Norma UL 9540B – najbardziej rygorystyczny...

Dynamiczny rozwój technologii magazynowania energii (Energy Storage Systems – ESS), szczególnie bazujących na akumulatorach litowo-jonowych, sprawił, że bezpieczeństwo pożarowe stało się jednym z kluczowych wyzwań branży. W odpowiedzi na rosnące zagrożenia związane z ucieczką termiczną, emisją gazów oraz możliwością zapłonu, opracowano normę UL 9540B. Jest ona powszechnie uznawana za najnowszy i najbardziej wymagający standard regulujący bezpieczeństwo systemów magazynowania energii o mocy od 20 kWh wzwyż, instalowanych głównie w środowiskach domowych i małych obiektach komercyjnych. Norma ta stanowi rozszerzenie wymagań UL 9540, jednak jej zakres jest znacznie bardziej szczegółowy i skoncentrowany na ocenie zachowania systemu ESS podczas najbardziej ekstremalnych scenariuszy pożarowych. UL 9540B ma na celu wskazanie, czy dany system posiada konstrukcję, izolację oraz mechanizmy bezpieczeństwa umożliwiające powstrzymanie lub znaczące ograniczenie skutków ucieczki termicznej, zanim doprowadzi ona do pożaru, eksplozji lub innych zagrożeń wtórnych.

Ucieczka termiczna – kluczowy czynnik ryzyka oceniany przez UL 9540B

Akumulatory litowo-jonowe, choć wydajne i szeroko stosowane, charakteryzują się specyficznym mechanizmem uszkodzeń – ucieczką termiczną. Jest to proces gwałtownego wzrostu temperatury w ogniwie, który prowadzi do wytwarzania gazów palnych, szybkiego rozprężenia komory ogniwa oraz potencjalnego zapłonu. UL 9540B wymaga przeprowadzenia testów z wymuszoną ucieczką termiczną przy pełnym naładowaniu akumulatorów. Oznacza to, że system nie jest badany w warunkach kontrolowanych lub symulowanych, lecz poddawany jest realnej, najmniej sprzyjającej sytuacji, która może wystąpić w rzeczywistym użytkowaniu.
Proces testowy obejmuje:
- inicjację ucieczki termicznej w jednym z modułów ESS,
- monitorowanie reakcji całego systemu,
- obserwację rozprzestrzeniania się gazów palnych i produktów rozkładu,
- analizę zachowania konstrukcji obudowy, systemów wentylacji i zabezpieczeń,
- dokumentację ewentualnego zewnętrznego zapłonu.
Takie podejście pozwala ocenić, czy system ESS posiada nie tylko bierne środki ochrony, ale również aktywne mechanizmy zapobiegające eskalacji awarii.

Najważniejsze obszary oceny w ramach UL 9540B

Norma UL 9540B analizuje zdolność systemu do ograniczania skutków ucieczki termicznej w czterech głównych obszarach:

1. Izolacja systemu
Konstrukcja systemu musi być odporna na wysokie temperatury oraz chronić sąsiednie komponenty przed przeniesieniem ciepła. Ocenia się m.in.:
odporność termiczną obudowy,
materiały izolacyjne,
sposób separacji modułów akumulatorowych.
Celem jest zapewnienie, aby zainicjowany pożar nie przeniósł się na pozostałe ogniwa lub komponenty.

2. Zarządzanie gazem
Ucieczka termiczna prowadzi do gwałtownego wydzielania gazów, w tym wodoru, tlenku węgla oraz lotnych węglowodorów. Ich gromadzenie stwarza ryzyko wybuchu oraz pożaru wtórnego.
Norma wymaga oceny:
- efektywności odpowietrzania,
- wytrzymałości systemu na wzrost ciśnienia,
- możliwości kontrolowanego odprowadzania gazów,
- odporności konstrukcji na wewnętrzne eksplozje.
Wysoki poziom zarządzania gazem jest kluczowym elementem bezpiecznej eksploatacji dużych systemów magazynowania energii.

3. Tłumienie ucieczki termicznej
Essentialnym elementem oceny jest analiza tego, w jakim stopniu system jest w stanie zahamować eskalację awarii. Rozwiązania takie jak:
- systemy aktywnego chłodzenia,
- odcinanie zasilania,
- czujniki temperatury i gazów,
- automatyczne mechanizmy bezpieczeństwa są oceniane pod kątem skuteczności działania w sytuacji krytycznej.
System, który jedynie spowalnia ucieczkę termiczną, lecz nie zapobiega jej rozprzestrzenianiu, nie przejdzie pozytywnie certyfikacji.

4. Projekt techniczny
UL 9540B zmusza producentów do całościowego podejścia do projektowania urządzeń ESS. W szczególności ocenia się:
- jakość wykonania i odporność mechaniczną,
- integralność modułów akumulatorowych,
- separację elektryczną,
- komunikację wewnętrznych systemów BMS (Battery Management System),
- zgodność konstrukcji z wymaganiami przeciwpożarowymi.
Norma wymaga, aby konstrukcja była odporna zarówno na awarie wewnętrzne, jak i ekstremalne warunki zewnętrzne.

Znaczenie UL 9540B dla bezpieczeństwa pożarowego

Wprowadzenie normy UL 9540B jest przełomowe dla branży ESS, ponieważ ustanawia ona globalny punkt odniesienia dla oceny bezpieczeństwa pożarowego w systemach domowych i komercyjnych. Certyfikacja potwierdza, że system jest w stanie:
- ograniczyć ryzyko pożaru,
- zapobiec rozprzestrzenianiu się ognia na budynek lub otoczenie,
- wytrzymać konsekwencje ucieczki termicznej,
- chronić użytkowników przed wybuchem gazów,
- funkcjonować bezpiecznie nawet w ekstremalnych warunkach.

Budynki wyposażone w systemy posiadające certyfikat UL 9540B zyskują wyższy poziom ochrony oraz spełniają bardziej rygorystyczne wymagania ubezpieczycieli i przepisów lokalnych.
Dodatkowo norma integruje się z innymi standardami bezpieczeństwa – takimi jak UL 9540, UL 1973 czy NFPA 855 – tworząc spójny system wymogów dla projektowania i instalacji dużych systemów magazynowania energii.

Norma UL 9540B wyznacza obecnie najwyższy standard bezpieczeństwa pożarowego dla systemów magazynowania energii o mocy powyżej 20 kWh. Dzięki szczegółowym testom symulującym rzeczywiste scenariusze krytyczne, certyfikacja ta pozwala zweryfikować, czy dany system ESS może bezpiecznie funkcjonować w środowisku domowym lub komercyjnym. Rygorystyczne wymagania dotyczące izolacji, zarządzania gazami, odporności na ucieczkę termiczną oraz konstrukcji technicznej sprawiają, że UL 9540B stanowi niezbędny element współczesnych standardów bezpieczeństwa pożarowego.
Znaczenie tej normy będzie rosło wraz z dalszym rozwojem technologii magazynowania energii, które stają się kluczowym elementem transformacji energetycznej i dekarbonizacji systemów zasilania.