Приложение А (справочное). Основные риски различных технологий накопления

Приложение А
(справочное)

Основные риски различных технологий накопления

А.1 Гидроаккумулирующие электростанции

ГАЭС представляет собой особый тип гидроэлектростанции. Эти установки имеют два взаимосвязанных водохранилища, расположенных на разных высотах. Во время внепиковых часов вода накачивается в верхний резервуар для накопления энергии. Затем, в периоды высокого потребления электроэнергии, вода выпускается, проходит через водяные турбины в нижний резервуар производя электроэнергию.

Основные сценарии риска ГАЭС приведены в таблице А.1.

Таблица А.1 - Основные сценарии риска гидроаккумулирующих электростанций

Причины	Центральные события	Опасность	Последствия
Землетрясение, оползень, просачивание воды, которое может привести к повреждению структуры (дамбы или насыпи)	Разрыв или нарушение в структуре плотины или водохранилища. Разрыв дренажного устройства, трубы, турбины или электрической машины	1 Формирование волны паводка. 2 Резкое увеличение потока вниз по течению	Смертельные потоки сметают людей. Утопление людей. Затопление имущества
Лавина, вызывающая резкое повышение уровня воды
Внешняя агрессия на плотине или водохранилище (растительность, столкновение транспортных средств или машин, роющая фауна)
Внутренняя авария плотины или водохранилища (коррозия, эрозия дна водой, повреждение облицовки)
Эффект домино при разрыве восходящей плотины
Исключительное наводнение, превышающее разрешенный уровень
Превосходящий поток наполнения с недостаточным потоком оттока
Нагнетание, вызывающее переполнение верхнего резервуара
Неисправность механических деталей (коррозия, старение, потеря уплотнения и т.п.)

А.2 Маховик

Маховик хранит энергию в виде кинетической энергии. В качестве средства накопления служит колесо со значительной массой на ободе. Когда энергия должна быть накоплена, скорость вращения колеса увеличивается, а когда запасенная энергия должна быть выпущена, скорость вращения колеса уменьшается. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется с помощью электрической машины, которая может функционировать как в качестве двигателя, так и в качестве генератора.

Основные сценарии риска маховиков приведены в таблице А.2.

Таблица А.2 - Основные сценарии риска маховика

Причины	Центральные события	Опасность	Последствия
Превышение скорости из-за дефекта инвертора частоты	Усталость материала из-за чрезмерного напряжения. Дисбаланс ротора. Распад ротора. Отсутствие ротора	1 Оборудование подвержено риску внезапного (резкого) отказа без предупреждения. 2 Повышенная вибрация, перегрев подшипников, износ материала. 3 Пожар (ротор из композитных материалов), высокая скорость разлетающихся частей (все роторы), мощное разрушение оборудования (все роторы). 4 Мощное разрушение оборудования, разлетающиеся части, пожар	Болезни, травмы или смерть. Повреждения зданий. Поломка системы
Повреждение датчиков
Прерывание управляющих команд
Недостаточное тепловое рассеяние
Внешний тепловой поток
Неисправность вакуумного насоса или вакуумной линии
Поступление воздуха, вызванное пробивкой корпуса (коррозия, разрыв)
Неисправность магнитного подвеса подшипников
Короткое замыкание в моторе/генераторе

А.3 Вторичные батареи

Коммерчески доступные технологии батарей, используемые в больших системах накопления, включают свинцово-кислотные, NiCd, NiMH, Li-ионные, Li-металлические, натрий-серные (NaS), натрий-никель хлоридные (NaNiCl) и проточные батареи.

Основные сценарии риска вторичных батарей (фокусировка на одном их типе), приведены в таблице А.3.

Таблица А.3 - Пример основных сценариев риска для литий-ионных батарей

Причины	Центральные события	Опасность	Последствия
Внутренние повреждения аккумулятора (перезаряд, переразряд, внешнее короткое замыкание, внутреннее короткое замыкание, повышение температуры, потеря герметичности)	Тепловой разгон аккумулятора или группы аккумуляторов, сопровождающийся: - повышением температуры; - увеличением давления; - потерей герметичности; - каскадным распространением на другие аккумуляторы и модули	1 Взрыв оболочки аккумулятора, вызванный повышением внутреннего давления и влияния температуры. 2 Химические выбросы: - выпуск токсичных газов; - выпуск горячего, легковоспламеняющегося, коррозионного газа; - течь токсичных жидких веществ (электролита). 3 Пожар: - горение компонентов	Эффект взрыва. Тепловые эффекты. Выброс мусора. Огонь с выделением токсичных и коррозионно-агрессивных выбросов. Разброс опасных химических веществ. Потеря изоляции (например, оболочки кабеля) и электрические короткие замыкания
Распространение электрических эффектов между аккумуляторами в одной и той же сборке вслед за отказом первого аккумулятора
Недостаточное рассеивание тепла в корпусе сборки
Внешнее механическое воздействие на корпус
Воздействие теплового потока на корпус при аварии
Сброс через клапан аккумулятора в сборке

А.4 Водород и синтетический природный газ

Типичная система накопления с использованием водорода состоит из электролизера, резервуара для хранения водорода и топливного элемента. Электролизер представляет собой электрохимический конвертер, который расщепляет воду с помощью электричества на водород и кислород. Процесс эндотермический, то есть во время реакции тепло потребляется. Водород хранится под давлением в газовых баллонах или резервуарах, и это может быть сделано в течение практически неограниченного времени, или в виде криогенной жидкости. Водород может храниться в абсорбированном или адсорбированном состоянии в твердых веществах или в результате химической реакции. Для выработки электроэнергии, оба газа подаются в топливный элемент, где происходит электрохимическая реакция, которая является обратной расщеплению воды: водород и кислород реагируют с образованием воды, при этом выделяется тепло и генерируется электричество. По экономическим и практическим причинам кислород не хранится, он выбрасывается в атмосферу при электролизе, а для выработки электроэнергии кислород берут из воздуха.

Основные сценарии рисков для систем накопления на основе водорода приведены в таблице А.4.

Таблица А.4 - Основные сценарии рисков для систем накопления на основе водорода

Причины	Центральные события	Опасность	Последствия
Механический удар	Повышения давления в сосуде. Потери герметичности: - утечка жидкого или газообразного водорода: - разрушение резервуара. Реакция гидрида с воздухом или водой. Разбрасывание частиц гидрида в присутствии водорода	Возможно формирование взрывоопасной среды вблизи утечки или в местном замкнутом пространстве. 1 Воспламенение в присутствии источника зажигания: - струя огня. 2 Задержка воспламенения в присутствии источника зажигания: - взрыв воздушно-водородной смеси (тепловые эффекты, выброс обломков, взрывная волна). 3 Быстрый фазовый переход; - физический взрыв. 4 Воспламенение гидридов при контакте с водой. 5 Гибридный взрыв газа и порошка	Тепловые эффекты. Эффект взрывной волны. Выброс обломков. Риск недостатка кислорода в условиях замкнутого пространства. Криоожог
Водородное охрупчивание/коррозия, вызывающая деградацию и механические повреждения
Усталость и отказ при повторяющихся эффектах теплового расширения
Внешний тепловой поток
Деградация стенки контейнера
Избыточное давление в результате сбоя контролирующих устройств
Деградация при низкой температуре и старение материалов
Снижение характеристик тепловой изоляции
Переполнение резервуара в результате сбоя контролирующих устройств
Слабый контроль экзотермических реакций в циклах абсорбции и десорбции

А.5 Другие технологии СНЭЭ

Существуют и другие технологии СНЭЭ, которые не перечислены здесь.