UL 9540A Certificazione del test di incendio su larga scala: il sistema di accumulo energetico a fosfato di litio ferroso a tre livelli di ACE rafforza la sicurezza dagli incendi nei data center

I centri dati ospitano infrastrutture di calcolo critiche e grandi quantità di dati critici per l'attività aziendale. Un evento di surriscaldamento termico in un sistema di accumulo energetico a batteria litio-ion (BESS) può scatenare una sequenza di guasti a catena, che va dal fermo attrezzature e perdita di dati fino a perdite finanziarie significative e, nel caso peggiore, un incendio su larga scala con gravi conseguenze sulla sicurezza.

Con l'introduzione della sesta edizione di UL 9540A, i test di incendio su larga scala a livello di installazione (LSFT) sono diventati un requisito importante per la conformità delle applicazioni di accumulo energetico all'interno. Le prestazioni al livello delle celle da sole non sono sufficienti a dimostrare la sicurezza a livello del sistema. Una protezione efficace deve prevenire la propagazione dell'incendio tra moduli, scaffalature e attrezzature adiacenti all'interno del data center.

L'architettura per lo stoccaggio energetico a tre livelli sviluppata internamente da ACE stabilisce un barriera multilivello di sicurezza antincendio che si estende ai livelli cellula, modulo e scaffale. Il sistema ha completato con successo i test preliminari a grande scala per l'installazione di incendio UL 9540A, dimostrando un approccio completo per il contenimento della fuga termica e il controllo della propagazione dell'incendio per le installazioni ad alta densità nei centri dati.

I. Sicurezza a livello cellulare: Chimica di Fosfato di Litio Ferroso intrinsecamente stabile

Le celle LFP forniscono una base elettrochimica stabile per il controllo termico e la mitigazione del rischio di incendio. Rispetto alle chimiche delle batterie al litio ternarie, la struttura cristallina olivina delle celle LFP presenta una maggiore stabilità termica e limita il rilascio di ossigeno reattivo durante la situazione di sovratemperatura, riducendo le condizioni che possono contribuire alla combustione rapida.

Il design di sicurezza a livello cellulare di ACE include le seguenti caratteristiche:

• Formulazione della cella a bassa emissione di calore: la formulazione è progettata per ridurre l'emissione totale di calore durante un evento di surriscaldamento a livello di cella, aiutando a mantenere il calore generato da un guasto localizzato entro un intervallo controllabile.
• Classificazione e selezione delle celle a alta coerenza: Un processo di screening rigoroso identifica e rimuove le celle con resistenza interna o caratteristiche di tensione anomale, riducendo la probabilità di difetti latenti che causano cortocircuiti interni.
• Separatore in composito ceramico e elettrolito resistente ad alte temperature: Queste due misure di protezione aumentano la stabilità termica e ritardano l'inizio e l'aggravarsi della runaway termica. Durante il test di incendio UL 9540A, la cella attivata ha subito una runaway termica e si è incendiata gradualmente, senza deflagrazione istantanea o espulsione di detriti fusi ad alta temperatura, riducendo così i fattori iniziali termici e meccanici per la propagazione dell'incendio.

II. Isolamento a livello di modulo: Protezione a quattro strati per contenere un incendio localizzato

Il modulo rappresenta una barriera intermedia critica contro la propagazione del calore e del fuoco. ACE integra l'isolamento termico, la compartimentazione e il rilascio della pressione controllato per creare un'incapsulatura resistenti al fuoco indipendente per ogni modulo.

• Disposizione delle celle serpentina e gradiente di resistenza termica: I canali di isolamento termico sono incorporati tra le celle, mentre i materiali con resistenza termica graduale riducono progressivamente il trasferimento di calore laterale e aiutano a prevenire che celle adiacenti raggiungano condizioni di accensione.
• Isolamento composito resistente alle alte temperature: il modulo è sigillato con materiali termo-isolanti resistenti al fuoco progettati per sopportare temperature estreme e limitare il trasferimento di calore radiativo tra i moduli adiacenti.
• Scarico diretto dei gas combustibili e controllo della pressione con limitazione dell'ossigeno: I gas combustibili generati durante la degradazione termica vengono indirizzati lontano attraverso percorsi di scarico dedicati. Un ambiente a micropressione positiva controllata all'interno del modulo aiuta inoltre a limitare l'ingresso di ossigeno esterno e a sopprimere la combustione continua.
• Compartimenti sigillati indipendenti: Ogni modulo è fisicamente isolato in modo che il calore generato dalla combustione in un modulo sia contenuto nel proprio compartimento e non venga facilmente trasferito ai moduli adiacenti.

I risultati degli test di incendio su larga scala hanno dimostrato che, dopo che il modulo di attivazione è stato acceso, la combustione è rimasta localizzata e si è sviluppata gradualmente. I moduli adiacenti nello stesso armadio non hanno mostrato incendi o propagazione termica osservati, mentre la tensione e la temperatura delle celle sono rimaste entro i limiti normali di funzionamento. Questi risultati supportano l'obiettivo del sistema di prevenire la propagazione della propagazione termica tra i moduli.

III. Protezione antincendio a livello di armadio: contenimento della propagazione tra armadi adiacenti

In centri dati ad alta densità, gli armadi spaziatissimi creano un percorso potenziale per il calore e il fumo per diffondersi da un armadio di accumulo energetico all'altro. L'architettura di protezione termica a livello di armadio di ACE fornisce un ulteriore strato di contenimento.

• Interstrati resistenti al fuoco e termicamente isolanti: L'isolamento resistente al fuoco ad alta resistenza viene incorporato nella struttura del mobile, con barriere antifuoco indipendenti tra i mobili per limitare la radiazione termica ad alta temperatura e la migrazione del fumo.
• Cammini di scarico e di rilascio della pressione integrati: Canali dedicati guidano i gas di combustione ad alta temperatura lontano dai armadi adiacenti e dalle aree di circolazione principale del data center.
• Armadio in lamiera resistente al fuoco ad alta resistenza: la struttura del cabinet è progettata per mantenere la sua integrità in condizioni termiche estreme, riducendo la probabilità di deformazione, crepatura o fuga di fiamma nelle aree comuni degli impianti.

Durante il test di incendio su larga scala al livello del rack UL 9540A, un modulo nel rack di attivazione è stato intenzionalmente sottoposto a runaway termico e ha bruciato. I rack obiettivo adiacenti non hanno mostrato fiamma aperta osservata o runaway termico, e i moduli delle batterie all'interno di quei rack sono rimasti indenni. I risultati dimostrano un efficace contenimento della propagazione dell'incendio nella configurazione testata.

IV. UL 9540A Verifica del test di incendio su larga scala: Prova completa della sicurezza a livello di sistema

Il test è stato eseguito in conformità con il metodo di prova per incendio su larga scala a livello di installazione UL 9540A, sesta edizione, utilizzando una configurazione intesa a rappresentare un'applicazione di data center, inclusi l'alimentazione completa del sistema e più armadi installati uno accanto all'altro. I sistemi di estinzione del fuoco attivi sono stati disattivati durante il test per aumentare la gravità della scena di riscaldamento termico.

Le osservazioni principali del test includevano:

• La cella della batteria attivata ha subito una fuga termica e si è incendiata gradualmente, senza osservare esplosioni o eiezione di detriti ad alta temperatura. 
• Moduli adiacenti nello stesso armadio non hanno mostrato incendi o fuga termica osservati, e i parametri di funzionamento delle celle sono rimasti entro i valori normali.
• Armadi bersaglio adiacenti non hanno mostrato penetrazione ad alta temperatura osservata nell'armadio, né incendi né propagazione termica sono stati osservati nei loro moduli batteria.
• Dopo la combustione, non è stata osservata alcuna riaccensione. Il pannello di comando è intatto strutturalmente e i armadi adiacenti possono essere riutilizzati direttamente.

Dove molte soluzioni industriali si concentrano sul test a solo uno o due livelli del sistema della batteria, l'approccio di ACE estende i test di incendio su larga scala UL 9540A attraverso i livelli cellula, modulo e armadio/ripostiglio. Questa validazione multilivello può supportare la revisione sulla sicurezza antincendio e la documentazione di conformità per progetti di accumulo energetico per data center in Nord America e Cina, mentre aiuta a semplificare gli assessment sulla protezione antincendio e a ridurre la necessità di modifiche successive al sistema.

V. Valore dell'applicazione in scenari del data center

• Installazione ad alta densità: l'architettura integrata di contenimento degli incendi del sistema può ridurre la dipendenza da grandi aree aggiuntive di separazione antincendio, contribuendo a preservare lo spazio utile del data center e a supportare una maggiore densità di immagazzinamento energetico.
• Potenzialmente minore complessità di protezione contro gli incendi: Strutture con isolamento termico passivo e resistenza al fuoco possono integrare le misure attive di protezione dagli incendi a livello del sito e possono ridurre la necessità di ulteriore attrezzatura dedicata, soggette ai codici, standard e requisiti dell'autorità applicabili.
• Rischio di operazione e manutenzione controllati: limitando guasti e eventi di incendio a moduli o armadi localizzati, l'architettura è progettata per facilitare la risposta agli incidenti mirata e minimizzare i disagi non necessari nel data center più ampio.
• Supporto per la conformità internazionale: Un rapporto completato del test di incendio su larga scala UL 9540A può fornire documentazione tecnica importante per le implementazioni di data center all'estero e per i progetti di infrastruttura transfrontaliera, soggetti all'approvazione normativa locale.
• Longa durata di vita della tecnologia LFP: la chimica LFP unisce forte stabilità termica e lunga durata ciclica, rendendola adatta per applicazioni che richiedono sia energia di riserva 24/7 che accumulo energetico per smorzamento delle picco/riempimento delle valli.

Conclusione

La sicurezza dell'accumulo di energia non è una sfida di protezione a singolo punto; è un disciplina di ingegneria del sistema che si estende dalla cella della batteria all'ambiente completo del data center. L'architettura a tre livelli LFP per l'accumulo di energia di ACE combina il controllo termico a livello di cella, l'isolamento indipendente dei moduli e il contenimento degli incendi a livello di armadio per affrontare il rischio di incendi in catena causati da surriscaldamento.

Supportato dai risultati del test di incendio su larga scala UL 9540A, questa architettura multilivello per la sicurezza è progettata per aiutare i data center a raggiungere un equilibrio pratico tra densità di distribuzione, prontezza per il rispetto delle normative, resilienza operativa e sicurezza contro gli incendi. Per l'infrastruttura informatica critica e i dati critici per l'azienda, ACE offre un approccio alla sicurezza delle batterie di accumulo basato sulla contenimento, sulla propagazione controllata e sulla verifica a livello di sistema.