Con el incremento del uso de sistemas de almacenamiento energético basados en litio en entornos industriales, se puede dar lugar a situaciones de peligro derivadas de un mal uso o factores externos, que pueden incluso producir una combustión de las baterías.
Tabla de contenidos
Riesgo 1: Sobrecarga
La situación de sobrecarga se produce cuando la batería se carga por encima de los voltios para los que está diseñada. Bajo estas condiciones, los electrolitos líquidos dejan de ser estables y empiezan a degradarse, descomponiéndose en partes sólidas y gaseosas. Esto produce un aumento de la resistencia interna de la batería, que deja pasar menos iones entre el ánodo y el cátodo. El aumento de la resistencia interna hace disminuir la capacidad de la batería y el proceso se retroalimenta.
Además, el aumento de las partículas sólidas y gaseosas hace que las pilas se hinchen. El proceso de sobrecarga también favorece que se forme litio metálico de diferentes formas. Las dendritas de litio se generan con este proceso, creciendo desde el ánodo, pudiendo perforar el separador y haciendo contacto con el cátodo. Este contacto entre el ánodo y el cátodo puede provocar un cortocircuito. Al no ser estable el electrolito líquido con el litio metálico, se produce una ruptura agresiva del electrolito que libera una gran cantidad de calor.
Para ello, las baterías de BESS como la Pixii Power Shaper incorporan un BMS (Battery Management System) que se encarga de evitar las sobrecargas.
Riesgo 2: Sobredescarga
Cuando se produce una sobre descarga la tensión de la célula desciende por debajo de los límites adecuados. La capa protectora de pasivación que está en la superficie del electrodo anódico puede dañarse. Aunque si se regenera al reaccionar el electrolito líquido con la superficie dañada del ánodo, en este proceso se daña también el electrolito líquido.
La sobre descarga puede producir un proceso similar al de las dendritas en la sobrecarga. Si es intensa o se repite, se puede ir disolviendo el colector de corriente de cobre formando iones de cobre que en los próximos ciclos de carga van depositándose en la superficie del ánodo hasta poder hacer contacto, produciendo un cortocircuito interno.
De igual modo, el sistema BMS es el encargado de evitar que se produzcan estas situaciones de sobre descarga.
Riesgo 3: Sobretemperatura
Las temperaturas elevadas aceleran una gran cantidad de procesos reactivos. Temperaturas excesivamente elevadas pueden producir una combustión espontánea de las baterías de litio, al igual que no mantener una temperatura adecuada provoca una mayor degradación de la misma.
En el caso de la Pixii Power Shaper, cada armario incorpora sensores de temperatura y ventilación que mantienen los niveles adecuados. Para su uso en exteriores con climas cálidos está disponible la versión con aire acondicionado que regula la temperatura del rack de baterías y todos los sistemas.
Riesgo 4: Factores externos
Las baterías de Litio son sensibles a los golpes y perforaciones. En general, todo el sistema puede verse afectado por vibraciones, agua, humedad, impactos e incluso incendios en el exterior del rack. Para evitarlo, la Pixii Power Shaper está compuesta por un armario con una adecuada protección mecánica y un grado de protección IP55 en su versión de exterior que evita todos los posibles riesgos.
Riesgo 5: Mal diseño o fabricación
Un mal diseño, mala fabricación o mala instalación puede provocar o agravar los problemas de los que hemos hablado en los puntos anteriores. Por ello es importante optar por fabricantes de primer nivel que diseñen y fabriquen sus baterías y sistemas bajo los máximos estándares de seguridad y que controlen la calidad en todos los procesos. Estos fabricantes nos asegurarán que las baterías cuentan con:
- Certificaciones de seguridad: En función de nuestra ubicación, las baterías deberán tener diversas certificaciones de seguridad como por ejemplo el estándar IEC 62619 en el caso de Europa.
- Test de seguridad: los más adecuados son los de cortocircuitos internos y externos, sobrecarga, sobre descarga, mitigación, propagación, degradación, sobre temperatura, vibración, impactos y proyectiles, exposición y bajas presiones.
El diseño de los BESS también es muy importante. Por ello, deben de incorporar un sistema de seguridad multicapa con medidas para mitigar los posibles fallos o riesgos mencionados anteriormente a nivel de celda, a nivel de cada módulo y a nivel del rack completo. Esta seguridad afecta al diseño y su control, pero también a aspectos como los materiales que se utilizan.
Así podemos encontrar elementos como ventilación, diversos interruptores, válvulas de presión para los posibles gases emitidos, sensores de incendios, de temperatura y eléctricos, así como el uso de materiales aislantes, retardantes de combustión y tratamientos anticorrosión. Además de por su puesto protecciones de sobrecarga y sobre descarga así como una monitorización avanzada y gestión precisa de la temperatura y todo lo que ocurre a nivel eléctrico.
Por ejemplo, nuestra Pixii Power Shaper cuenta con estas medidas de seguridad en cada componente, con redundancia en los sistemas en los que es necesario para garantizar su perfecto funcionamiento de forma segura. De igual modo, su instalación y configuración es sencilla y sigue todas las pautas para garantizar esta seguridad. Su diseño modular también mitiga el riesgo de incendios.
La comunicación entre distintos elementos de la instalación, como puede ser entre el BMS y el inversor cargador, es muy importante para evitar todas las situaciones antes descritas. Combinar dispositivos de distintos fabricantes que no garanticen la interacción puede dar lugar a errores de calibración, cargas/descargas no controladas, etc.
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