„Nicht alle Batterien sind gleich“ – APS-Batteriebrand verdeutlicht Sicherheitsrisiken und mangelndes Wissen

Die jüngste Explosion in einem Energiespeicher in Arizona ließ Bedenken hinsichtlich der Batteriesicherheit erneut aufkommen. Der Vorfall verdeutlichte die Notwendigkeit, Regulierungsbehörden und Gesetzgeber aufzuklären, sagte ein Sonnen-Beamter

Die jüngste Explosion in einem Batteriespeicher in Arizona, bei der vier Feuerwehrleute verletzt wurden, hat die Batteriesicherheit erneut ins Rampenlicht gerückt. Während die Ursache des Vorfalls vom 19. April im McMicken-Lager des Arizona Public Service (APS) noch untersucht wird, versucht die Branche, das richtige Gleichgewicht zwischen schneller Expansion und Sicherheit zu finden.

„Die Untersuchung wird uns helfen, aus den Ereignissen zu lernen, damit wir diese Lehren auf unsere bestehenden und zukünftigen Projekte für saubere Energie anwenden können“, sagte Suzanne Trevino, Sprecherin von APS, gegenüber Utility Dive.

Der in Phoenix ansässige Energieversorger arbeitet bei seiner Untersuchung mit Ersthelfern, Herstellern, externen Ingenieuren und Sicherheitsexperten zusammen. Der ursprüngliche Batterielieferant am Standort Arizona war AES Energy Storage, das heute zu Fluence gehört.

„Wir beabsichtigen … Batteriespeicherung voranzutreiben. Das hat nichts an unserer Entschlossenheit geändert, hier voranzukommen.“

Jeff Guldner

Präsident, APS

„Sicherheit hat in der gesamten Elektroindustrie oberste Priorität, da die Arbeit mit Hochspannungsstrom grundsätzlich gefährlich ist“, sagte John Zahurancik, Chief Operating Officer bei Fluence, in einer E-Mail gegenüber Utility Dive. „Sicherheitsbedenken bei Energiespeichersystemen ähneln denen bei jedem anderen komplexen elektrischen System. … In Bezug auf den Vorfall in der APS-Einrichtung im April … beabsichtigen wir, alle Erkenntnisse, die wir können, weiterzugeben, insbesondere Materialien und Erkenntnisse, die für die gesamte Branche und die Einsatzkräfte hilfreich sind.“

Die Ermittlung der Ursache der Explosion hat für APS höchste Priorität, da der Energieversorger plant, bis 2025 850 MW Batteriespeicher hinzuzufügen.

„Das ist wichtig, weil die Batterietechnologie eine so wichtige zukünftige Komponente für den Betrieb des Netzes ist“, sagte Jeff Guldner, Präsident von APS, während einer offenen Sitzung der Arizona Corporation Commission kurz nach dem Brand. „Wir beabsichtigen … Batteriespeicherung voranzutreiben. Das hat nichts an unserer Entschlossenheit geändert, hier voranzukommen. … Es ist sehr wichtig, dass wir diese Untersuchung durchführen und verstehen, wie wir diese Ausrüstung in diesen Einrichtungen sicher betreiben können, denn dorthin geht die Branche.“

Der neuste Vorfall

Der APS-Brand war nur der jüngste Vorfall, der die potenziellen Gefahren im Zusammenhang mit der Batterietechnologie verdeutlichte.

Tesla musste letzten Monat ein Software-Update herausgeben, um die Batterieeinstellungen seiner Modelle S und Model X anzupassen, nachdem im April Videos von Autos aufgetaucht waren, die in Hongkong und Shanghai in Flammen aufgingen.

„Einfach ausgedrückt: Nicht alle Batterien sind gleich. Dieser Mangel an Verständnis setzt sich bis auf die regulatorische und gesetzgeberische Ebene durch und wir sind sehr engagiert … auf jeder Ebene der Kette, um den Markt zu informieren und aufzuklären.“

Ani Backa

Direktor für Regulierungsstrategie und Versorgungsinitiativen, Sonnen

Weitere gut dokumentierte Akkustörungen waren unter anderem die des Samsung Galaxy Note 7; Elektroroller und Hoverboards; und Boeings 787 Dreamliner, was 2013 zum Flugverbot für die gesamte Flotte führte.

In Südkorea haben staatliche Anreize den Einsatz von Speichersystemen im Land vorangetrieben, aber mangelnde Erfahrung bei Entwicklern führte letztes Jahr zu mehr als 21 Batteriebränden, sagte Mitalee Gupta, Energiespeicheranalyst bei Wood Mackenzie, während einer Veranstaltung bei beim Atlantic Council in Washington, D.C., letzten Monat.

„Das ist eine große Zahl, insbesondere für die Energiespeicherbranche, da es sich um eine recht junge Branche handelt, die immer noch auf dem Vormarsch ist“, sagte sie.

Ein Mangel an Verständnis

Für den Hersteller von Energiespeichersystemen Sonnen besteht die größte Herausforderung, vor der die Branche bei der Einführung von BTM-Batteriespeichern (Behind-the-Meter) steht, in mangelndem Verständnis für die verschiedenen Batterietechnologien.

„Einfach gesagt, nicht alle Batterien sind gleich“, sagte Ani Backa, Direktorin für Regulierungsstrategie und Versorgungsinitiativen bei Sonnen, in einer E-Mail gegenüber Utility Dive.

„Dieser Mangel an Verständnis setzt sich bis auf die Regulierungs- und Gesetzgebungsebene durch, und wir arbeiten intensiv mit lokalen Organisationen, dem Regulierungs- und Gesetzgebungspersonal sowie auf allen Ebenen der Kette zusammen, um zur Information und Aufklärung des Marktes beizutragen.“ Wir konzentrieren unsere Partner- und Kundenschulung auf die Unterscheidung zwischen den verschiedenen Batteriechemien und die Bedeutung von Sicherheit, Zuverlässigkeit und verbessertem Kundenerlebnis bei der Verwendung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien.“

Sie fügte hinzu, dass sich dieses Defizit an Kenntnissen in der Batteriechemie auch auf einen Großteil der laufenden Regulierungsarbeiten auswirkt, insbesondere für Batteriespeicher für Privathaushalte im Land.

„Wir sehen verschiedene Vorschläge im ganzen Land, die unbeabsichtigt dazu führen können, dass sie unbegründete Sicherheitsbedenken schüren, den Genehmigungs- und Zusammenschaltungsprozess verlangsamen und in verschiedenen Märkten, in denen Kunden einfach sagen: ‚Ich will‘, eine Barriere für den Zugang zu Batteriespeichern für Privathaushalte darstellen eins‘“, sagte Backa.

Laut Sonnen war Sicherheit der Hauptgrund dafür, dass sich das Unternehmen für Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) gegenüber anderen Lithium-Ionen-Technologien für die Batteriechemie entschieden hat. Sonnen sagte, seine LiFePO4-Batterien seien weniger entflammbar als andere Lithium-Ionen-Batterien. Sie sind außerdem ungiftig und zu 100 % recycelbar.

Mit Chemie basteln

Um die Risiken der Energiespeicherung zu verringern, tüfteln Wissenschaftler auf der ganzen Welt an der Chemie, um eine Batterie zu entwickeln, die sowohl hocheffizient als auch sicher ist.

Letzten Monat gaben Wissenschaftler des Argonne National Laboratory des Energieministeriums bekannt, dass sie eine neue Kathodenbeschichtung namens PEDOT entwickelt haben, die eine oxidative chemische Gasphasenabscheidungstechnik verwendet, die dazu beitragen kann, mehrere potenzielle Probleme im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich der Brandgefahr, zu lösen.

„Die von uns entdeckte Beschichtung schlägt wirklich fünf oder sechs Fliegen mit einer Klappe“, sagte Khalil Amine, ein angesehener Wissenschaftler und Batteriewissenschaftler am Argonne. „Es wurde auch festgestellt, dass diese PEDOT-Beschichtung in der Lage ist, die Sauerstofffreisetzung während des Ladevorgangs zu unterdrücken, was zu einer besseren strukturellen Stabilität führt und auch die Sicherheit erhöht.“

Amine teilte Utility Dive mit, dass die neue Beschichtung in den nächsten Jahren im Handel erhältlich sein werde.

Darüber hinaus haben Forscher des Army Research Laboratory des US Army Combat Capabilities Development Command und der University of Maryland eine neue Kathodenchemie entwickelt, die die Effizienz und den Brandschutz erhöht und gleichzeitig das Gewicht reduziert.

„Sicherheit hat für uns bei allen unseren Anlagen, einschließlich der Energiespeicherstandorte, höchste Priorität. Unsere Energiespeicheranlagen werden routinemäßigen Sicherheitsprüfungen unterzogen und funktionieren wie erwartet.“

Wes Jones

Kommunikationsmanager, San Diego Gas & Electric

„Es kombiniert sowohl die hohe Energiedichte nichtwässriger Systeme als auch die hohe Sicherheit wässriger Systeme“, sagte Chongyin Yang, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Department of Chemical and Biomolecular Engineering der University of Maryland, in einer Erklärung.

Nach Angaben der US-Armee könnte die wässrige Batteriechemie auch in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen es um große Energien im Kilowatt- oder Megawattbereich geht oder bei denen Batteriesicherheit und Toxizität im Vordergrund stehen, darunter auch nicht brennbare Batterien für Flugzeuge, Marineschiffe oder Raumschiffe als zivile Anwendungen für tragbare Elektronik, Elektrofahrzeuge und große Netzspeicher.

Sicherheit steht an erster Stelle

Energieversorger, die bei der Bereitstellung von Energiespeichern eine Vorreiterrolle einnehmen, sagten gegenüber Utility Dive, dass Sicherheit ihr größtes Anliegen sei.

„Sicherheit hat für uns bei allen unseren Anlagen, einschließlich der Energiespeicherstandorte, höchste Priorität. „Unsere Energiespeicheranlagen werden routinemäßigen Sicherheitsüberprüfungen unterzogen und funktionieren wie erwartet“, sagte Wes Jones, Kommunikationsmanager bei San Diego Gas & Electric.

Der kalifornische Energieversorger sagte, er habe zusätzliche Schritte unternommen, um sicherzustellen, dass Netzbetreiber, Personal und Notfallhelfer mit der Technologie und ihren Risiken vertraut sind.

Das Gleiche gilt für die Kauai Island Utility Cooperative (KIUC) auf Hawaii, die mit der Feuerwehr von Kauai an einem Protokoll für den Fall gearbeitet hat, dass es jemals zu einem Zwischenfall mit ihren Batterien kommen sollte.

„KIUC nimmt Sicherheit sehr ernst: Wir stellen sicher, dass wir die Vorschriften der National Fire Protection Association einhalten, und legen großen Wert auf Sicherheitsschulungen“, sagte Beth Tokioka, Kommunikationsmanagerin bei KIUC.

Beide Energieversorger rangierten im Utility Energy Storage Ranking 2018 der Smart Electric Power Alliance unter den Top 5.

Während sich die Industrie und die staatlichen Regulierungsbehörden in Richtung einer leistungsbasierten Tarifgestaltung bewegen – Hawaii und Nevada haben bereits Gesetze zur Einführung entsprechender Vorschriften erlassen – könnte sich ein stärkerer Fokus auf Batteriesicherheit auch positiv auf das Endergebnis eines Unternehmens auswirken.

„Eine relevante Überlegung auf diesem Weg ist die Belohnung des Fokus der Hersteller/Verkäufer auf Sicherheit sowohl bei der für die Batterie gewählten Chemie, den laufenden Test- und Inspektionsverfahren als auch bei der Art und Weise, wie wir die Batterien außer Betrieb nehmen/recyceln“, sagte Backa.

„Eine verbesserte Sicherheit kommt uns allen zugute, da sichere Energiespeichersysteme unser Netz zuverlässiger, effizienter und kostengünstiger machen werden“, sagte Zahurancik.