Pomen varnosti baterij v električnih vozilih

Kljub strahu pred upočasnitvijo bo svetovni trg električnih vozil (EV) po napovedih še naprej rasel. Varnost in zmogljivost baterij za električna vozila sta bistveni za njihovo rast in sposobnost prispevanja k podnebnim ciljem.

V sektorju čiste energije je malo tako dinamičnih industrij, kot je industrija električnih vozil. Po podatkih Euromonitor International naj bi bilo leta 2024 25 % vseh novih registracij osebnih avtomobilov električnih, kar bo preseglo 17 milijonov prodanih enot po vsem svetu. To je več od ocen Mednarodne agencije za energijo (IEA), ki so jih leta 2023 prodali 14 milijonov, leta 2022 pa več kot 10 milijonov.

Še več, celotna flota električnih vozil (brez dvo-/tri{0}}kolesnikov) naj bi se povečala s skoraj 30 milijonov leta 2022 na približno 240 milijonov leta 2030.

To je dobra novica za planet, saj bo povečanje uporabe električnih vozil pripomoglo k zmanjšanju emisij iz cestnega prometa, sektorja, ki po podatkih IEA predstavlja več kot 15 % emisij,-povezanih z energijo po vsem svetu.

Napajanje baterije

Za večjo uporabo električnih vozil je treba zagotoviti njihovo varnost, zmogljivost in cenovno dostopnost, pri čemer imajo baterije temeljno vlogo.

IEC objavlja široko paleto mednarodnih standardov za podporo tehnologij električnih vozil, da zagotovi njihovo delovanje in varno povezavo z električnim omrežjem. V kombinaciji s sistemi za ugotavljanje skladnosti IEC prispevajo k zagotavljanju interoperabilnosti in varnega delovanja vseh komponent, vključno z baterijami.

Veliko večino električnih vozil poganjajo litij-ionske baterije, ki so se razvile za shranjevanje vedno večjih količin energije za nižjo ceno. Vendar pa obstajajo številne -znane pomanjkljivosti, in sicer, da se njihova učinkovitost sčasoma poslabša, in ko niso več uporabni, je recikliranje zapleteno. Še več, obstajajo pomisleki glede okoljskega vpliva rudarjenja ključnih mineralov, potrebnih za izdelavo novih baterij, kot so litij, kobalt in nikelj.

IEC TC 21 objavlja mednarodne standarde za litij-ionske celice, vključno s serijo IEC 62660 o sekundarnih litij-ionskih celicah za pogon električnih vozil. Tri-delna serija zajema testiranje delovanja, teste zanesljivosti in varnostne zahteve.

Varnost na prvem mestu

Pascal Mast, direktor trajnostnih tehnologij pri TÜV SÜD, mednarodnem ponudniku storitev testiranja, inšpekcij, revizij in certificiranja, je dejal, da so baterije za električna vozila podvržene strogemu testiranju, da se zagotovi njihova varnost in učinkovitost, preden se dajo na trg, pri čemer je ključni poudarek na sistemu za upravljanje baterij (BMS).

"BMS je kot baterijski računalnik, ki preverja vse potrebne parametre baterije vsake celice ali celičnih modulov in določa, kako je mogoče baterijo optimalno upravljati. Vsebuje tudi množico podatkov, ki jih je mogoče pregledati in analizirati, da se preveri ne samo, ali so varnostni mehanizmi na mestu, ampak tudi, da baterija ni bila spremenjena in da izpolnjuje vse tehnične specifikacije," je dejal.

Zakaj je polnjenje pomembno

EV uporablja moč, ki jo zagotavlja električno omrežje, za polnjenje svojih baterij. Večino tega povpraševanja pokrije domače polnjenje, ki je na splošno počasno. Vse več pa je povpraševanja po javno dostopnih polnilnicah, predvsem pa po hitrih polnilnicah ob avtocestah in avtocestah. Večji dostop do teh lahko odpravi pomisleke glede dosega ali razdalje, ki jo lahko prevozi EV, kar je še vedno ovira za širšo uporabo EV.

Po podatkih IEA je bilo konec leta 2022 po vsem svetu na voljo 2,7 milijona javnih polnilnih mest, več kot 900 000 jih je bilo nameščenih leta 2022.

Kako se baterija polni, je pomembno ne le zaradi udobja, ampak tudi zaradi delovanja in vzdržljivosti same baterije, je dejal Mast. "Za optimizacijo življenjske dobe in varnosti baterije je najboljša kombinacija hitrega in počasnega polnjenja," je dodal.

"Polnjenje baterije se ustavi, ko je prva celica polna, da se baterija ne pregreje. S čim počasnejšim polnjenjem omogoči čas za uravnoteženo polnjenje vseh celic, tako da je vsaka celica napolnjena do kapacitete," je pojasnil.

Dajte baterijam drugo življenje

Vendar pa baterije za električna vozila ne trajajo večno in večina garancij jim daje življenjsko dobo približno 8-10 let, zaradi česar je njihov vpliv na okolje v smislu e-odpadkov in recikliranja resnično zaskrbljujoč.

Da bi rešili to težavo, obstaja vse večji trend, da jim damo "drugo življenje" z uporabo v stacionarnih skladiščih, kjer so zahteve glede učinkovitosti nižje in je manj varnostnih tveganj. Po nekaterih ocenah bo zmogljivost za ponovno-uporabo baterij v sistemih za shranjevanje do leta 2030 dosegla več kot 950 gigavatnih ur.

IEC TC 120 je bil ustanovljen posebej za objavo standardov na področju sistemov integriranega shranjevanja električne energije v omrežju (EES) za podporo zahtevam omrežja. Sistem EES je integriran sistem s komponentami, ki so lahko baterije, ki so že standardizirane. TC pripravlja nov standard, IEC 62933-5-4, ki bo določal varnostne testne metode in postopke za sisteme za shranjevanje energije, ki temeljijo na litij-ionskih baterijah.

Te baterije »drugega-življenjskega obdobja« je mogoče uporabiti v različnih okoljih, od gospodinjstev do-nadomestnih virov energije na območjih, kjer je oskrba z elektriko manj zanesljiva. Primer tega je prvi projekt IEC Global Impact Fund,Spodbujanje inovacij za krožne modele v Afriki – pretvarjanje e-odpadkov baterij v e-vire, ki bo podprl projekt-pod vodstvom MSP v Keniji za spodbujanje trajnostnega ravnanja z e-odpadki baterij.

V okviru projekta bo Differ Community Power (DCP), mednarodni ponudnik storitev sončne energije za skupnosti, določil izvedljivost uporabe litijevih baterij druge življenjske dobe za obnovo solarnih PV naprav na kritičnih lokacijah, kot so šole, zdravstveni centri in bolnišnice.

Ugotavljanje skladnosti je ključnega pomena

Varnost in zmogljivost baterij ostajata glavna skrb ne glede na njihovo uporabo. Ugotavljanje skladnosti, kot sta testiranje in certificiranje, ima pomembno vlogo.

IECEE (Sistem za ugotavljanje skladnosti IEC za elektrotehnično opremo in komponente) ponuja obsežen portfelj storitev certificiranja, ki vključuje varnost baterije, zmogljivost baterije, varnost baterije pri vgradnji v končne izdelke, energetsko učinkovitost, elektromagnetno združljivost in nevarne snovi.

Ima tudi poseben program za električna vozila prek svojih registriranih laboratorijev za testiranje certifikacijskih organov (CBTL) in nacionalnih certifikacijskih organov (NCB), ki lahko testirajo in certificirajo polnilne sisteme in vtičnice glede na standarde IEC.