Ihr Wegweiser zur Einhaltung der Vorschriften für Batteriespeichersysteme

Durch die regulatorische Landschaft der Energiespeicherung navigieren: Ein Leitfaden für Branchenexperten

Das Regulierungs- und Konformitätsumfeld für Batteriespeichersysteme ist komplex und unterscheidet sich je nach Rechtsprechung, Systemtyp und Anwendung erheblich. Technologische Innovationen und neue Herausforderungen bei der Interoperabilität und Integration auf Systemebene können zudem die Risiken erhöhen. Dieser Leitfaden fasst die wichtigsten Eckpunkte für alle Akteure zusammen. Er soll Ihnen dabei helfen, Ihre marktführende Position zu erhalten und auszubauen.

Sicherheit und Brandschutz:

• Bauvorschriften: Batteriespeichersysteme (BESS) müssen den örtlichen Bauvorschriften und Brandschutzbestimmungen entsprechen, die je nach Land und Region unterschiedlich sein können. Diese Vorschriften werden in den USA von der National Fire Protection Association (NFPA) und in der Europäischen Union durch die Europäischen Normen (EN) geregelt. Es gibt noch viele weitere Vorschriften, wie z. B. den International Building Code (IBC), den International Fire Code (IFC) und die International Standards Organization (ISO), die in verschiedenen Ländern eine wichtige Rolle spielen. Beispiele für Bauvorschriften sind Anforderungen an Feuerlöschsysteme, Belüftung, elektrische Sicherheit und weitere.
• NFPA-Normen: Die NFPA legt spezielle Normen für BESS fest, darunter NFPA 855 und NFPA 70, die sich mit Brandschutz, Installation und Betrieb befassen.
• Andere Normen: Es gibt mehrere andere unabhängige Normen, einschließlich UL 1973 und UL 9540, die auf dem Markt weithin anerkannt sind und die Sicherheit von BESS für verschiedene Anwendungen regeln.
  • UL 1973: “Batteries for Use in Stationary and Motive Auxiliary Power Applications“ Sicherheitsstandard für Batteriemodule und -systeme zur Verwendung in stationären Energiespeichersystemen.
  • UL 9540: „Energy Storage Systems and Equipment“
    Sicherheitsstandard für Energiespeichersysteme, die mit erneuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind betrieben werden.
  • UL 9540A: „Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems“
    Prüfverfahren zur Bewertung der Ausbreitung von Thermal Runaway Bränden (thermisches Durchgehen) in Batteriespeichersystemen.
  • IEC 62619: “Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes.”
    Sicherheitsanforderungen an sekundäre Lithiumzellen und -batterien für die Verwendung in industriellen Anwendungen. Internationale Norm für die Sicherheit von Batteriemodulen und -systemen für industrielle Anwendungen.
• Sicherheitsprüfung und -zertifizierung: BESS und Komponenten erfordern häufig unabhängige Sicherheitsprüfungen und -zertifizierungen durch Drittorganisationen wie UL Solutions. Da immer größere BESS auf den Markt kommen und Batterien für neue Anwendungen eingesetzt werden, sind häufig aktualisierte Prüfmethoden und die Entwicklung von Normen erforderlich.

Um ihre führende Position zu behaupten, müssen Hersteller und Erstausrüster (OEMs) von BESS-Komponenten proaktiv an der Entwicklung von Normen, Prüfungen und Zertifizierungen mitwirken, um die Sicherheit, die optimale Leistung auf Systemebene und den Einsatz von BESS zu gewährleisten. UL Solutions ist weltweit in Hunderten von Normungsgremien und Arbeitsgruppen vertreten und unterstützt dabei, dass Prüfung, Zertifizierung und Normenentwicklung mit der technologischen Innovation Schritt halten.

Integration in das Stromnetz:

• Netzanschlussstandards: Bei größeren netzgekoppelten Energiespeicherprojekten müssen BESS die Netzanschlussstandards erfüllen, die von den lokalen Versorgungsunternehmen und Regulierungsbehörden festgelegt sind und die von Region zu Region unterschiedlich sein können. Zu den Standards gehören Anforderungen an Spannung, Frequenz und Stromqualität.
  • IEC 62933 (international): Diese Norm befasst sich speziell mit der Leistung und Sicherheit von BESS und bietet Richtlinien für deren Integration in elektrische Netze.
  • IEC 62109 (international): Spezifiziert die Sicherheitsanforderungen an Stromumrichter für den Einsatz in Photovoltaik (PV)-Anlagen und behandelt elektrische, thermische und mechanische Sicherheitsaspekte.
  • IEC 61400-21 (international): Konzentriert sich auf Windenergiesysteme, deckt aber auch für Energiespeichersysteme relevante Aspekte ab, wenn diese in die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien integriert werden.
  • ISO 50001 (international): Bietet einen Rahmen für Energiemanagementsysteme zur Förderung der Energieeffizienz und der Sicherheit bei Energieerzeugung und -verbrauch.
  • NERC-Standards (Nordamerika): Die North American Electric Reliability Corporation (NERC) definiert Standards für die Zuverlässigkeit des Stromversorgungssystems, einschließlich der Anforderungen an große Batteriespeichersysteme.
  • UL 1741 (USA): Behandelt die Sicherheit von Wechselrichtern, Umrichtern, Steuerungen und Verbindungssystemen für den Einsatz von dezentralen Energiesystemen und Energiespeichern.
  • IEEE 1547 (USA): Anforderungen an den Anschluss dezentraler Energiesysteme einschließlich Batteriespeicher an das Stromnetz.
  • CENELEC Normen (Europa): Das Europäisches Komitee für elektrotechnische Normung (CENELEC) entwickelt Normen für die Sicherheit und Leistungsfähigkeit elektrischer Anlagen, einschließlich solcher für erneuerbare Energiequellen.
  • EN 50549 (Europa): Vorschriften für den Anschluss von Erzeugungsanlagen an das Niederspannungsnetz, einschließlich Sicherheits- und Betriebsrichtlinien.
• Schutz- und Kontrollsysteme: BESS erfordern hochentwickelte Schutz- und Kontrollsysteme, um die Leistung zu optimieren, Schäden an den Anlagen zu verhindern und die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten. Diese Systeme müssen Fehlerzustände effektiv handhaben, die Stromqualität aufrechterhalten und die Konformität mit Netzvorschriften sichern, während sie gleichzeitig schnell auf dynamische Änderungen reagieren. Mehrere Normen befassen sich mit diesen Faktoren.
  • IEC 60255 (international): Anforderungen an Messrelais und Schutzeinrichtungen, einschließlich Leistungs-, Prüf- und Zuverlässigkeitskriterien.
  • IEC 61850 (international): Konzentriert sich auf Kommunikationsnetze und -systeme für die Automatisierung von Energieversorgungsunternehmen und definiert die Architektur für die Automatisierung von Umspannwerken und Kommunikationsprotokolle für Schutz- und Steuerungssysteme.
  • IEC 61000 (international): Regelt die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und enthält Richtlinien für den störungsfreien Betrieb elektrischer Geräte.
  • ISO 9001 (international): Qualitätsmanagementsystem (QMS), das bei der Konzeption und Umsetzung dieser Systeme eingesetzt wird, um eine gleichbleibende Qualität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
  • IEC 61508 (international): Enthält Richtlinien für die funktionale Sicherheit von sicherheitsrelevanten elektrischen/elektronischen/programmierbaren Systemen, die für Schutzsysteme in der Stromerzeugung anwendbar sind.
  • IEEE C37 Series (USA): Umfasst verschiedene Aspekte des Schutzes von Stromversorgungsnetzen, einschließlich der Prüfung von Relais, der Anwendung von Schutzrelais und der Leistung von Schutzeinrichtungen.
  • ANSI/IEEE C37.90 (USA): Legt die Prüfanforderungen für Relais und Relaissysteme fest, die die Zuverlässigkeit und Leistung von Schutzanwendungen sicherstellen.
  • IEEE 1003.1 (POSIX) (USA): Adressiert Echtzeit-Betriebssysteme, die für Kontrollsysteme in der Stromerzeugung relevant sein können und einen zeitnahen, zuverlässigen Betrieb gewährleisten.
• Einhaltung von Netzanschlussbestimmungen: BESS müssen die Netzanschlussbestimmungen einhalten, um sicher und effizient mit dem Stromnetz zu arbeiten. Diese Vorschriften legen Reaktionszeiten, den Beitrag zur Netzstabilisierung und Anschlusskriterien fest. Überwachungssysteme liefern den Netzbetreibern Echtzeitdaten. Vor dem Anschluss müssen die Systeme geprüft und zertifiziert werden, um die Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten. Verschiedene Organisationen, einschließlich derer, die mit dem National Electrical Code (NEC) und den für Energie verantwortlichen Ministerien in Verbindung stehen, helfen bei der Festlegung und Umsetzung dieser Richtlinien.

Allein in den USA gibt es 18 „Electrical Code-Making Panels“, die zum National Electrical Code (NEC) beitragen und sich aus Experten aus den Bereichen Elektrotechnik, Sicherheit und Industrie zusammensetzen. Elektriker, Installateure und Architekten nutzen den NEC als grundlegendes Regelwerk für sichere Elektroinstallationen und elektrische Infrastruktur. Experten von UL Solutions sitzen in jedem der 18 Gremien, die Vorschläge prüfen, überarbeiten und sicherstellen, dass der NEC auf dem neuesten Stand der Technik und Sicherheitspraxis ist. Die UL Solutions-Experten sind auch in den Komitees des US Energieministeriums und in vielen anderen Gruppen vertreten, die sich mit der Einhaltung von Vorschriften befassen.

Kontrolle der Cybersicherheit

Der Einsatz von BESS bringt erhebliche Herausforderungen für die Cybersicherheit mit sich. Diese Systeme sammeln und übertragen Daten, wodurch sich neue Möglichkeiten für Cyber-Angriffe ergeben, die zu einer Gefährdung der beteiligten Parteien führen können. Eine Zertifizierung der Cybersicherheit für dezentrale Energie- und Batteriespeichersysteme ist daher von zentraler Bedeutung. Es ist davon auszugehen, dass sich die Standards in den kommenden Jahren weiterentwickeln werden.

Die Digitalisierung von Versorgungsunternehmen und Akteuren, die erneuerbare Energien und BESS integrieren, erhöht die Komplexität, da die aktuellen Anlagen mit dem Internet verbunden sind und dadurch potenzielle Sicherheitsrisiken entstehen. Dieser Wandel kann aktualisierte Vorschriften und Zertifizierungsstandards erforderlich machen, um sicherzustellen, dass strenge Cybersicherheitsmaßnahmen vorhanden sind. Die rasche Einführung dieser Technologien erfordert eine hochentwickelte Software für ein effektives Energiemanagement, die Schwachstellen in der Cybersicherheit bereit bei der Prüfung aufdeckt. Präventive Maßnahmen sind der Schlüssel zur Abwehr unbefugter Zugriffe und Störungen von BESS und des gesamten Netzes. Da immer mehr an das Stromnetz angeschlossene Geräte über Software kommunizieren, treten neue Risiken auf Systemebene auf. Proaktive Strategien zum Schutz der Zuverlässigkeit und Integrität des Stromnetzes werden zunehmend wichtiger.

• ISO/IEC 27001 (international): Vorgaben für das Einrichten, Umsetzen, Instandhalten und die kontinuierliche Verbesserung eines Informationssicherheits-Managementsystems (ISMS).
• IEC 62443 (international): Umfasst die Cybersicherheit von Betriebstechnologien in industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen, einschließlich solcher, die im Stromnetz eingesetzt werden.
• NERC CIP (Critical Infrastructure Protection) (Nordamerika): Festlegen von Anforderungen bezüglich Cybersicherheit zum Schutz kritischer Infrastruktur im Stromnetz, einschließlich Risikobewertung, Störfallreaktion und Sicherheitsmanagement.
• UL 2900 Series (USA): Stellt die Cybersicherheit von vernetzten Produkten in den Mittelpunkt und bietet einen Rahmen für die Evaluierung der Cybersicherheit von Geräten und Systemen, einschließlich Energiespeichersystemen.
• NIST Cybersecurity Framework (USA): Enthält Richtlinien für Verwaltung und Reduzierung von Cybersicherheitsrisiken, die auf kritische Infrastrukturen, einschließlich des Stromnetzes, anwendbar sind.
• IEEE 1686 (USA): Rahmenwerk für die Sicherheit intelligenter elektronischer Geräte (IEDs), die in Stromversorgungssystemen eingesetzt werden, mit Schwerpunkt auf Zugangskontrolle, Authentifizierung und sicherer Kommunikation.
• C2M2 (Cybersecurity Capability Maturity Model): Modell des US-Energieministeriums zur Bewertung und Verbesserung der Cybersicherheit, insbesondere im Energiesektor.
• NIST SP 800-53 (USA): Katalog der Sicherheits- und Datenschutzkontrollen für Informationssysteme und Organisationen auf Bundesebene, anwendbar auf die Cybersicherheit kritischer Infrastrukturen, darunter das Stromnetz.
• FIPS 199 and FIPS 200 (USA): Befasst sich mit der Sicherheitskategorisierung von Informationssystemen des Bundes und den Mindestsicherheitsanforderungen zum Schutz dieser Systeme.

UL Solutions arbeitet in den USA mit mehreren nationalen Labors und dem Energieministerium zusammen, um die Diskussion darüber voranzutreiben, wie sich die Cybersicherheit im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien, Batteriespeichersystemen und Ladestationen für Elektrofahrzeuge fördern lässt. Das Unternehmen verfügt außerdem über mehrere Cybersicherheitslabore, die seine Prüf-, Zertifizierungs- und Forschungsaktivitäten unterstützen. Eines der wichtigsten Cybersicherheitslabore befindet sich am Hauptsitz von UL Solutions in Northbrook, Illinois (USA). Das Labor konzentriert sich auf die Bewertung der Cybersicherheit von Produkten und Systemen, einschließlich jener im Zusammenhang mit Energie, industriellen Steuerungssystemen und Unterhaltungselektronik.p>

Mit den Vorschriftsänderungen Schritt halten

• Kontinuierliche Weiterentwicklung Die regulatorische Landschaft für Batteriespeichersysteme entwickelt sich ständig weiter, wobei regelmäßig neue Standards, Vorschriften und Anforderungen eingeführt werden. Die Akteure müssen Ressourcen für die kontinuierliche Überwachung dieser Änderungen und die Aktualisierung ihrer Produkte, Prozesse und Verfahren bereitstellen, um weiterhin Konformität zu gewährleisten.
• Standardentwicklung: Prüf- und Zertifizierungsnormen müssen mit dem Innovationstempo in der Batterietechnologie oder mit Änderungen im regulatorischen Umfeld Schritt halten. Die Hersteller müssen überlegen, wie sich das Tempo ihrer technologischen Innovation mit der Entwicklung von Normen und Vorschriften in Einklang bringen lässt. Führende Hersteller sind zudem gefordert, sich aktiv an der Entwicklung von Normen zu beteiligen, anstatt nur reaktiv zu handeln.
• Die Risiken: Das Versäumnis, sich über die neuesten Vorschriften auf dem Laufenden zu halten, birgt die Gefahr, gegen Vorschriften zu verstoßen. Dies kann wiederum zu Projektverzögerungen, Geldbußen und Rufschädigung führen.

UL Solutions arbeitet regelmäßig mit externen Interessengruppen zusammen, um über die Entwicklungen bei Vorschriften und Konformität auf dem neuesten Stand zu sein. Zu den wichtigsten Interessengruppen gehören Aufsichtsbehörden, Branchenverbände, Hersteller, Forschungseinrichtungen, Normungsorganisationen, Endnutzer, Cybersicherheitsexperten und Rechtsanwälte. Durch diese Zusammenarbeit ist UL Solutions in der Lage, Branchentrends zu verstehen, Sicherheitsbedenken auszuräumen und seine Standards an die tatsächlichen Bedürfnisse anzupassen, damit seine Zertifizierungsprozesse relevant und effektiv bleiben. UL Solutions verfügt außerdem über einen internen Electrical Council, der als Kooperationsplattform dient. Dieser bringt interne und externe Branchenführer, Experten und Interessenvertreter zusammen, um wichtige Fragen und Fortschritte in den Bereichen elektrische Sicherheit, Leistung und Konformität zu erörtern.

Umweltvorschriften und -auflagen

• Landnutzungsplanung: BESS-Anlagen erfordern oft Genehmigungen und Zulassungen von lokalen Behörden für die Landnutzung und Flächennutzungsplanung, bevor Projekte in die Bauphase und den Betrieb gehen. Diese Richtlinien legen fest, wo BESS-Anlagen errichtet werden können. Dabei stehen Faktoren wie die Nähe zu bestehender elektrischer Infrastruktur und die Berücksichtigung von Umweltauswirkungen im Vordergrund. Die Richtlinien umfassen auch Sicherheitsmaßnahmen, Verfahren zur Einbeziehung der Kommunen vor Ort, Überlegungen zum Systemdesign, Pläne für die Renaturierung der Standorte nach der Stilllegung sowie die Einhaltung der Standards von Versorgungsunternehmen für den sicheren Anschluss an das Stromnetz.
• Umweltverträglichkeitsprüfungen: Die Entwicklung großer BESS-Projekte erfordert Umweltverträglichkeits- und Genehmigungsstudien. Diese bewerten die potenziellen Auswirkungen auf Luft, Wasser und Lärm, bevor mit dem Bau und Betrieb der Projekte begonnen wird. Durch die genaue Ermittlung der Risiken für lokale Ökosysteme, Wasserquellen und die Luftqualität tragen die Bewertungen dazu bei, die Einhaltung der Vorschriften sicherzustellen und den Genehmigungsprozess zu optimieren. Sie fördern auch die Beteiligung der Kommunen durch öffentliche Diskussionen, um mögliche Bedenken auszuräumen und gleichzeitig Umweltaspekte in die Planung mit einzubeziehen. Sie helfen bei der Entwicklung von Plänen zur Verringerung schädlicher Auswirkungen und beinhalten Maßnahmen zur regelmäßigen Überwachung. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass Batteriespeichersysteme langfristig verantwortungsvoll verwaltet werden. Dies kann aber möglicherweise dazu führen, dass sich der Ausbau insgesamt verlangsamt.
• Abfallwirtschaft: BESS stehen vor mehreren Herausforderungen im Bereich der Abfallwirtschaft, insbesondere bei der sicheren Entsorgung und dem Recycling von Altbatterien, die umweltschädlich sein können. In vielen Gebieten mangelt es an geeigneten Recyclinganlagen, was die Notwendigkeit und die voraussichtliche Einführung von Vorschriften zur Förderung spezifischerer abfallwirtschaftlicher Auflagen unterstreicht.

Überlegungen zum „End-of-Life“, zur Recyclingfähigkeit und zum Abfallmanagement sind zukünftige Wachstumsbereiche, da die in den letzten fünf und den folgenden fünf Jahren eingesetzten BESS in den kommenden Jahrzehnten das Ende ihrer Lebensdauer erreichen werden. Es wird bedeutende Möglichkeiten für die Wiederverwendung und Umfunktionierung der Systeme selbst, ihrer Komponenten oder ihrer Rohstoffe geben. Die Erforschung nachhaltigerer Batterien kann auch zu besserem Recycling und weniger Abfall führen, wodurch diese Bereiche für die Zukunft der Branche an Bedeutung gewinnen. Diese Wachstumsbereiche werden auch zusätzliche Komplexität und Risiken mit sich bringen und neue Prüfverfahren, Zertifizierungen und die Entwicklung von Standards erforderlich machen.

Fazit

Das Innovationstempo sowie die Kommerzialisierung und Verbreitung von Batteriespeichersystemen üben einen starken Druck auf die Prüfung, Zertifizierung und Entwicklung von Standards aus. All das führt zu einem sich schnell entwickelnden regulatorischen Umfeld. UL Solutions unterstützt Hersteller, die neue Innovationen auf den Markt bringen, und ist in der Lage, die Sicherheit dieser Produkte zu prüfen und zu zertifizieren. Das Unternehmen arbeitet aber auch mit Kunden zusammen, um neue Standards zu entwickeln. UL Solutions befindet sich so an der Schnittstelle zwischen technologischer Innovation, Änderungen im regulatorischen Umfeld und der Entwicklung neuer Prüf-, Zertifizierungs- und Standardverfahren. Neben dieser einzigartigen Position verfügt das Unternehmen über umfangreiches Fachwissen und langjährige Erfahrung in der Unterstützung von Kunden bei der Bewältigung ähnlicher Herausforderungen in verschiedenen Branchen. OEMs und Herstellern kann UL Solutions effektiv helfen, sich in der sich schnell entwickelnden Landschaft zurechtzufinden und Risiken zu minimieren - von der Vorfertigung über die Installation bis hin zum langfristigen Betrieb.

Informationen zu UL Solutions

Als weltweit führendes Unternehmen in der angewandten Sicherheitswissenschaft verwandelt UL Solutions die Herausforderungen in den Bereichen Sicherheit und Nachhaltigkeit in Chancen für Kunden in mehr als 100 Ländern. UL Solutions bietet Prüf-, Inspektions- und Zertifizierungsdienstleistungen zusammen mit Softwareprodukten und Beratungsangeboten, die die Produktinnovation und das Geschäftswachstum unserer Kunden unterstützen.

Die UL-Zertifizierungszeichen dienen als anerkanntes Symbol des Vertrauens in die Produkte unserer Kunden und spiegeln das unermüdliche Engagement für die Weiterentwicklung unserer Sicherheitsmission wider. Wir unterstützen unsere Kunden, Innovationen zu entwickeln, neue Produkte und Dienstleistungen auf den Markt zu bringen, sich auf globalen Märkten und in komplexen Lieferketten zurechtzufinden und nachhaltig und verantwortungsbewusst in die Zukunft zu wachsen. Unser Wissen ist Ihr Vorteil.