Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) sind essenziell für die Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen wie Wind- und Solaranlagen. Sie dienen als Notstromsysteme (EPS) in Datenzentren und werden voraussichtlich bis 2026 einen Markt von 26 Milliarden US-Dollar erreichen, wobei 97,8% der Systeme mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben werden. 

Risiken und Gefahren von Batterie-Energiespeichersystemen

BESS bergen mehrere Risiken, die durch sorgfältige Überwachung und Management minimiert werden müssen:

• Elektrische Sicherheit: Stromschlag und Lichtbogengefahr sind bei elektrischen Geräten allgegenwärtig. Die NFPA 70E-Norm bietet Richtlinien für sicheres Arbeiten mit BESS.
• Thermisches Durchgehen: Dies tritt auf, wenn die Wärmeproduktion einer Batteriezelle die Wärmeabgabe übersteigt, was zu brennbaren und giftigen Gasen führt, die Brände oder Explosionen verursachen können.
• Gasentwicklung Batterie: Batterien emittieren Gase wie Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan, die explosiv sind, wenn sie die untere Explosionsgrenze erreichen, wie im Vorfall in Surprise, Arizona (2019).
• Gestrandete Energie: Nach einem Brand können beschädigte Batterien unkontrollierte Energie speichern, was Stromschlag- oder Wiederentzündungsrisiken birgt.

Die Batterieüberwachung ist entscheidend, um diese Gefahren frühzeitig zu erkennen und zu verhindern.

Ursachen von Batteriebränden und Gefahren

Batterieausfälle können durch verschiedene Faktoren verursacht werden, die zu Bränden, Explosionen oder toxischen Freisetzungen führen:

• Thermische Belastung: Betrieb außerhalb des vorgesehenen Temperaturbereichs kann Batterien beschädigen und Brände auslösen.
• Elektrische Belastung: Überladung, zu schnelles Laden oder Kurzschlüsse führen zu Überhitzung und potenziellen Bränden.
• Mechanische Belastung: Beschädigungen durch Stöße, Quetschen oder Durchstechen können katastrophale Ausfälle verursachen.
• Interne Fehler: Herstellungsfehler oder minderwertige Materialien erhöhen das Risiko, obwohl die Ausfallrate von Lithium-Ionen-Zellen nur etwa 1:1.000.000 beträgt.
• Umweltfaktoren: Extreme Temperaturen, seismische Aktivitäten, Überschwemmungen oder Nagetierschäden können BESS beschädigen.

Die AKCP Überwachung mit Sensoren für Temperatur, Vibration und Gasentwicklung kann diese Risiken frühzeitig erkennen.

Stufen eines BESS-Brandes

BESS-Brände folgen typischerweise diesen Phasen:

1. Auslösung: Ein thermisches Ereignis wird durch Herstellungsfehler oder Belastungen (thermisch, elektrisch, mechanisch) ausgelöst.
2. Überhitzung und Gasentwicklung: Die beschädigte Zelle überhitzt und gibt Gase wie CO2 und flüchtige organische Verbindungen (VOC) ab, begleitet von beginnendem Rauch.
3. Unkontrolliertes Thermisches Durchgehen: Das Durchgehen ist nicht mehr aufzuhalten, kann aber verlangsamt werden.
4. Explosion/Brand: Ein Feuer oder eine Explosion zerstört die BESS und kann sich auf benachbarte Einheiten ausbreiten.

Die Frühwarnsensoren sind entscheidend, um Eingriffe in den frühen Stadien zu ermöglichen und die Ausbreitung zu verhindern.

Frühwarnsensoren für Bedrohungserkennung

Die Verhinderung von Thermisches Durchgehen erfordert effektive Frühwarnsensoren. Folgende Sensoren werden für BESS empfohlen:

• Batterieüberwachungssysteme: Überwachen Temperatur, Spannung und Impedanz einzelner Batterien, mit Alarmen bei Überschreitungen.
• Stromqualitätssensoren: Erkennen elektrische Belastungen durch Analyse der Stromqualität.
• Thermische Bildgebung: IR-Sensoren überwachen Oberflächentemperaturen an bis zu 9600 Punkten alle 2 Sekunden, um Hotspots zu identifizieren.
• Wasserlecksensoren: Erkennen Lecks von Kühlmitteln (z. B. 50% Ethylenglykol/Wasser), wie beim Victorian Big Battery Fire in Australien.
• Gasdetektoren: Erkennen brennbare Gase wie Wasserstoff, Methan oder Kohlenmonoxid.
• Schock- und Vibrationssensoren: Identifizieren mechanische Belastungen durch wiederholte Messungen pro Sekunde.

Die Integration dieser Sensoren in die AKCP Überwachung ermöglicht proaktive Maßnahmen, um Brände zu verhindern.

Batteriebrandschutz mit geeigneten Löschsystemen

Feuerlöschsysteme mit Inertgasen wie Argon, Kohlendioxid oder Stickstoff sind effektiv für BESS. Diese Gase entziehen dem Feuer Sauerstoff, sind elektrisch nicht leitend und hinterlassen keine Rückstände. Sie können gezielt oder flächendeckend eingesetzt werden, um Brände zu löschen, ohne Wasserschäden zu verursachen.

Schnelles Fluten des BESS mit Löschmitteln reduziert die Bildung explosiver Elektrolyt-Sauerstoff-Mischungen, minimiert das Risiko von Thermisches Durchgehen und verhindert die Brandausbreitung. Integrierte Belüftungssysteme reduzieren Sekundärbrände und Wiederentzündungen.

Bestes Löschmittel

Chemische Löschmittel sind aufgrund gefährlicher Zersetzungsprodukte ungeeignet. Natürliche Inertgase wie Stickstoff (N2), Kohlendioxid (CO2) und Argon (Ar) sind besser geeignet. Argon Löschmittel ist besonders effektiv, da es nicht mit anderen Elementen reagiert, bei hohen Temperaturen stabil bleibt und für Brände der Klassen A, B, C und D geeignet ist. Dies macht Argon ideal für Lithium-Ionen-Batterien.

AKCP Feuererkennung und Batterieüberwachung

Die Wahl der Erkennungsmethode ist entscheidend, um Brandschäden zu minimieren. AKCP Überwachung bietet Lösungen zur Erkennung der Phasen von Thermisches Durchgehen (Temperaturanstieg, Gasentwicklung, Rauch, Flammen):

• AKCP Rauchmelder: Optische oder ionisierende Sensoren erkennen Rauch als Frühwarnsignal.
• AKCP Sirene mit Blitzlicht: Visuelle und akustische Alarme, gesteuert über die Weboberfläche oder SNMP, warnen bei kritischen Zuständen.
• AKCP Luftqualitätssensoren: Erkennen brennbare oder giftige Gase wie Aceton, Toluol oder Wasserstoffsulfid.
• AKCP Batterieüberwachungssensoren: Überwachen Temperatur, Spannung und Stromlast von Batterien oder Solaranlagen.

Frühe Erkennung ermöglicht schnelle Aktivierung von Feuerlöschsystemen oder Belüftung, um Gase abzuleiten und Notfallteams zu alarmieren.

Batteriebrandschutz und Batterieüberwachung sind unerlässlich für die Sicherheit von Datenzentrum Notstrom Systemen. Durch den Einsatz von Frühwarnsensoren wie Thermische Bildgebung, Gasdetektoren und Schock- und Vibrationssensoren können Risiken wie Thermisches Durchgehen und Gasentwicklung Batterie minimiert werden. Argon Löschmittel bietet eine effektive Lösung zur Brandbekämpfung. Mit AKCP Überwachung können Betreiber die Sicherheit und Zuverlässigkeit von BESS gewährleisten, Betriebskosten senken und die Nachhaltigkeit fördern.

1. Was sind Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) und wofür werden sie genutzt?

BESS speichern Energie aus erneuerbaren Quellen wie Solar- oder Windkraft und dienen als Notstromsysteme (EPS) in Datenzentren. Sie gewährleisten Energieverfügbarkeit, Ausfallsicherheit und tragen zur Integration nachhaltiger Energie bei.

2. Welche Risiken bestehen bei BESS?

• Elektrische Sicherheit: Gefahr von Stromschlägen und Lichtbögen.
• Thermisches Durchgehen: Überhitzung einzelner Zellen kann Brände oder Explosionen auslösen.
• Gasentwicklung Batterie: Emissionen von CO, H₂, CH₄; explosiv bei Konzentration über Explosionsgrenze.
• Gestrandete Energie: Nach Bränden verbleibende Energie kann Stromschlag- oder Wiederentzündungsrisiken bergen.

3. Was verursacht Batteriebrände?

• Thermische Belastung: Betrieb außerhalb empfohlener Temperaturbereiche.
• Elektrische Belastung: Überladung, Kurzschlüsse oder zu schnelles Laden.
• Mechanische Belastung: Stöße, Quetschen oder Durchstechen der Zellen.
• Interne Fehler: Herstellungsfehler oder minderwertige Materialien.
• Umweltfaktoren: Extreme Temperaturen, Überschwemmungen, seismische Ereignisse oder Nagetierschäden.

4. Wie verläuft ein BESS-Brand typischerweise?

1. Auslösung: Thermisches Ereignis durch Fehler oder Belastungen.
2. Überhitzung und Gasentwicklung: Rauch und brennbare Gase entstehen.
3. Unkontrolliertes thermisches Durchgehen: Feuer kann sich weiter ausbreiten.
4. Explosion/Brand: Zerstörung der BESS, mögliche Ausbreitung auf benachbarte Systeme.

5. Welche Frühwarnsensoren helfen bei der Risikoerkennung?

• Batterieüberwachungssysteme: Temperatur, Spannung, Impedanz einzelner Batterien.
• Stromqualitätssensoren: Analyse von Überlastungen und Kurzschlüssen.
• Thermische Bildgebung: IR-Sensoren erkennen Hotspots in Echtzeit.
• Wasserlecksensoren: Erkennen Lecks in Kühlmitteln.
• Gasdetektoren: Überwachung brennbarer oder giftiger Gase.
• Schock- und Vibrationssensoren: Identifikation mechanischer Belastungen.

6. Wie erfolgt der Batteriebrandschutz?

• Feuerlöschsysteme mit Inertgasen wie Argon, CO₂ oder Stickstoff entziehen dem Feuer Sauerstoff, sind elektrisch nicht leitend und hinterlassen keine Rückstände.
• Gezieltes oder flächendeckendes Fluten reduziert explosionsgefährliche Gemische und verhindert Brandausbreitung.
• Belüftungssysteme verhindern Sekundärbrände und Wiederentzündungen.
• Argon Löschmittel ist besonders effektiv für Lithium-Ionen-Batterien und geeignet für Brände der Klassen A, B, C und D.

7. Wie unterstützt AKCP Überwachung die Sicherheit von BESS?

• Temperatur-, Gas- und Rauchüberwachung zur Frühwarnung vor thermischem Durchgehen.
• Integration von Batterieüberwachungssensoren für Spannung, Stromlast und Impedanz.
• Alarmierung über Sirenen, Blitzlicht und SNMP-basierte Benachrichtigungen.
• Luftqualitätssensoren erkennen giftige oder brennbare Gase.
• Frühzeitige Erkennung ermöglicht schnelle Aktivierung von Löschsystemen und Notfallmaßnahmen.

Batteriebrandschutz und Überwachung sind essenziell für die Sicherheit von Datenzentrum Notstromsystemen. Mit Frühwarnsensoren wie Thermische Bildgebung, Gasdetektoren und Schock- & Vibrationssensoren sowie effektiven Löschmitteln wie Argon können Risiken wie Thermisches Durchgehen und Gasentwicklung minimiert werden. AKCP Überwachung unterstützt Betreiber bei der proaktiven Kontrolle, senkt Betriebskosten und fördert die Nachhaltigkeit.