家庭用蓄電池は発火するのでしょうか？

実際の事故率 - リスクの観点から見る

原因や化学反応に入る前に、実際の数字に基づいて会話を進める価値があります。

米国消費者製品安全委員会 (CPSC) は、設置ベース全体と比較して、家庭用蓄電池の年間事故件数が比較的少ないことを文書化しています。ブルームバーグNEFのエネルギー貯蔵モニター-によると、世界の家庭用エネルギー貯蔵システムの設置量は2023年に50GWhを超え、世界中の家庭に数百万台の個別ユニットが設置されていることがわかります。構造的損害をもたらす重大な火災事故は、世界中で年間数千件ではなく数百件発生しています。

背景: 米国消防局は、米国だけで衣類乾燥機が原因で年間約 2,900 件の住宅火災が発生していると推定しています。食器洗い機は約 400 件を占めます。国全体で家庭用蓄電池の事故はその数の一部にすぎません -。製品基準が向上し、市場をリードする製品がより安全な化学物質に移行するにつれて、その割合は減少しています。-

それはリスクを無視する理由にはなりません。見出しに反応するのではなく、正確に理解するためです。

最もインシデントが発生する場所と時間

研究者や火災調査員が住宅用蓄電池の事故を分析すると、一貫したパターンが浮かび上がってきます。インシデントは、いくつかの特定のシナリオに集中します。

配線エラーやユニットの欠陥が早期に現れる、最初の設置と最初の充電サイクル

許可や専門的な電気工事を行わずに設置されたシステム

安全性が認められていない製品、特にコスト削減のために独立したテストを省略したメーカーの製品

バッテリーの定格動作温度範囲を定期的に超える環境に設置されたユニット

オーストラリア クリーン エネルギー評議会は、市場向けの詳細な事故報告書を発行していますが、オーストラリアにおける家庭用エネルギー貯蔵事故のかなりの部分に、必要な認証を欠いていたシステム、または準拠していない場所に設置されたシステムが関係していることが判明しました。{0}

家庭用蓄電池事故の推定原因:

出典: CPSC、CEC Australia、EPRI の事件データベースに基づく複合分析。

熱暴走 - コアメカニズム

スマートフォンであれ、電気自動車であれ、自動車であれ、あらゆるリチウム電池の発火は発生します。家庭用蓄電器システムは同じ基本シーケンスに従います。これは熱暴走と呼ばれるもので、これをわかりやすく理解すると、この記事の残りの部分を理解しやすくなります。

何が起こるかというと、何かが原因でバッテリー セル内に異常な量の熱が発生します - 内部短絡、過充電状態、穴あき、または極度の外部熱。この局所的な熱によりセルの内部化学物質が破壊され、より多くの熱が放出されます。追加の熱によりさらなる故障が発生します。このプロセスは自己強化されます-。各ステップが次のステップを悪化させます-。セルがガスを放出したり発火したり、ひどい場合には破裂する温度に達するまで続きます。

危険なのは、1 つのセルで熱暴走が始まると、隣接するセルに伝播する可能性があることです。システムがセルの故障を抑制するように設計されていない場合、単一のセルの故障がバッテリ モジュール全体にわたる連鎖的な故障を引き起こす可能性があります。

家庭用蓄電池システムの熱暴走を引き起こす要因は 5 つあります。

- を過充電すると、バッテリーが安全な電圧上限を超えてしまいます

過放電- -が安全電圧下限を下回って放電し、セルの化学的性質を損傷します

物理的損傷 - の穿刺、衝撃、または圧縮による内部短絡

過度の熱 - 周囲温度がバッテリーの定格範囲を超えており、内部劣化が加速しています

製造上の欠陥 - 電極プレートの内部バリまたは電解液の汚染により、遅い内部短絡が発生します

低品質の商品- -推定実際のリスク要因

家庭用蓄電システムが安全かどうかを決定するすべての変数の中で、製品の品質が最も重要であり、製品リストの写真から評価するのが最も困難です。-。

適切に設計された家庭用エネルギー貯蔵システムには、セルの電圧、温度、電流をリアルタイムでアクティブに監視するバッテリー管理システム (BMS) が含まれています。いずれかのパラメータが安全でないしきい値に近づくと、BMS が介入し、充電を停止し、冷却を作動させ、負荷を切断し、または制御されたシャットダウンをトリガーします。これは、通常の動作条件における熱暴走に対する主な技術的防御です。

機能する BMS - がないか、適切にテストされていない BMS - を備えたシステムには、過充電、過放電、または熱事象に対する有効な保護がありません。-。バッテリーの化学的性質自体はある程度の受動的な保護を提供しますが、それだけでは十分ではありません。

このため、製品は認定されていない企業から調達されています。家庭用蓄電器独立した安全性テストを省略してコストを削減したメーカーが、文書化されたインシデントの不釣り合いな割合を占めています。コスト削減は実際のものであり、事前に目に見えます。安全上の欠陥は、実際に発生するまでは目に見えません。

リスクを生み出すインストールエラー

適切に認定された製品であっても、正しく取り付けられなかった場合はリスクが生じる可能性があります。最も一般的な設置関連のリスク要因には次のようなものがあります。-

配線エラー - 端子接続が正しくないため、時間の経過とともに発熱する抵抗ホットスポットが発生します

小さめのケーブル -、特にバッテリーとインバーター間の DC 配線では、150 W 以上の電流では小さな抵抗でも重大な熱が発生します。

換気が不十分な-バッテリー システムは、空気の流れのない密閉空間にあると、充電サイクル中に自己発熱する可能性があります。{{1}

間違った場所 - は、直射日光が当たる場所、炉や給湯器の近く、または定期的に温度制限を超える空間に設置しないでください。

これらは珍しい故障モードではありません。これらは事件後の調査で一貫して発生しており、ライセンスを取得して設置し、適切な現場評価を行えば完全に回避可能です。-

化学的な違いが何を意味するのかを理解する

すべてのリチウム電池が熱ストレス下で同じように動作するわけではありません。化学反応 -、具体的には正極材料の構造 - によって、問題が発生したときにバッテリーがどの程度安定するか、またどの温度で熱暴走が起こりやすくなるかが決まります。

バッテリーの化学的安全性の比較:

温度基準は、NREL バッテリー故障モードと影響分析および IEC 62619 テスト データに基づいています。

LFP が家庭用エネルギー貯蔵の安全規格になった理由

化学的性質の違いが重要になるのは単純な理由からです。LFP バッテリーは、NMC または NCA セルの致命的な故障を引き起こす温度でも熱的に安定しています。

LFP カソード構造 (オリビン結晶構造) は、NMC や NCA で使用される層状酸化物カソードと比較して、加熱時に酸素を放出しにくくなります。酸素の放出は、リチウム電池の火災を非常に激しくするものです - 酸素の放出は、本質的には燃焼反応のための内部燃料です。酸素放出機構を取り除くと、あらゆる熱事象の重症度が劇的に軽減されます。

これがメジャーな理由です家庭用蓄電システムメーカーは、過去 3 年間で住宅用製品の大部分を LFP 化学に移行してきました。なぜほとんどの独立した安全研究者や認証機関が住宅用途に LFP を好むのかということです。 NREL による住宅用バッテリー事故の分析では、NMC- 化学バッテリーが LFP 同等のバッテリーよりも深刻な熱事象に関与していることが一貫して判明しています。

「より安全」は意味しない - LFP にとっても重要な制限

LFPは耐火性ではありません。非常に極端な条件下では、- 深刻な過充電、300 度を超える外部熱への長時間の曝露、または重大な物理的損傷 - の LFP セルが故障し、熱と煙が発生する可能性があります。

正直な見方は次のとおりです。LFP は熱暴走トリガー温度が高いため、他のリチウム化学薬品よりもはるかに広い安全マージンが提供され、故障時の燃焼挙動は大幅に緩和されます。適切に機能する BMS と正しい設置を組み合わせることで、LFP- ベースの家庭用蓄電器通常の動作条件下では、システムが発火する可能性は非常に低いです。

LFP の化学的性質だけでは安全性は保証されません。 LFP の化学的性質、テスト済みの BMS、正しい設置、適切な認証は、非常に近いものになります。

家庭用蓄電システムの主な認証

ここで多くの購入者が重大な間違いを犯します。すべての認証が同等であるわけではなく、ある規格に「準拠している」と主張することは、その規格に対して独立してテストされ認証されたことと同じではありません。

住宅用蓄電池の認証比較:

「リスト」と「準拠」の違い

UL リストに登録された製品は、UL の研究所によって物理的にテストされており、UL の公的に検索可能な製品データベースに掲載されています。調べることができます。認証番号が記載されています。

「UL 9540 に準拠」または「UL 9540 要件を満たす」と記載されている製品は、社内で規格を検討しているだけである可能性があります。独立したテストはありません。研究室はありません。掲載番号はありません。

この違いは、家庭用エネルギー貯蔵製品を評価する際に非常に重要です。 - を購入する前、または設置業者から提案されたシステムを受け入れる前に - に認証番号を尋ね、関連するデータベースでご自身で確認してください。 UL のデータベースは、ul.com で公的に検索できます。 IEC 認証データベースは iecee.org にあります。

家庭用蓄電メーカーに資料の請求をする場合は、製品ページではなく、認証リストの資料を具体的に要求してください。本物の認証を持つ正規のメーカーであれば、ためらうことなくこれを提供します。

一部の製品がテストを完全にスキップする理由

独立した安全性テストには費用と時間がかかります。特にUL 9540Aの火災伝播試験は高価であり、専門の試験設備が必要です。主に価格で競争するメーカーの製品は、これらのテストを完全に省略していることがよくあります。

コスト削減は、より低い表示価格として購入者に還元されます。これらのテストが示すリスクの軽減はまったくありません。これは仮説上の懸念ではありません - これは、住宅用蓄電池の最も重大な事故調査において文書化されたパターンです。

家庭用バッテリーの設置に最適な場所と最悪の場所

家庭用蓄電システムをどこに設置するかは、その性能と安全性の両方に直接影響します。最も重要な環境要因は動作温度です。

ほとんどの LFP 住宅用バッテリー システムは、動作温度範囲が約 0 度から 45 度 (32 度から 113 度) と評価されています。アリゾナ州フェニックスのガレージは、空調設備がないと夏には日常的に 60 度以上に達します。オーストラリアのクイーンズランド州にある、直射日光が当たる屋外の囲いでも同様の状況が発生します。熱制限を定期的に超える環境にバッテリー システムを設置することは、構成エラーではありません - 安全上の問題です。

設置場所のガイド:

クリアランスおよび防火要件

ほとんどの安全規格では、バッテリーのエンクロージャと可燃性物質との間の最小空間距離が指定されています。たとえば、オーストラリアの AS/NZS 5139 では、筐体の防火設計に応じて異なる最小クリアランスが必要です。 UL 9540A のテスト結果は、複数のユニットを設置する場合に複数のバッテリー ユニット間でどの程度の距離が必要であるかを示しています。-

これらは提案ではありません。これらは、あるユニットから隣接する構造物への火災の伝播を防ぐために必要な火災モデリングとテストによって確立された数値です。

バッテリーシステム近くの火災検知

近くに適切な火災検知器を設置する家庭用エネルギー貯蔵管轄区域がそれを要求するかどうかに関係なく、このシステムを使用することを強くお勧めします。

熱検知器は煙ではなく温度上昇に反応するため、目に見える煙が発生する前に熱事象により熱が発生する可能性があるバッテリー保管スペースに適しています。大規模な施設や複数の家族がいる状況では、熱検知器と煙検知器を組み合わせた方がより適切な範囲を提供します。-

一部の管轄区域では、異常動作中に特定のバッテリーの化学的性質によりガスが放出される可能性があるため、バッテリー貯蔵システム付近のガス検知が義務付けられ始めています。設置する地域の建築基準法要件を確認してください。

決して無視してはいけない早期警告サイン

適切に設計された家庭用蓄電システムのバッテリー管理システムは、最も深刻な状況が発生する前に警告を発します。しかし、知っておく価値のある物理的な警告サインもあります。

異常な熱 - バッテリー エンクロージャの外側が、充電中または充電後に通常よりも著しく熱くなります

異常な臭い - システム付近の甘いまたは刺激的な化学臭 (これは重大な警告サインであり、すぐに対処する必要があります)

目に見える変形 - バッテリーケースの膨らみまたは膨らみ

繰り返される保護アラーム - 過熱シャットダウンをトリガーし続ける BMS- は、設置環境またはユニット自体に問題があることを示しています

システム パフォーマンスの変化 - 使用可能な容量が突然低下する、またはフル充電に到達できなくなる

繰り返されるアラーム イベントを無視して、システムをリセットして続行しないでください。原因を調査してください。

熱暴走が疑われる場合の対処方法

活動的な熱障害の兆候 - 煙、熱、膨張する筐体、または強まり続ける臭気 - を観察した場合、システムのブランドや化学反応に関係なく、対応は同じです。

全ての居住者を直ちに建物から避難させてください

緊急サービス - に電話してください。自分で対処しようとしないでください

バッテリーに近づかなくても安全な場合は、ストレージ システムの主電源切断を遮断します。

テラスハウス、アパート、または壁を共有している建物にいる場合は、隣人に警告してください。

リチウム電池の火災に直接水を使用しないでください。-水はリチウムと反応し、状況を悪化させる可能性があります。適切な鎮火剤を使用して消防隊の到着を待ちます

安全な距離を保ってください - リチウム電池が燃焼すると有毒ガスが発生する可能性があります

保険と書類

住宅所有者の保険契約は蓄電池システムに特化したものになっています。一部のポリシーでは、バッテリー システムが取り付けられている場合に通知が必要です。一部のシステムでは、システムが認められた安全認証を取得する必要があります。許可なくシステムを設置したり、認定されていない製品を使用したりすると、事故が発生した場合に請求が拒否される可能性があります。

許可の承認、システムの認定文書、および設置者のライセンスのコピーを保管しておいてください。これらの文書は、請求が必要になった場合にあなたを保護します。

-交渉の余地のない安全要件

地元の設置業者からシステムを評価する場合でも、家庭用蓄電メーカーから直接調達する場合でも、次の項目はオプションではありません。

電池の化学的性質: LFP (リン酸鉄リチウム) - 家庭用として確立された安全な選択肢

認められた認証: 米国 / CE の場合は UL 9540、ヨーロッパの場合は EN 50604-1 / オーストラリアの場合は AS/NZS 5139 - 単に主張するだけでなく、独立してテストされ、リストに記載されています

UL 9540A 火災伝播試験結果 - は米国の管轄区域でますます要求されており、関係なく要求する価値があります

過充電、過放電、過熱、短絡保護を備えた統合 BMS -、仕様に記載されているだけでなく、テスト済みであることが確認されています。-

設置環境の実際の温度プロファイルに一致する動作温度範囲

発行機関の公開データベースで独自に検証できる認証番号

認可を受けた電気工事業者による設置 - 適切な認可を取得していない限り、システムを販売した人ではありません

購入時に提供される完全な認定ドキュメント - 「リクエストに応じて入手可能」ではありませんが、実際には提供されます

サプライヤーまたはメーカーに尋ねるべき質問

製品を評価している場合家庭用エネルギー貯蔵メーカーや家庭用蓄電工場からの卸売供給オプションを比較する場合、これらの質問は、自社の主張を裏付けることができるメーカーとそうでないメーカーを分けます。

UL 9540 リスト番号 / CE 認証リファレンスは何ですか? 今すぐ確認できますか?

この製品は UL 9540A 火災伝播テストを受けていますか?テストレポートを共有していただけますか?

バッテリーの化学的性質は何ですか? LFPですか

BMS は統合されていますか、それとも外部ですか?どのようなパラメータを監視するのか

保証期間はどれくらいですか。故障が発生した場合、誰がオンサイト サービスを提供しますか。{0}

定格使用温度範囲はどれくらいですか

この特定の製品を使用して完了したインストールに関するリファレンスを提供していただけますか

合法的な家庭用蓄電本物の認証を取得したメーカーは、これらすべてに躊躇せずに答えます。認定に関する質問に対する回避的または曖昧な回答は、意味のあるシグナルです。

家庭用蓄電池業界は、同時に集中するいくつかの力によって推進される、重要な安全性向上サイクルの真っ最中です。

UL 9540Aの採用が加速しています。米国のいくつかの州および地方自治体は、UL 9540A テストの推奨から設置許可承認の条件としての要求に移行しました。これにより、調達の決定が変わりつつあります。UL 9540A テストデータのない - システムは、主要市場で許可されることがますます困難になっています。

LFP 化学は事実上の標準になりつつあります。数年前までまだ NMC 化学製品を提供していた主要な家庭用電池ブランドは、家庭用製品ラインの大部分が LFP に移行しています。{1}これは、化学物質の真の性能と安全性の利点によって推進され、規制の圧力を受けることなく市場全体での安全性の向上が実現したものです。-

AI- を活用したバッテリー管理は、プレミアム機能から標準機能に移行しています。 -リアルタイムの熱モデリング、予測劣化分析、問題が発生する前に異常なパターンにフラグを立てる異常検出が、中層家庭用蓄電製品で利用可能になってきています。-これらのシステムは、電池の問題が発生している初期の兆候を特定し、手動検査で何かが見つかる前に住宅所有者やサービスチームに警告します。

火災保険の加入要件は厳格化しています。米国とオーストラリアの大手保険会社数社は、蓄電池を備えた住宅の補償条件として特定の認定を義務付ける方針を更新した。これにより、規制要件を補完する認証コンプライアンスに対する市場の圧力が生じています。

この方針は明らかに、より安全な製品、より優れた設置基準、より信頼性の高い監視を目指しています。しかし、市場で最高の製品と最悪の製品との差は依然として大きく、間違った製品や設置アプローチを選択した場合の結果は依然として深刻です。

家庭用蓄電器の火災は作り話ではありません。リスクは現実のものです。しかし、リスクは、主にユーザーが制御できる特定の一連のシナリオ、つまりユーザーが選択する製品、誰がインストールするか、どこに置くかにも非常に集中しています。

適切に認定された LFP- ベースの家庭用エネルギー貯蔵システムは、資格のある電気技師によって適切な場所に設置され、家に設置できるより安全な電気製品の 1 つです -。火災発生率は、何も考えずにすでに使用している電気製品と比べても遜色ありません。

作業は、認定製品、ライセンスを取得したインストール、適切な場所などを実際に入手できるかどうかを確認することにあります。これは守る価値のある基準であり、何を要求すべきかさえ分かれば、特に高いハードルではありません。

システムを評価していて、製品が実際にどのような認定を取得しているかを確認したい場合は -、またはプロジェクトの調達を行っていて必要な場合は、

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