當沒有風或陽光時，人們仍然需要電力，這就是為什麼可再生能源開發商越來越多地投資於儲能系統。他們需要吸收多餘的電能，並在需要時釋放出來。
然而，儲存大量的能量，無論是用於電動汽車的大型電池還是用於電網的水庫，仍然是一個新興領域。它帶來了挑戰，尤其是在安全方面。
最近的挑戰首次出現在五月份，雪佛蘭Volt沃藍達（通用汽車公司的插電式混合動力車）碰撞安全測試三週後。這輛報廢的汽車在一家儲存設施中自行起火，引發了對其鋰離子電池的質疑。
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上週，在對Volt沃藍達電池進行了一系列額外的側面碰撞測試後，國家公路交通安全管理局 (NHTSA) 發起了一項所謂的“安全缺陷調查”，調查雪佛蘭Volt沃藍達在發生嚴重事故後起火的風險。
旋轉飛輪也遇到了問題，旋轉飛輪允許發電廠和其他大型能源使用者儲存和釋放強大的能量脈衝。在紐約州斯蒂芬敦，Beacon Power公司的20兆瓦飛輪儲能設施發生了兩次飛輪爆炸，一次在7月27日——剛剛開放兩週後——另一次在10月13日。該公司在本月早些時候宣佈破產。
在日本，三菱綜合材料公司位於茨城縣筑波市的工廠的鈉硫電池在9月21日著火。消防員花了八個多小時才控制住火勢，當局於10月5日宣佈火勢被撲滅。
能源儲存系統的製造商NGK Insulators Ltd.公司表示，他們仍在調查事故原因，並已暫停生產其鈉硫電池，該電池安裝在六個國家的174個地點。
“顯然，從物理學的角度來看，儲存大量能量是困難的； [能量]更願意在其他地方，”國家可再生能源實驗室的高階能源分析師保羅·丹霍爾姆說。
他解釋說，能量自然地想要擴散開來，因此將其壓縮到像電池或燃料電池這樣的小空間中，就會產生不受控制的能量釋放的風險，如火災或爆炸。機械儲存也會出現類似的問題，無論是水壩後面的水、地下壓縮空氣還是旋轉飛輪。
一些儲存風險是“祖父條款”
然而，這些風險並非電力儲存所獨有。化石燃料在技術上也是一種儲存能量的形式，在提取、提煉、分配和輸送過程中也存在許多問題。
“我們基本上已經對這些風險因素採取了祖父條款。汽油總是會著火，”丹霍爾姆說。根據丹霍爾姆的說法，電力儲能系統並非天生就比石油或天然氣風險更大，但它們的風險是不同的。
NHTSA在汽車方面也認同丹霍爾姆的評估。“讓我們明確一點：NHTSA不認為電動汽車比其他車輛更容易發生火災，”該機構在本月早些時候對Volt沃藍達起火事件做出回應的新聞稿中表示。“常識告訴我們，電動汽車的不同設計將需要不同的安全標準和預防措施。”
對於電池，主要問題是如何控制它們產生的熱量。“你真正想要避免的是級聯失效，”丹霍爾姆說。“任何一個電池的失效都不是一個巨大的事件，但如果你沒有適當的熱管理，一個電池的失效可能會導致另一個電池的失效。”
這種情況被稱為熱失控，當一個電池失效並以熱量的形式釋放其能量時就會發生。這種熱量會導致相鄰的電池也失效併產生熱量，從而導致材料熔化和火災。
當電池位於固定位置時（例如，在風力發電場旁邊），控制溫度相對簡單，但當電池放置在汽車或公共汽車中時，控制溫度就會變得更加困難。
“人們對[汽車中的電池]最擔心的事情是承受濫用的能力，”西南研究院（一家非營利性工程研究和開發集團）的首席工程師喬·雷德菲爾德說。
在汽車中，電池暴露在各種溼度、溫度和電氣負載下。所有這些因素都會影響電池的可靠性，如果它們變得太極端，它們可能會導致熱失控狀況。
消防員的新問題
更新的鋰離子電池比其他電化學儲能系統儲存更多的電力，這使得問題更加複雜。“鉛酸電池已經存在很長時間了”，並且是一項成熟的技術，雷德菲爾德說。“鋰離子電池的能量水平比鉛酸電池高得多、得多、得多。”
在涉及鋰離子電池的事故中，這對消防員和急救人員來說是一個主要問題。水並非總是可以用來撲滅電氣火災，因為水可以導電。
此外，在發生熱失控的情況下，通常不是電池著火，而是它們的氣體，儘管鋰本身是易燃的。即使火被撲滅後，電池仍然會產生巨大的熱量並重新點燃氣體，從而阻礙救援工作。
一種解決方案是將電池分成模組，從而更容易將故障電池與其餘電池隔離。另一個訣竅是安裝一個主斷路開關，這是一種可以快速停用電氣系統並釋放電池電量的機制。
根據NHTSA的說法，能源部和國家消防協會正在共同努力培訓消防員和救援人員，以識別車輛和電網儲能系統中的這些開關，以及如何應對電池火災。
雷德菲爾德說，防止此類事件的最佳方法是使用電池管理系統，該系統可以均勻分配電氣負載並控制溫度。“這不僅僅是為了安全；它主要用於提供效能和電池壽命，”他說。
電動汽車在碰撞測試中獲得高分
“隨著工作溫度升高，壽命會急劇下降。您希望確保最長的電池壽命，如果您實現了這一目標，那麼您顯然處於工作環境的安全限制之內，”他補充道。
總的來說，雷德菲爾德預計儲能系統將有助於提高可再生能源的使用率，並減少美國對化石燃料的依賴。道路上的顛簸是顯著的，但它們並非源於該想法的固有缺陷。
“新技術的失敗幾乎總是由於在將新技術投入應用的過程中採取的設計捷徑造成的。偶爾，你會遇到一些未知的領域——我們以前從未見過的事情——但通常，它們很少而且相隔很遠，”雷德菲爾德說。
“這實際上是沿著我們以前走過很多次的路走下去。我們不需要重蹈我們在液態燃料方面犯過的錯誤。”在早些時候的測試之後，NHTSA給予Volt沃藍達五星級碰撞測試評級——該機構的最高評級——並且對日產的全電動Leaf聆風也給予了同樣的評級。
與此同時，第二個測試機構，公路安全保險協會，在正面、側面、後方和翻滾碰撞測試後，給予雪佛蘭Volt沃藍達“G”級，這是可能的最高安全評分。
保險集團的附屬機構公路損失資料研究所的研究估計，由於混合動力汽車的大型電池使其比類似的汽油動力汽車更重，因此在碰撞中受傷的總體機率降低了 25%。
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