I tecnulugii di l'alimentazione senza interruzzione (UPS) sò stati aduprati in diverse applicazioni per parechji anni per sustene u funziunamentu cuntinuatu di carichi chjave durante l'interruzioni di u putere da a rete. Questi sistemi sò stati utilizati in parechji lochi diffirenti per furnisce l'immunità supplementu da l'interruzzioni di a rete chì interferiscenu cù l'operazione di carichi definiti. I sistemi UPS sò spessu usati per prutege l'urdinatori, l'equipaggiu di l'informatica è l'equipaggiu di telecomunicazione. Cù l'evoluzione recente di e novi tecnulugia energetiche, i sistemi di almacenamentu di energia (ESS) anu proliferatu rapidamente. L'ESS, in particulare quelli chì utilizanu tecnulugii di batterie, sò tipicamente furniti da fonti rinnuvevuli cum'è energia solare o eolica è permettenu l'almacenamiento di l'energia prodotta da queste fonti per l'usu in tempi diversi.

L'attuale standard US ANSI per UPS hè UL 1778, u Standard per i Sistemi di Uninterruptible Power. è CSA-C22.2 No 107.3 per u Canada. UL 9540, u Standard per i Sistemi è l'Equipamentu di Storage di Energia, hè u standard naziunale americanu è canadianu per ESS. Mentre chì i prudutti UPS maturi è l'ESS in rapida evoluzione pruduciutu anu qualchì cumuna in suluzioni tecniche, operazioni è installazione, ci sò differenze impurtanti. Stu documentu rivederà e differenziazioni critiche, delinea i requisiti di sicurezza applicabili di u produttu assuciati à ognunu è riassumerà cumu si evolvenu i codici per affruntà i dui tipi di installazioni.

IntroducenduUPS

Formazione

Un sistema UPS hè un sistema elettricu cuncepitu per furnisce una putenza istantanea temporanea basata in corrente alternata per carichi critichi in casu di fallimentu di a rete elettrica o altri modi di fallimentu di a fonte di alimentazione. U UPS hè dimensionatu per furnisce una continuazione istantanea di una quantità predeterminata di putenza per una durata specifica. Questu permette una fonte di energia secundaria, per esempiu, un generatore, per vene in linea è cuntinueghja cù a salvezza di energia. L'UPS pò chjude in modu sicuru carichi non essenziali mentre cuntinueghja à furnisce l'energia à carichi d'equipaggiu più impurtanti. I sistemi UPS anu furnitu stu supportu criticu per diverse applicazioni per parechji anni. Un UPS utilizerà l'energia almacenata da una fonte d'energia integrata. Questu hè tipicamenti banca di batterie, supercapacitor o u muvimentu meccanicu di un volante cum'è fonte d'energia.

Un UPS tipicu chì usa un bancu di batterie per u so fornimentu hè custituitu da i seguenti cumpunenti principali:

Rectifier / Charger - Questa sezione UPS piglia a rete AC, u rettifica è pruduce una tensione DC utilizata per carricà e batterie.

• Inverter - In l'eventu di un fallimentu di alimentazione di rete, l'inverter cunvertisce a putenza DC almacenata in e batterie in una putenza AC pulita adattata per l'equipaggiu supportatu.

• Trasferimentu di trasferimentu - Un dispositivu di cambiamentu automaticu è istantaneu chì trasferisce a putenza da diverse fonti, per esempiu rete, inverter UPS è generatore, à una carica critica.

• Banca di batterie - Conserva l'energia necessaria per l'UPS per fà a so funzione prevista.

Norme attuali per i sistemi UPS

• L'attuale standard US ANSI per UPS hè UL 1778/C22.2 No. 107.3, u Standard for Uninterruptible Power Systems, chì definisce un UPS cum'è "una cumminazione di cunvertitori, switches, è dispositivi di almacenamento di energia (cum'è batterie) chì custituiscenu una putenza. sistema per mantene a continuità di a putenza à una carica in casu di fallimentu di l'alimentazione di input.

• In u sviluppu sò novi edizioni di IEC 62040-1 è IEC 62477-1. UL/CSA 62040-1 (aduprendu UL/CSA 62477-1 cum'è un Standard di riferimentu) serà armonizatu cù questi standard.

Introducendu almacenamiento d'energia sistemi (ESS)

L'ESS guadagnanu trazione cum'è a risposta à una quantità di sfide chì facenu a dispunibilità è

affidabilità in u mercatu di l'energia d'oghje. ESS, in particulare quelli chì utilizanu tecnulugia di batterie, aiutanu à mitigà a dispunibilità variabile di fonti rinnuvevuli cum'è l'energia solare o eolica. L'ESS sò una fonte di putenza affidabile durante i tempi di punta d'usu è ponu aiutà cù a gestione di carica, fluttuazioni di putenza è altre funzioni ligati à a rete. ESS sò usati per applicazioni utilitarie, cummerciale, industriali è residenziali.

Norme attuali per ESS

UL 9540, u Standard per i Sistemi è l'Equipamentu di Storage di Energia, hè u standard naziunale americanu è canadianu per ESS.

• Prima publicatu in 2016, UL 9540 include parechje tecnulugia per ESS cumpresi i sistemi di almacenamentu di l'energia di a batteria (BESS). UL 9540 copre ancu altre tecnulugii di almacenamento: ESS meccanica, per esempiu, almacenamentu di volante accoppiatu cù un generatore, ESS chimicu, per esempiu, almacenamentu di l'idrogenu accoppiatu cù un sistema di pila di carburante, è ESS termica, per esempiu, almacenamentu di calore latente accoppiatu cù un generatore.
• UL 9540, a so seconda edizione definisce un sistema di almacenamentu d'energia cum'è "Apparechju chì riceve energia è poi furnisce un mezzu per almacenà quella energia in una forma per un usu più tardi per furnisce l'energia elettrica quandu hè necessariu". A seconda edizione di UL 9540 richiede in più chì un BESS sia sottumessu à UL 9540A, u Metudu di Test Standard per Evaluà a Propagazione Termale di Fuga di Fuga in Sistemi di Stoccaggio di Energia di Batteria, se necessariu per scuntrà l'eccezzioni in i codici.
• UL 9540 hè attualmente in a so terza edizione.

Comparare ESS cù UPS

Funzioni è dimensione

Un ESS hè simile in a custruzzione à un UPS, ma differisce in u so usu. Cum'è UPS, ESS include un mecanismu di almacenamiento d'energia cum'è batterie, equipaghji di cunversione di putenza, per esempiu, inverter, è diversi altri elettronica è cuntrolli. A cuntrariu di l'UPS, però, un ESS pò funziunà in parallelu cù a griglia, chì risultatu in un ciculu più grande di u sistema chì un UPS hà mai sperienze. Un ESS pò collaborà interattivamente cù a griglia o in modu standalone, o i dui, secondu u tipu di sistema di cunversione di putenza impiegatu. Un ESS pò ancu travaglià cum'è funziunalità UPS. Cum'è UPS, ESS pò vene in una varietà di dimensioni da un picculu sistema residenziale chì hè menu di 20 kWh d'energia à l'applicazioni di utilità chì utilizanu sistemi di container d'energia multi-megawatt cù parechje rack di batterie in u containeru.

A cumpusizioni chimica è a sicurità

I chimichi tipici di batterie utilizati in UPS sò sempre stati batterie di piombo-acidu o nichel-cadmiu. A cuntrariu di UPS, BESS usa tecnulugia cum'è e batterie di lithium-ion da u principiu perchè e batterie di lithium-ion anu un rendimentu di ciculu megliu è una densità d'energia più alta, chì ponu furnisce più energia in una impronta fisica più chjuca. E batterie di lithium-ion anu ancu requisiti di mantenimentu assai più bassi cà e tecnulugia tradiziunali di batterie. Ma attualmente, e batterie di lithium-ion sò ancu più usate in applicazioni UPS.

Tuttavia, un accidentu seriu in Arizona in u 2019 chì implicava un ESS utilizatu in l'applicazioni di utilità hà risultatu in ferite gravi à parechji primi rispunsevuli è attiratu l'attenzione di diverse parti interessate, cumprese i regulatori è l'agenzii d'assicuranza. Per assicurà chì stu campu in crescita ùn hè micca ostaculatu da incidenti di sicurezza evitabili, specificazioni appropritate è norme deve esse sviluppate per ESS. Per incuragisce u sviluppu di specificazioni è norme di sicurezza adatte per ESS, u Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti (DOE) hà lanciatu u primu foru annuale nantu à a Sicurezza è a Reliability ESS in 2015.

U primu Forum DOE ESS hà cuntribuitu à una grande quantità di travagliu nantu à e specificazioni è e norme ESS. U più notu hè u sviluppu di NEC N ° 706 è u sviluppu di NFPA 855, un standard per l'installazione di u sistema di almacenamentu d'energia stazionariu, chì affetta direttamente u standard per i sistemi di batterie stazionarii in ICC IFC è NFPA 1. Oghje, NEC è NFPA 855 anu. hè ancu aghjurnatu per e versioni 2023.

Statu attuale di i normi ESS è UPS

L'obiettivu di tutte e regule è l'attività di sviluppu di normi hè di affruntà bè a sicurità di questi sistemi. Sfortunatamente, i normi attuali anu creatu una certa cunfusione in l'industria.

1.NFPA 855. U documentu chjave chì afecta a stallazione di BESS è UPS hè a versione 2020 di NFPA 855, Standard per a Installazione di Sistemi di Stoccaggio di Energia Stazionaria. NFPA 855 definisce u almacenamentu di energia cum'è "un assemblea di unu o più dispositi capaci di almacenà energia per u futuru fornimentu à carichi elettrichi lucali, rete di utilità, o supportu di rete". Questa definizione include applicazioni per UPS è ESS. Inoltre, NFPA 855 è i codici di u focu necessitanu ESS per esse valutati è certificati à UL 9540. Tuttavia, UL 1778 hè sempre statu u standard tradiziunale di sicurezza di u produttu per UPS. U sistema hè statu evaluatu indipindentamente per u rispettu di i requisiti di sicurezza applicabili è sustene l'installazione sicura. Dunque, u requisitu di UL 9540 hà causatu una certa cunfusione in l'industria.

2. UL 9540A. UL 9540A esige partendu da u livellu di a bateria è a prova passu à passu finu à passà u livellu di stallazione. Queste esigenze risultanu chì i sistemi UPS sò sottumessi à normi di cummercializazione chì ùn eranu micca richiesti in u passatu.

3.UL 1973. UL 1973 hè u standard di sicurezza di u sistema di batterie per ESS è UPS. Tuttavia, a versione UL 1973-2018 ùn include micca disposizioni di prova per e batterie di piombo-acidu, chì hè ancu una sfida per i sistemi UPS chì utilizanu a tecnulugia di batterie tradiziunale cum'è e batterie di piombo-acidu.

Riassuntu

Attualmente, sia u NEC (Codice Naziunale Elettricu) sia NFPA 855 clarificanu queste definizioni.

• Per esempiu, a versione 2023 di NFPA 855 clarifica chì e batterie specifiche di piombo-acidu è nickel-cadmium (600 V o menu) sò listate in UL 1973.
• Inoltre, i sistemi di batterie di piombo-acidu certificati è marcati in cunfurmità cù UL 1778 ùn anu micca bisognu di esse certificati secondu UL 9540 quandu sò usati cum'è alimentazione di salvezza.

Per risolve u prublema di a mancanza di standard di prova per e batterie di piombo-acidu è di nichel-cadmiu in UL 1973, l'Appendice H (Evaluate alternatives to valve-regulated or vented lead-acid or nickel-cadmium batteries) hè stata specificamente aghjuntu à l'Appendice H. terza edizione di UL 1973 liberata in ferraghju 2022.

Questi cambiamenti rapprisentanu un sviluppu pusitivu per diferenze i requisiti di installazione sicura di UPS è ESS. Ulteriori travaglii includenu l'aghjurnamentu di l'articulu 480 NEC per indirizzà megliu i requisiti di installazione per e tecnulugie diverse da u piombo-acidu è u nichel-cadmiu. Inoltre, u standard NFPA 855 deve esse più aghjurnatu per furnisce una più chiarezza nantu à i regulamenti di prutezzione di u focu, in particulare in quantu à e diverse tecnulugia aduprate in applicazioni stazionarie, sia UPS sia ESS.

L'autore spera chì i cambiamenti cuntinuati migliurà a sicurità di l'industria, indipendentemente da esse usatu un UPS tradiziunale o ESS. Cumu vedemu e soluzioni di almacenamentu di energia proliferanu in modu significativu è rapidu, affruntà a sicurezza intrinseca di i prudutti hè critica per sbloccare l'innuvazione di sicurezza è risponde à i bisogni di a sucità.