Explodierende Gedanken: Ein kurzer Blick auf eine BESS-Explosion - Der Fall Peking, China

Diejenigen, mit denen ich in der Vergangenheit zusammengearbeitet habe, wissen, dass ich mich für die Explosionssicherheit und -verhütung in BESS während der Planungs-, Bau- und Betriebsphase einsetze. Ich wurde kürzlich gefragt, ob eine Explosion weniger wahrscheinlich sei als ein Feuer. Mein Bauchgefühl ist, dass es sein könnte. Dennoch gehe ich davon aus, dass der Aufprall einer Explosion aufgrund der Unbekannten und der hohen Unsicherheiten im thermischen Ausreißergasgemisch, des Explosionsverhaltens und des Stoßwellenaufpralls sowie vor allem des Überraschungs- und Geräuscheffekts schädlicher sein könnte als der eines Feuers. Dies ist eines der Hauptprobleme, die ich mit dem Ansatz „Lass es brennen“ habe.

Kürzlich las ich ein ausgezeichnetes Papier mit dem Titel „An analysis of li-ion induced potential incidents in battery electric energy storage system by use of computational fluid dynamics modeling and simulations: The Beijing April 2021 case study“ (Fallstudie vom April 2021 in Peking) von den Autoren in der nachstehenden Referenz*. 

Meine Interpretation ist, dass im Jahr 2021 bei einer Explosion mit Li-Ionen-BESS (LFP-Typ) in Peking, China, leider zwei Menschen ums Leben kamen. Abgesehen von dem traurigen Verlust von zwei Menschenleben (Feuerwehrleute) blieb mir beim Lesen der Zeitung der Mund weit offen, dass das Feuer in einem Gebäude entstand und die Explosion in einem separaten Gebäude im Abstand von etwa 20 m stattfand, fast 2,5 Stunden nach der Brandinitiierung. Ich empfehle auf jeden Fall, es zu lesen, es ist eine lohnende Investition (leider ist es kein Open Source).

Wichtige Informationen, die ich aus dem Lesen dieses Artikels gelernt habe:

• Der verrückteste Punkt, an den ich nicht gedacht habe, aber es ist völlig logisch, dass explosives Gas durch unterirdische Kabelgräben / Leitungen von Ihren BESS-Containern in andere Räume gelangen kann. Dies ist besonders wichtig für die Wohnungsausstattung in Gebäuden.
• „...Batterien mit hohem SOC setzen mehr Arten von thermischem Ausreißergas frei, mit höheren Brand- und Explosionsrisiken…“ Ich habe unter diesem Blickwinkel nie darüber nachgedacht. Dies unterstreicht die Bedeutung der Durchführung von UL9540A-Tests auf Systemebene und nicht nur auf Zell- oder Modulebene.
• 50-100 kPa und über 100 kPa (14,5 psi oder 1 bar) Explosionsdrücke reichen aus, um Sie entweder lebenslang zu schädigen oder Ihr Leben vollständig zu nehmen. Beim Lesen des Papiers interpretierte ich, dass der geschätzte Druck an der Stelle der verlorenen Feuerwehrleute etwa 70 kPa betrug; In der Nähe der Zündquelle wurde sie auf 37 kPa geschätzt. 
• Stoßwellen können zu einem größeren Überdruckrisiko und -schaden führen als an der Quelle der Einleitung. Ich glaube, dass Überdruck-Release-Panels manchmal nicht funktionieren, weil der schnelle Druck überbaut ist, der die Druckbewertung dieser Schutzvorrichtungen überfordert. Nur auf diese Art der Prävention zu übertragen, ist meiner Meinung nach nur ein Süßstoff. Daher sollte es mehr Gedanken darüber und meine Probleme mit der NFPA 68 geben. Offen für Debatten.
• Es gibt ein Stigma, dass LFP feuersicherer ist als die NMC-Batteriechemie. Das ist nicht unbedingt wahr. Beide Chemien sind sehr empfindlich gegenüber mechanischen und thermischen Missbräuchen. Oder mit anderen Worten, wie wir sie betreiben. Mensch-Führungs-Fehler.
• Die Bedeutung der rechnerischen Fluiddynamik von BESS OEMs im Anschluss an das gesamte Projekt quantitative Risikobewertungen für Brände und Explosionen (einschließlich verschiedener Überdruckkurvenszenarien). Diese sollten neben vollständigen Brand- und Explosionsschutz- und -unterdrückungssicherheitssystemen in Planung, Bau und Betrieb eine Planungsanforderung sein. Zusätzlich zu Notfallplänen vor und nach einem Explosions-/Brandereignis. Unabhängige technische Experten (z.B. Blanboz) und Feuerwehren müssen diese vorher genehmigen.

Hätte dieses Explosionsereignis in Peking verhindert werden können? Wahrscheinlich ja. Wie? In-Country-Vorschriften und -Anforderungen, die speziell für das BESS in der Planungs-, Bau- und Betriebsphase gelten. Neben der entscheidenden Rolle, die Normen und Sicherheitszertifizierungen in der BESS-Branche spielen. Sind die NFPA 68 und 69 die besten? Nun, meiner persönlichen Meinung nach sind sie es nicht. Aber diese Standards sind wahrscheinlich die besten, die wir derzeit in der Branche haben, was auch eine Debatte für weitere Verbesserungen eröffnen kann. Dennoch spielt die Rolle, die Notfallpläne spielen, und die Verantwortlichkeiten, die der BESS-OEM an der HSE eines Projekts teilt. Denken Sie daran, dass wir alle eine Rolle für den Erfolg und die Sicherheit dieser Branche spielen. 

*Referenz des Papiers: 

Xingyu Shen, Qianran Hu, Qi Zhang, Dan Wang, Shuai Yuan, Juncheng Jiang, Xinming Qian, Mengqi Yuan. Eine Analyse von Li-Ionen-induzierten potentiellen Vorfällen im elektrischen Energiespeichersystem der Batterie unter Verwendung von computergestützten Fluiddynamikmodellen und -simulationen: Fallstudie Peking April 2021.Engineering Failure Analysis, Band 151,2023,107384,ISSN 1350-630.

https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107384

Über den Autor:

Andres Blanco – Projektberater | Managing Director bei Blanboz, ich bin Ingenieur mit fast 15 Jahren Erfahrung im Bereich der erneuerbaren Energien, wobei sich die letzten sieben bis acht dieser Jahre während des gesamten Projektlebenszyklus voll und ganz der BESS widmen. Ich interessiere mich auch leidenschaftlich für die Umsetzung von Explosions- und Brandverhütung und -unterdrückung in BESS.  Strom für alle - Batterien führen die Ladung an. Weitere Informationen unter www.blanboz.com , wenn Sie mich kontaktieren möchten, tun Sie dies bitte unter a.blanco@blanboz.com , www.linkedin.com/in/andresblanco77