【綠色觀點】513 大停電後忙炒股?投資儲能前應詳閱電池爆炸說明書

一支手機放一顆鋰電池就可能爆炸,簡直就是在自己身邊放一個未爆彈,也太不安全了吧!其實透過了解鋰電池燃燒的風險和原理,我們才能防範意外的發生。
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本文作者陳貽評,專長電力系統與微電網系統,人生的精華歲月躬逢其盛遇到第一波儲能系統商業應用爆發期,參與建置臺灣第一套大型電網級儲能系統(高雄永安案),另一案屏東林邊智慧微型電網則獲得 2015 年 APEC ESCI 智慧電網銀質獎,開發專案擴及菲律賓與印尼等,現任大同大學電機系兼任助理教授及綠學院綠色帶路人。

原文刊登於綠學院,INSIDE 經授權轉載。

疫情再度爆發前,家裡人一起慶祝我兒子三歲生日,我發現自己開始擔心兒子是否能平安健康地長大成人,他會不會走在路上被車子撞、去餐廳吃火鍋遇上氣爆、去賣場感染到新冠病毒,我有好多好多的擔心。

​生命如此脆弱,生活中隱藏的風險卻無處不在。因此,當你在媒體上看到電池爆炸的新聞,很本能地你一定馬上會覺得手機、電動車、儲能系統很危險:

​「三星手機 Note 7 鋰電池爆炸!全球回收並停止生產」

​「特斯拉 Model 3 驚傳起火爆炸!電池究竟出了什麼問題?」

​「全台首例充電站爆炸!Gogoro 回應了」

​「韓國兩年超過三十起儲能系統鋰電池火災」

​「突發!北京儲能系統火災,兩名消防員殉職」

​你想,一支手機放一顆鋰電池就可能爆炸,一個密閉空間放超過上百顆甚至上萬顆的鋰電池芯,然後讓它在馬路上走來走去,或是裝在貨櫃裡放在大太陽下曝曬,簡直就是在自己身邊放一個未爆彈,也太不安全了吧!

​奇怪的是,負面新聞這麼多,同一時間鋰電池產業卻依然快速蓬勃發展,鋰電池生產供不應求,是因為大家頭都已經洗下去了,還是商人反正只管賺錢,視人命如草芥?

​當然不是!一個官司就可能讓車廠傾家蕩產,車廠要對其設計負責,因此他們其實比你還緊張。因為鋰電池技術的變革,手機、電動車、儲能系統大量使用鋰電池,已成為時代的必然。既然無法避免,OK,那我們來看如何讓它成為可控制的風險。

​我是儲能研發工程師,因此我們先討論鋰電池儲能系統的火災問題。我將用名偵探柯南的放大鏡,整理出造成儲能火災的「五大嫌疑犯」及「頭號要犯」,讓你更系統性地理解電池火災,更棒的是,以後不管是哪種鋰電池爆炸燃燒,你都可以知道其背後的原因,甚至遇到時也知道應該如何處理。

儲能火災的嫌疑犯一:電池老化與熱失控

​鋰電池是一種以鋰離子為媒介來儲存能量的化學電池,鋰離子就像游泳選手一樣,不斷在正、負極間來回游動,當鋰離子游到負極,就是充電;當鋰離子游到正極,就是放電。而讓鋰離子游動的游泳池的水,就是電解液。實務上,為了避免正、負極直接接觸導致短路而燒起來,中間會插入一層高分子做成的隔離膜用以分隔正、負極。

​雖然有這層隔離膜,但電池在充放電過程中,可能因為各種管理問題造成過度充電、過度放電、溫度過高等狀況,這時電池就可能因為鋰金屬沉積、刺穿隔離膜造成內部短路風險,此風險輕微是造成電池加速老化,嚴重則有可能使電池熱失控,當熱失控溫度無法控制,就會燃燒起來造成火災。

​你可能聽說過當電池火災時,無法用任何東西滅火,只能在旁邊默默等它燒完,為什麼?這是因為電解液是一種有機溶劑,多多少少伴隨著有機氣體,這些氣體都是可燃的,而空氣中也都是甲皖、氫氣、一氧化碳、二氧化碳等可燃氣體,因此當電池燃燒起來造成火災,消防人員一打開電池櫃,正好替這些有機氣體從空氣中補給滿滿的原料,就有可能會噴出可燃高溫氣體及火焰,進而影響周圍電池溫度,造成連鎖爆炸現象,消防人員這時進去等於是送命了!

​如果電池芯製程有瑕疵,這個問題會更被放大,因此,有機氣體、可燃氣體的偵測在近年漸漸成為標配,早期偵測並預警,避免後期熱失控產生有毒氣體與可燃氣體成分,導致滅火的困難度提高。

儲能火災的嫌疑犯二:電池管理系統沒預警​

​聽完你可能會覺得電池芯很可怕,但其實很少火災是因為電池芯的單一問題,儲能系統是一個複雜系統,造成火災自然也有天不時、地不利、人不合的複雜原因。

​因為可能的起火點太多,儲能系統採用分層架構式管理機制,試圖讓它成為可控制的風險,我們之前文章曾經給儲能系統開箱,要理解電池火災的原因,我們必須再次請出這張圖:

儲能系統資料。來源:盛齊綠能

​模組廠在製作模組時,會建立第一層小型電池管理系統 (Battery Management Unit, BMU),它必須一直蒐集電池模組的電壓、電流、容量、溫度等資訊,來評估電池現在的健康程度,並將消防防護機制也設計在內,以防止電池芯之間的延燒。第二層就是電池管理系統 BMS,判斷現有電池容量還可以使用多長時間,若使用過量會影響其他電池模組正常運作,這時 BMS 會啟動保護機制,停止供電或充電,來保護整個電池機櫃的安全。

​到這裡你已經看出這是很被動的做法,有些電池火災事故報告中發現,起火原因是 BMS 出狀況,事故發生前的初期徵兆常常無法被偵測到,等到 BMS 說有問題才處理已經太晚了。

​現在的趨勢是化被動為主動,透過演算機制,分析充放電的容量斜率變化,以達到預判電池老化及危險程度,並做出適當的保護機制,來維持電池壽命及安全。

​另外,中國大陸與韓國皆有多起儲能系統在充飽電等待中發生事故,因此,縮小電池電量使用範圍,例如充電不超過 90% 與放電不低於 10%,在電量中間區段充放電,內阻值較小、發熱量較低,也可以控制風險。

​休息一下,喝口水,下一篇,我們繼續來偵查其他三位儲能火災的「嫌疑犯」,以及公布另一位「頭號要犯」!

責任編輯:Mia
核稿編輯:Chris

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ESG 可以怎麼做?導入「點點簽」電子簽名服務,展開企業永續經營第一步

體現企業敏捷效率、展現品牌創新精神,讓點點簽為團隊夥伴創造效率、為客戶帶來友善體驗、為企業創造良好印象。企業實踐永續 ESG 的第一步,不妨就從導入點點簽開始。
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Photo Credit:DottedSign
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近年來,隨著疫情時代的時局變化、雲端科技的日新月異,「數位轉型」成為當代企業必備的思維與能力;此外,因應全球環境問題與聯合國永續發展指標(SDGs)的討論趨勢,ESG(Environment 環境、Society 社會、Governance 公司治理)也成了企業不可迴避的經營課題。

無論從何種角度來執行,例如建立線上敏捷的工作系統、減少地端成本(無紙化)等,都能讓企業在持續強化市場競爭力與環境永續兩者間獲得雙贏。回顧疫情期間遠距辦公的經驗,不少企業積極導入線上協作平台、電子簽名等服務,縮短團隊遠距辦公的距離;不過可惜的是,也有部分企業在疫情暫緩後又回到過往傳統的工作模式,其中又以「恢復紙本簽署」為最常見現象。

其實,企業若能善用電子簽名服務,不只能加速簽署流程和提高營運效率外,更能解決紙本、時間、郵寄等成本,邁向企業永續經營。本文以國內知名電子簽名品牌點點簽(Dottedsign)為例,細數電子簽名能為企業帶來的三項永續好處。

Photo Credit:DottedSign/知名電子簽名品牌「點點簽」是企業邁向無紙化、實踐永續的好幫手

更友善的簽名體驗:比傳統紙本流程快 80% 的時間

不少企業會有「紙本合約」的迷思,認為紙本簽名才正式、安全,且有實體文件可歸檔留存,較為安心;事實上,企業使用電子簽名服務不只能加速簽署流程,甚至相比於傳統合約寄送往返的方式,更加安全有保障,也更易於歸檔管理。去年國內受疫情影響,導入電子簽名服務「點點簽」的企業便大幅提升200%,顯見國內企業對電子簽名的認知度及接受度逐漸提高。

而能讓企業從長期培養的紙本習慣轉換成線上簽署的原因,除了疫情促成外,莫過於電子簽名能提供比傳統紙本更友善、更便捷的簽署體驗。只要有一台電子裝置(電腦、平板、或手機),就能藉由點點簽完成無論是遠端、當面或臨櫃的簽名工作,且從創建文件到指派簽署者只需不到一分鐘,簽署者更可依照簽署欄位直覺的完成簽署,大幅降低簽署錯誤率之餘,也省去傳統紙本列印合約、親簽完成後寄回,或親簽後掃描回傳的繁縟流程,有效節省人力和時間等隱性成本,將時間專注在關鍵的任務上。

此外,雙重身分驗證的保護機制,能在傳遞過程中加密嚴防駭客竄改文件,且簽署完成即壓上數位憑證(Digital certificate),能證明文件乃經由當事人線上簽名且未被他人更動。點點簽具備完整的資安守護措施,不必擔心紙本合約遭中途攔截或人為毀損,或是有偽造簽名之虞,讓簽名這件事比過去更加快速、也更加安全。

Photo Credit:DottedSign/點點簽電子簽名有效節省時間人力與紙張成本,讓團隊能專注在重要任務上

更流暢的營運效率:團隊數據分析、文件標籤歸檔一秒完成

數位轉型、永續發展不只是口號,更是推動企業前進、產業進步的力量;如何藉由合適的線上工具落實數位轉型,同時確保其營運策略能夠結合環境永續,更是企業刻不容緩的議題。而電子簽名的多元性及便利性,正在企業營運層面扮演相當重要的一環,無論何種團隊規模及企業需求,皆可藉由導入電子簽名服務「點點簽」集中控管文件權限與資源共享,為管理階層提升效率,即時掌握重要合約的相關進程。

說到點點簽的強項,就不能不提「支援多人簽署任務」的功能特色。用戶在點點簽發起簽署任務後,可指定簽署人的順序,確保流程正確不漏簽或誤簽;也可即時追蹤簽署進度,系統將會自動提醒簽署人在期限內完成簽名。

為了協助組織管理者能更有策略地管理團隊 ,點點簽也提供視覺化的團隊數據分析,組織管理者可藉由團隊數據介面中的「完成文件總數、文件拒簽率、平均簽署完成時間」等數值掌握每位團隊成員手上負責的文件簽署狀況,進而提升團隊效率;其他包含控管成員權限、共享範本等功能,則能協助管理者邁向更高效的營運模式。

尤其針對企業內業務、法務、財會等時常需要處理繁雜文件,更可善用點點簽中的標籤功能,輕而易舉地為已簽署文件標籤歸檔,利於往後即時調閱資料,不必在紙本堆中翻找。總體來說,點點簽不只能確保簽署流程不出錯,更協助企業在營運上更順暢。

Photo Credit:DottedSign/點點簽,為企業提升簽署效率、創造營運價值和邁向永續經營

更美好的永續經營:節省紙張、時間、人力,專注創新成長

據國外知名期刊 FinancesOnline 指出:

長期來看,企業從紙本轉移到線上簽署的成本可節省高達 78%,其中包含可觀的紙張、時間、營運等成本。

關於這點,點點簽的客戶實務經驗可以證明。事實上,每使用點點簽完成一次線上簽署可替公司省下新台幣 36 元的時間與材料成本,且將簽署流程數位化能大量減少紙張及碳粉的使用;據統計,每省下 10,000 張紙可以拯救一顆樹。顯然,點點簽協助企業實踐低碳目標外,更是為地球環境盡一份心力。

另一方面,企業使用線上簽署服務不只能縮短傳統文件往返的等待時間,也能為企業帶來良好的品牌形象。舉例來說,在前線如業務、商務開發人員、諮詢顧問等單位,即可使用線上簽署與客戶打造遠端簽署的情境,維繫與客戶的關係外也利企業掌握關鍵商機。同時,團隊也因導入線上簽署而省下隱性成本,讓企業騰出人力資源,專注創新成長,培育人才達成永續經營的目的。

綜合以上所述,企業須將數位轉型和永續經營納入長期營運上的考量,而導入線上簽署可視為第一步。點點簽(DottedSign)為凱鈿行動科技旗下的電子簽名服務,提供 SaaS 和 API 等解決方案供企業彈性選擇。歡迎使用點點簽,為您的企業提升簽署效率、創造營運價值和邁向永續經營。落實環境永續 ESG 的第一步,不妨就從導入點點簽開始。