Từ nhiệt độ âm 40 độ C, bão cát, rung động cơ học đến cháy và va đập, các nguyên mẫu pin được đưa vào những điều kiện khắc nghiệt nhất tại trung tâm thử nghiệm pin lớn nhất châu Âu nhằm kiểm tra khả năng chịu đựng và mức độ an toàn trước khi đưa vào sử dụng…

Sự phát triển nhanh của điện mặt trời, điện gió và xe điện đang kéo theo nhu cầu ngày càng lớn đối với các hệ thống pin và lưu trữ năng lượng. Nhưng để những công nghệ này có thể vận hành an toàn, bản thân các loại pin phải trải qua hàng loạt thử nghiệm khắc nghiệt, mô phỏng những điều kiện mà chúng có thể gặp trong suốt vòng đời.

Tại Klettwitz, một thị trấn nhỏ thuộc vùng Lusatia, miền Đông nước Đức, các chuyên gia đang thực hiện những thử nghiệm như vậy trong một trong những trung tâm kiểm định pin tiên tiến nhất châu Âu.

“TRA TẤN” PIN TRONG MỌI ĐIỀU KIỆN KHẮC NGHIỆT

Tại cơ sở của DEKRA, tổ chức kiểm định, thử nghiệm và chứng nhận an toàn của Đức, ở Klettwitz, vùng Lusatia, các chuyên gia đang thực hiện những thử nghiệm khắc nghiệt đối với pin. Những khối nhà có kích thước tương đương gara ô tô được bố trí thành một dãy dài, mỗi khu vực đảm nhiệm một loại thử nghiệm riêng, từ nhiệt độ cực thấp, nhiệt độ cực cao đến bụi và rung động.

Thomas Hucke, người đứng đầu DEKRA, giới thiệu một trong những khu vực thử nghiệm nhiệt độ. Tại đây, các nguyên mẫu pin được kiểm tra khả năng hoạt động trong những điều kiện môi trường khắc nghiệt nhất.

“Chúng tôi kiểm tra xem các nguyên mẫu pin hoạt động như thế nào ở nhiệt độ rất thấp hoặc rất cao. Từ Siberia đến Sahara”, ông Hucke giải thích.

Đây là những điều kiện môi trường điển hình mà một loại pin có thể phải trải qua trong suốt vòng đời. Trong một thử nghiệm, nhiệt độ được hạ xuống mức âm 40 độ C để kiểm tra giới hạn chịu đựng của pin.

Các buồng thử nghiệm đặc biệt được thiết kế để mô phỏng điều kiện bụi khắc nghiệt. Một loại pin chỉ có thể được đưa ra thị trường khi đáp ứng những yêu cầu về khả năng hoạt động và an toàn trong điều kiện sử dụng dự kiến.

DEKRA cũng thử nghiệm các loại pin có kích thước rất lớn, chẳng hạn những hệ thống lưu trữ năng lượng cố định. Quy mô của các thiết bị này đòi hỏi những khu vực thử nghiệm có kích thước tương ứng.

Tại một khu vực khác, pin được kiểm tra khả năng chịu rung động và tác động cơ học. Đối với pin sử dụng trong phương tiện giao thông, đây là những điều kiện không thể bỏ qua.

“Điều gì xảy ra khi một chiếc xe chạy qua vỉa hè, hoặc khi pin chịu một tác động cơ học?”, ông Hucke đặt vấn đề.

Những tình huống như vậy đều được mô phỏng, ghi nhận và báo cáo cho nhà sản xuất. Chứng nhận chỉ được cấp sau khi mẫu pin hoàn thành các bài kiểm tra và đáp ứng đầy đủ các thông số về khả năng chịu tải theo quy định.

TỪ VA ĐẬP, NHIỆT ĐỘ ĐẾN CHÁY PIN

Một trong những khu vực đặc biệt tại trung tâm thử nghiệm là “khu thử nghiệm cháy”. Tại đây, các chuyên gia có thể mô phỏng tình huống một container chứa pin bị cháy.

Đây không phải là một kịch bản hoàn toàn xa vời. Biến đổi khí hậu đang làm gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan, trong đó có nhiệt độ cao, hạn hán và cháy rừng. Mùa hè khắc nghiệt tại châu Âu cho thấy nguy cơ cháy lớn có thể trở thành vấn đề ngày càng đáng lưu ý.

Trong tương lai, không thể loại trừ khả năng một đám cháy lớn lan tới các cơ sở lưu trữ điện được đặt gần những trang trại điện mặt trời hoặc điện gió.

Vì vậy, các hệ thống lưu trữ pin quy mô lớn phải được thiết kế và kiểm tra để có thể chịu đựng những điều kiện nhiệt độ nhất định, đồng thời hạn chế nguy cơ gây ra sự cố nghiêm trọng.

Một trong những khu vực thử nghiệm khác được gọi là “giường nghiền”. Tại đây, các nguyên mẫu pin được đặt vào một hệ thống kẹp kim loại có kích thước lớn để kiểm tra khả năng chịu lực.

Chúng tôi có một chiếc ê-tô cỡ lớn ở đây. Pin sẽ bị ép lại - và các quy định yêu cầu tuyệt đối không được xảy ra bất cứ điều gì. Nhưng nếu pin không thể chịu được sức ép thì sao?

Ông Thomas Hucke Người đứng đầu DEKRA

Nếu một nguyên mẫu đã trải qua các bài kiểm tra với nước, bụi, nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp nhưng cuối cùng vẫn bị hư hỏng, phát nổ trong quá trình thử nghiệm, trung tâm phải có khả năng kiểm soát tình huống.

Theo ông Hucke, các khu vực thử nghiệm được trang bị những bộ phận giảm áp đặc biệt trên tường. Bên ngoài tòa nhà còn có một hệ thống xử lý khí thải có khả năng loại bỏ khí phát sinh trong trường hợp khẩn cấp.

Mục tiêu của những thử nghiệm này là phát hiện trước những rủi ro có thể xảy ra, thay vì để chúng xuất hiện sau khi sản phẩm đã được đưa vào sử dụng.

PIN VÀ BÀI TOÁN AN TOÀN CỦA CHUYỂN DỊCH NĂNG LƯỢNG

Điện gió và điện mặt trời đang nhanh chóng trở thành những nguồn năng lượng ngày càng quan trọng tại châu Âu. Tuy nhiên, đặc tính không liên tục của các nguồn năng lượng tái tạo, cùng những hạn chế của lưới điện, khiến nhu cầu về các giải pháp lưu trữ linh hoạt ngày càng tăng.

Trong bối cảnh đó, các trung tâm thử nghiệm pin đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển dịch năng lượng.

Theo ông Hucke, những trung tâm này giúp bảo đảm nguồn điện tái tạo có thể được lưu trữ một cách an toàn trước khi đưa vào sử dụng.

Các tiêu chuẩn và quy định đã được áp dụng trong lĩnh vực ô tô từ lâu. Và hiện điều tương tự cũng đang diễn ra trong lĩnh vực các giải pháp lưu trữ pin cố định cho năng lượng tái tạo.

Ông Thomas Huck Người đứng đầu DEKRA

Điều này đòi hỏi các phòng thí nghiệm thử nghiệm phải được trang bị công nghệ hiện đại để có thể kiểm tra đầy đủ các điều kiện mà pin có thể gặp phải trong thực tế.

“Chúng tôi bảo đảm rằng các loại pin được đưa vào vận hành đáp ứng tất cả các yêu cầu về an toàn”, ông Hucke nhấn mạnh.

An toàn của người tiêu dùng cũng là một nội dung quan trọng trong các quy định của Liên minh châu Âu. EU đã xây dựng Quy định về pin, trong đó đưa ra những yêu cầu đối với các thử nghiệm cần thực hiện.

Theo ông Hucke, các quy định này không chỉ liên quan tới an toàn mà còn bao gồm tính bền vững và chuỗi giá trị của pin. “Đó là vấn đề về tính bền vững, chuỗi giá trị và cuối cùng, luôn là an toàn”, ông nói.

Tuy nhiên, bản thân các trung tâm thử nghiệm pin cũng tiêu thụ một lượng năng lượng đáng kể. Một cơ sở thử nghiệm quy mô lớn, với nhiều hệ thống nhiệt, điện và thiết bị chuyên dụng, đòi hỏi nguồn điện lớn để vận hành.

DEKRA vì vậy cũng tìm cách giảm tác động môi trường của chính hoạt động thử nghiệm. DEKRA đang mở rộng các hệ thống điện mặt trời và sử dụng hệ thống lưu trữ pin cố định để có thể thu hồi năng lượng.

HƯỚNG TỚI HỆ SINH THÁI PIN BỀN VỮNG HƠN

DEKRA cũng tham gia Liên minh các CEO dẫn đầu về khí hậu thuộc Diễn đàn Kinh tế Thế giới (WEF) tại Davos.

Theo DEKRA, trong bối cảnh môi trường toàn cầu ngày càng nhiều biến động và vấn đề khí hậu tiếp tục đặt ra những thách thức lớn, doanh nghiệp nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phối hợp hành động để ứng phó với biến đổi khí hậu.

Chương trình Tác động khí hậu của DEKRA bao gồm các hoạt động giảm phát thải carbon trong nội bộ, đồng thời hỗ trợ những dự án khí hậu bên ngoài có đóng góp có thể đo lường được cho các Mục tiêu Phát triển bền vững của Liên hợp quốc.

Trong bối cảnh năng lượng tái tạo tiếp tục mở rộng, vai trò của pin cũng ngày càng lớn, không chỉ trong xe điện mà còn trong các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn.

Những “buồng tra tấn” tại Klettwitz vì thế không đơn thuần là nơi thử nghiệm khả năng chịu đựng của pin. Đây còn là một mắt xích trong quá trình bảo đảm rằng những công nghệ lưu trữ năng lượng mới có thể được đưa vào sử dụng với mức độ an toàn cần thiết.