batterien für den stationären Einsatz in Verkehr gebracht, die 1. falsch deklariert sind, 2. nicht transportsicher sind, 3. bei einfachen Fehlerfällen nicht mehr betriebssicher sind. Transporte sind ausreichend beschrieben und müssen nur richtig umgesetzt werden. Die Betriebssicherheit ist mangelhaft geregelt, Normenentwürfe decken nicht alle Gefährdungen ab. Wir schlagen ein umfassendes Zertifizierungsverfahren für stationäre Batterien vor. In der Zwischenzeit Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

25 In der Zwischenzeit helfen wir Herstellern, Lieferanten und Käufern bei der Erstellung von Produktentwicklung und -einführung Sicherheitsanalysen / FMEAs Eigenen Standards / Werksnormen / technischen Einkaufsbedingungen Post-Mortem-Untersuchungen unterstützen und beraten wir bei Ausschreibungen Angebotsvergleichen Systemauswahl und System- Härtung 25 Life Needs Power Forum HANNOVER MESSE

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 26 KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft