Rianne t Hoen - DNV GL

1. DNV GL © 2019 13 June 2019 SAFER, SMARTER, GREENERDNV GL © 13 June 201911
ENERGY
Ensuring safe use of energy storage systems
Rianne ’t Hoen

2. DNV GL © 2019 13 June 20192
Decarbonisatie van elektriciteit
Sterke stijging van zon- en windenergie

3. DNV GL © 2019 13 June 20194
Elektrificatie van mobiliteit
Kostenpariteit van elektrische auto’s met benzineauto’s in 2025
https://eto.dnvgl.com/2018/#Energy-Transition-Outlook-2018-

4. DNV GL © 2019 13 June 20195
Uitdaging: Match vraag & aanbod
De flexibiliteit van het power systeem beschrijft de mate waarin het
systeem zich kan aanpassen aan de patronen van elektriciteitsvraag en
–aanbod, zodat energie op de juiste plaats en tijd geleverd kan worden.
Betaalbaar
DuurzaamBetrouwbaar

5. DNV GL © 2019 13 June 2019
Flexibiliteit
Uitdaging: match vraag en aanbod
6
Flexible power
Energy storage
Demand side
management
Grid reinforcement
System
Korte termijn:
• Balanceren net
Middellange termijn:
• dag- nacht variatie
Lange termijn:
• Seizoensvariatie

6. DNV GL © 2019 13 June 2019
Driver van sterke prijsdaling is de EV markt
Prijsontwikkeling van de accu van de electrische auto [2010-2018]
7
1.160
899
707
650
577
373
288
214
176
20152013 20172011 20162010 2014
Based on BloombergNEF battery price survey 2018
2012 2018
-23%
-21%
-8% -11%
-35%
-23%
-26%
-18%
Battery pack price (real 2018 USD/kWh)

7. DNV GL © 2019 13 June 2019
Energie opslag systemen
Wereldwijd geïnstalleerd
8
Bron: energystorageexchange.org

8. DNV GL © 2019 13 June 2019
Voorbeeldproject
Australia - Tesla - 100 MW
9
Lithium-ion technologie: 100 MW/ 129 MWh
Binnen 100 dagen gebouwd
First 3 weeks of operation:
- Smoothen out at least 2 major energy outages
- 0.14 sec after sudden dropout of Australia’s
biggest power plant
https://www.bbc.com/news/world-australia-42190358

9. DNV GL © 2019 13 June 2019
Voorbeeldproject
Europe: FCR markt = niche markt
Ref: https://www.greentechmedia.com/articles/read/eneco-and-mitsubishi-pitch-batteries-against-coal-and-gas
10

10. DNV GL © 2019 13 June 2019
Batterij energie opslagsysteem
11

11. DNV GL © 2019 13 June 2019
Risico’s gerelateerd aan energie opslagsystemen
12
Externe
kortsluiting
Vuur
Oververhitting
Direct contact
Electrocutie
Lekken van electrolyt
Vergiftiging
Corrosie
Feit: Energie
opslagsysteemen hebben
hoge energie dichtheden
Risico:
Ongecontroleerd vrijkomen
van deze energie

12. DNV GL © 2019 13 June 2019
Catastrophale falen van energie opslagsystemen
13
Flooding of Pumped Hydro station
Industrial explosion with flywheel
http://www.cbs8.com/story/29289445/industrial-explosion-at-a-poway-business
Thermal runaway
of Li-ion batteries

13. DNV GL © 2019 13 June 2019
Thermische Runaway
14
More heat
production
Acceleration
of chemical
reaction
Temperature increase
Exothermic reactions

14. DNV GL © 2019 13 June 2019
Ieder BESS is opgebouwd uit batterijmodules & cellen
Voorbeeld batterijcellen
15
Pouch
- Usually 10-75 Ah
- Vacuum sealed
- Polymer skin with sealed
edges
- Current Interrupt Device
(CIDs) less common
Cylindrical
- Usually 1-4 Ah
- May include CID or passive
fuse
- Under pressure
- Metal enclosure with vents
- 18650 or 26650 etc.
Prismatic
- Usually 50-200 Ah
- Vacuum sealed
- Aluminium can with polymer
seals on edges
- CIDs, vent

15. DNV GL © 2019 13 June 2019
Voorbeeld: thermische runaway van een lithium-ion pouch cell
16

16. DNV GL © 2019 13 June 2019
Lithium-ion veiligheidsgebied
17
www.mpoweruk.com

17. DNV GL © 2019 13 June 2019
Branden bij batterij energie opslagsystemen
18
Brandincidenten in Zuid-Korea

18. DNV GL © 2019 13 June 2019
Ingrediënten voor een veilig Li-ion energie opslagsysteem
Goede kwaliteit cellen
Batterij management systeem
• Safe-guarding a safe operating window
on cell level
• Disconnecting charger or load if
necessary
• Balancing state of charge of cells
• Monitoring information on pack level
Systeemintegratie
• Safe connections
• Cell protection against mechanical
impact
21
www.mpoweruk.com

19. DNV GL © 2019 13 June 2019
Risks during stages of energy storage life
22
Time
Pre-operation
- Financial
- Safety
- Performance
- Audit/Assessment
During Operation
- Financial
- Safety
- Performance
- Improvement/Modification
Post Operation
- Failure Analysis
(technical, materials)
- Root Cause Analysis
(people, process)
- Audit/Assessment
End of life or
Failure
Drawing upon Areas of Expertise:
Power systems and energy storage
Oil & gas systems
SHE, Enterprise, and Asset Risk
Research &
Development
Technology
Evaluation
Testing &
Demonstration
Modeling & Market
Analysis Deployment
Services

20. DNV GL © 2019 13 June 2019
Conclusie
23
▪ De energietransitie vraagt om meer flexibiliteit van het power systeem
▪ Energie opslag zal een essentiele bouwsteen zijn om flexibiliteit te leveren
▪ Kosten van batterij energieopslag dalen snel, en hiermee de commercialisatie van BESS
▪ Essentieel dat we voldoende effectieve maatregelen nemen om de veiligheid te garanderen

21. DNV GL © 2019 13 June 2019
SAFER, SMARTER, GREENER
www.dnvgl.com
The trademarks DNV GL®, DNV®, the Horizon Graphic and Det Norske Veritas®
are the properties of companies in the Det Norske Veritas group. All rights reserved.
Bedankt!
Vragen?
24
Rianne ’t Hoen
Rianne.Hoen@dnvgl.com
+31 (0)6 1506 3584