Технологије беспрекидног напајања (УПС) се користе у различитим апликацијама дуги низ година како би подржале континуирани рад кључних оптерећења током прекида напајања из мреже. Ови системи су коришћени на много различитих локација како би се обезбедила додатна имуност од прекида у мрежи који ометају рад дефинисаних оптерећења. УПС системи се често користе за заштиту рачунара, рачунарских објеката и телекомуникационе опреме. Са недавном еволуцијом нових енергетских технологија, системи за складиштење енергије (ЕСС) су се брзо проширили. ЕСС, посебно они који користе батеријске технологије, обично се снабдевају из обновљивих извора као што су соларна енергија или енергија ветра и омогућавају складиштење енергије произведене из ових извора за употребу у различито време.

Тренутни амерички АНСИ стандард за УПС је УЛ 1778, стандард за системе непрекидног напајања. и ЦСА-Ц22.2 бр. 107.3 за Канаду. УЛ 9540, Стандард за системе и опрему за складиштење енергије, је амерички и канадски национални стандард за ЕСС. Иако и зрели УПС производи и ЕСС који се брзо развијају имају неке сличности у техничким решењима, раду и инсталацији, постоје важне разлике. Овај рад ће прегледати критичне диференцијације, изложити применљиве захтеве за безбедност производа који су повезани са сваким и резимирати како се кодекси развијају у адресирању обе врсте инсталација.

ПредстављамоУПС

Формација

УПС систем је електрични систем дизајниран да обезбеди тренутну привремену струју засновану на наизменичном струјом за критична оптерећења у случају квара електричне мреже или других режима квара извора напајања. УПС је димензионисан тако да обезбеди тренутни наставак унапред одређене количине енергије за одређено време. Ово омогућава секундарном извору напајања, нпр. генератору, да се укључи и настави са резервним напајањем. УПС може безбедно да искључи небитна оптерећења док наставља да обезбеђује напајање важнијим оптерећењима опреме. УПС системи већ дуги низ година пружају ову критичну подршку за различите апликације. УПС ће користити ускладиштену енергију из интегрисаног извора енергије. Ово је обично батерија, суперкондензатор или механичко кретање замајца као извора енергије.

Типичан УПС који користи батерију за напајање састоји се од следећих главних компоненти:

Исправљач/пуњач – Овај УПС одељак преузима напајање наизменичном струјом, исправља га и производи једносмерни напон који се користи за пуњење батерија.

• Инвертер – У случају нестанка мрежног напајања, претварач ће претворити једносмерну снагу ускладиштену у батеријама у чисту излазну снагу наизменичне струје погодну за подржану опрему.

• Прекидач за пренос – Аутоматски и тренутни прекидач који преноси снагу из различитих извора, нпр. мреже, УПС инвертера и генератора, на критично оптерећење.

• Батерија – складишти енергију потребну да УПС обавља своју предвиђену функцију.

Тренутни стандарди за УПС системе

• Тренутни амерички АНСИ стандард за УПС је УЛ 1778/Ц22.2 бр. 107.3, Стандард за системе непрекидног напајања, који дефинише УПС као „комбинацију претварача, прекидача и уређаја за складиштење енергије (као што су батерије) који чине напајање систем за одржавање континуитета напајања до оптерећења у случају нестанка улазног напајања.”

• У развоју су нова издања ИЕЦ 62040-1 и ИЕЦ 62477-1. УЛ/ЦСА 62040-1 (користећи УЛ/ЦСА 62477-1 као референтни стандард) биће усклађен са овим стандардима.

Представљамо складиште енергије системи (ЕСС)

ЕСС добијају на снази као одговор на бројне изазове са којима се суочава доступност и

поузданост на данашњем енергетском тржишту. ЕСС, посебно они који користе батеријске технологије, помажу у ублажавању променљиве доступности обновљивих извора као што су соларна енергија или енергија ветра. ЕСС су извор поузданог напајања током вршног времена коришћења и може помоћи у управљању оптерећењем, флуктуацијама снаге и другим функцијама везаним за мрежу. ЕСС се користе за комуналне, комерцијалне, индустријске и стамбене апликације.

Актуелни стандарди за ЕСС

УЛ 9540, Стандард за системе и опрему за складиштење енергије, је амерички и канадски национални стандард за ЕСС.

• Први пут објављен 2016. године, УЛ 9540 укључује више технологија за ЕСС укључујући системе за складиштење енергије батерија (БЕСС). УЛ 9540 такође покрива друге технологије складиштења: механички ЕСС, нпр. складиштење замајца упарено са генератором, хемијско складиштење водоника, на пример, складиште водоника упарено са системом горивих ћелија, и термичко ЕСС, нпр. складиштење латентне топлоте упарено са генератором.
• УЛ 9540, његово друго издање дефинише систем за складиштење енергије као „опрему која прима енергију, а затим обезбеђује средства за складиштење те енергије у неком облику за каснију употребу како би се снабдевала електричном енергијом када је то потребно“. Друго издање УЛ 9540 даље захтева да БЕСС буде подвргнут УЛ 9540А, стандардној методи испитивања за процену ширења топлотног одбеглог пожара у системима за складиштење енергије батерија, ако је потребно да би се испунили изузеци у кодовима.
• УЛ 9540 је тренутно у трећем издању.

Поређење ЕСС-а са УПС-ом

Функције и димензија

ЕСС је по конструкцији сличан УПС-у, али се разликује по употреби. Као и УПС, ЕСС укључује механизам за складиштење енергије као што су батерије, опрема за конверзију енергије, на пример, инвертори и разна друга електроника и контроле. Међутим, за разлику од УПС-а, ЕСС може радити паралелно са мрежом, што резултира већим циклусом рада система него што би УПС икада доживео. ЕСС може интерактивно да сарађује са мрежом или у самосталном режиму, или обоје, у зависности од типа система за конверзију енергије који се користи. ЕСС може чак радити и као УПС функционалност. Као и УПС, ЕСС може доћи у различитим величинама од малог стамбеног система који има мање од 20 кВх енергије до комуналних апликација које користе системе енергетских контејнера од више мегавата са више носача батерија унутар контејнера

Хемијски састав и безбедност

Типичне хемије батерија које се користе у УПС-у су увек биле оловне или никл-кадмијумске батерије. За разлику од УПС-а, БЕСС од самог почетка користи технологије као што су литијум-јонске батерије јер литијум-јонске батерије имају боље перформансе циклуса и већу густину енергије, што може обезбедити више енергије уз мањи физички отисак. Литијум-јонске батерије такође имају много ниже захтеве за одржавање од традиционалних технологија батерија. Али тренутно се литијум-јонске батерије такође све више користе у УПС апликацијама.

Међутим, озбиљна несрећа у Аризони 2019. године која је укључивала ЕСС који се користи у комуналним апликацијама довела је до озбиљних повреда неколико оних који су први реаговали и привукла је пажњу различитих заинтересованих страна, укључујући регулаторе и агенције за осигурање. Да би се осигурало да ово растуће поље не ометају безбедносни инциденти који се могу избећи, потребно је развити одговарајуће спецификације и стандарде за ЕСС. Да би подстакло развој одговарајућих безбедносних спецификација и стандарда за ЕСС, Министарство енергетике САД (ДОЕ) покренуло је први годишњи форум о безбедности и поузданости ЕСС-а 2015. године.

Први ДОЕ ЕСС Форум допринео је великом броју радова на спецификацијама и стандардима ЕСС-а. Најистакнутији је развој НЕЦ бр. 706 и развој НФПА 855, стандарда за инсталације стационарних система за складиштење енергије, који директно утиче на стандард за стационарне системе батерија у ИЦЦ ИФЦ и НФПА 1. Данас НЕЦ и НФПА 855 имају такође је ажуриран за верзије 2023.

Тренутни статус ЕСС и УПС стандарда

Циљ свих активности развоја правила и стандарда је да се на одговарајући начин позабаве безбедношћу ових система. Нажалост, тренутни стандарди су створили одређену конфузију у индустрији.

1.НФПА 855. Кључни документ који утиче на инсталацију БЕСС-а и УПС-а је верзија НФПА 855, стандарда за инсталацију стационарних система за складиштење енергије из 2020. године. НФПА 855 дефинише складиштење енергије као „склоп једног или више уређаја који су способни да складиште енергију за будуће снабдевање локалним електричним оптерећењима, комуналним мрежама или подршци за мрежу.“ Ова дефиниција укључује апликације за УПС и ЕСС. Поред тога, НФПА 855 и пожарни кодови захтевају да ЕСС буду процењени и сертификовани према УЛ 9540. Међутим, УЛ 1778 је увек био традиционални стандард безбедности производа за УПС. Систем је независно процењен за усклађеност са важећим безбедносним захтевима и подржава безбедну инсталацију. Стога је захтев УЛ 9540 изазвао одређену забуну у индустрији.

2. УЛ 9540А. УЛ 9540А захтева почев од нивоа батерије и тестирање корак по корак до проласка нивоа инсталације. Ови захтеви доводе до тога да УПС системи подлежу маркетиншким стандардима који нису били обавезни у прошлости.

3.УЛ 1973. УЛ 1973 је сигурносни стандард за систем батерија за ЕСС и УПС. Међутим, верзија УЛ 1973-2018 не укључује одредбе за тестирање оловно-киселинских батерија, што је такође изазов за УПС системе који користе традиционалну технологију батерија, као што су оловне батерије.

Резиме

Тренутно, и НЕЦ (Национални електрични кодекс) и НФПА 855 појашњавају ове дефиниције.

• На пример, верзија НФПА 855 из 2023. појашњава да су специфичне оловно-киселинске и никл-кадмијумске батерије (600 В или мање) наведене у УЛ 1973.
• Поред тога, системи оловних батерија сертификовани и означени према УЛ 1778 не морају да буду сертификовани према УЛ 9540 када се користе као резервно напајање.

Да би се решио проблем недостатка стандарда за испитивање оловно-киселинских и никл-кадмијумских батерија у УЛ 1973, Додатак Х (Процена алтернатива оловним или никл-кадмијум батеријама са регулацијом вентила или вентилацијом) је посебно додат у треће издање УЛ 1973 објављено у фебруару 2022.

Ове промене представљају позитиван развој у циљу разликовања захтева за безбедну инсталацију УПС-а и ЕСС-а. Даљи рад укључује ажурирање члана 480 НЕЦ-а како би се боље одговорили захтеви за инсталацију за друге технологије осим оловне киселине и никл-кадмијума. Поред тога, стандард НФПА 855 треба додатно ажурирати како би се пружила већа јасноћа прописа о заштити од пожара, посебно у погледу различитих технологија које се користе у стационарним апликацијама, било да су УПС или ЕСС.

Аутор се нада да ће континуиране промене побољшати безбедност индустрије, без обзира да ли се користи традиционални УПС или ЕСС. Како видимо да се решења за складиштење енергије размножавају на значајан и брз начин, решавање унутрашње безбедности производа је кључно за откључавање безбедносних иновација и задовољавање потреба друштва.