Wraz z dynamicznym rozwojem bateryjnych magazynów energii w Polsce rośnie również zainteresowanie kwestiami ich bezpieczeństwa. Coraz głośniej mówi się o incydentach pożarowych na całym świecie, które przypominają o potencjalnych zagrożeniach związanych z tym nowoczesnym źródłem energii. Czy ryzyko pożaru w magazynach energii jest realne, a jeśli tak – jak skutecznie je minimalizować?
W Polsce obserwujemy w ostatnim czasie wzrost inwestycji bateryjnych magazynów energii. W mediach dużo mówi się o uruchomieniu jednego z największych bateryjnych magazynów energii w Europie – instalacji w Żarnowcu. Coraz częściej pojawia się jednak pytanie: czy bateryjne magazyny energii są bezpieczne?
Niebezpieczne i kosztowne pożary
Awarie ogniw litowo-jonowych mogą mieć różne przyczyny, takie jak wady produkcyjne, nadużycia termiczne lub elektryczne czy uszkodzenia mechaniczne. W niektórych przypadkach prowadzą one do reakcji wewnętrznych, powodując tzw. ucieczkę termiczną ogniwa. Podczas ucieczki termicznej zachodzi seria reakcji egzotermicznych, które podnoszą temperaturę ogniwa, powodując wewnętrzne wytwarzanie gazów. Gazy te gromadzą się w ogniwie i mogą ostatecznie doprowadzić do pęknięcia ogniwa i uwolnienia gazów. Wytworzona i uwolniona mieszanina jest łatwopalna i składa się z różnych mieszanin: wodoru, tlenku węgla, dwutlenku węgla i różnych węglowodorów, w tym metanu i propanu. Zapłon tych gazów może doprowadzić do pożaru lub eksplozji, które stanowią poważne zagrożenie dla życia i mienia5.
Obowiązujące regulacje w zakresie magazynów energii
Przykłady pożarów magazynów energii przyczyniają się do rosnącej świadomości ryzyk. Obecnie trwają prace nad projektem zmian w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakie powinny spełniać budynki i ich usytuowanie, uwzględniające warunki techniczne magazynów energii. Z uwagi na obecny stan prac legislacyjnych dotyczących zabezpieczeń magazynów energii oraz dynamiczny rozwój inwestycji w tym obszarze TUiR Warta opracowało własne standardy zabezpieczeń dla takich przedsięwzięć.
Wytyczne, przyjęte przez Wartę, bazują na międzynarodowych wzorcach, które w sposób kompleksowy regulują wymagania związane z bezpieczeństwem pożarowym i środowiskowym. Opierają się one na kilku obszarach ryzyka technicznego instalacji bateryjnych magazynów energii:
- obowiązku opracowania planu uruchomienia i odbioru instalacji (commissioning plan);
- dostarczeniu szczegółowego planu budowy obejmującego: przypisanie ról i odpowiedzialności, procedury testów integracyjnych poszczególnych podsystemów, sprawdzenie działania systemów bezpieczeństwa, weryfikację zgodności z lokalnymi przepisami budowlano-pożarowymi, plan rozbiórki instalacji na koniec jej cyklu życia;
- wykonaniu analizy zagrożeń i środków zaradczych (Hazard Mitigation Analysis, HMA);
- uwzględnieniu szkolenia i współpracy ze strażą pożarną (Emergency Response Plan) z zakresu m.in. procedury alarmowania, opis systemów bezpieczeństwa, na które mogą liczyć strażacy (np. punkty odcięcia zasilania, awaryjna wentylacja), a także scenariusze działań ratowniczych, zależnie od rozwoju sytuacji.
W wytycznych Warty skoncentrowano się na kilku aspektach:
- zastosowaniu odległości pomiędzy jednostkami,
- systemie monitorowania parametrów pracy magazynu energii (BMS),
- zastosowanych zabezpieczeniach przeciwprzepięciowych
- zabezpieczeniu przeciwpożarowym.
Zgodnie z wytycznymi Warty kluczowym elementem bezpieczeństwa jest wyposażenie przestrzeni magazynu energii w czujniki wykrywające wzrost stężenia wybranych gazów (np. wodoru, tlenku węgla) oraz systemu wczesnego wykrywania dymu. Sygnały z systemu detekcji gazów czy dymu powinny automatycznie aktywować systemy awaryjne, w tym zatrzymanie systemu poprzez odłączenie obciążenia, wstrzymanie ładowania, zgodnie z przyjętymi algorytmami postępowania awaryjnego.
System nadzorujący baterie
Ważnym układem w zarządzaniu bezpieczeństwem magazynu energii jest niezawodny system zarządzania bateriami z redundancją. Battery Management System (BMS) to elektroniczny system monitorujący stan ogniw (temperatury, napięcia, prądy) i sterujący pracą baterii. Jego rola w zapobieganiu pożarom jest pierwszoplanowa – to pierwsza linia obrony przed termiczną ucieczką energii.
Istotnym jest fakt, że system monitorujący parametry pracy magazynu energii powinien być zdolny do współpracy z urządzeniami ochrony elektrycznej oraz przeciwpożarowej. Funkcjonalność oraz algorytmy aktywacji poszczególnych elementów tych systemów muszą być starannie przeanalizowane i dostosowane do warunków pracy magazynu energii.
Bezpieczeństwo pożarowe
Powyższe wytyczne stanowią dodatek do artykułu, niemniej jednak warto zwrócić szczególną uwagę na zastosowanie odpowiednich zabezpieczeń przeciwpożarowych. Zgodnie z wytycznymi, rekomenduje się stosowanie następujących zabezpieczeń:
- system sygnalizacji pożaru – oparty na systemie zasysającym
- stałe urządzenia gaśnicze wodne (zgodnie z NFPA 855 lub FM 5-33) lub inne wykonane zgodnie z uznanymi przez TUiR WARTA standardami (FM, NFPA, VdS).
Warta zwraca również uwagę na kwestie środowiskowe, które bywają pomijane podczas projektowania przestrzeni dla magazynów energii. Przede wszystkim chodzi o zapewnienie retencji wody gaśniczej, co jest kluczowe w zapobieganiu szkodom osobowym i majątkowym spowodowanym wyciekiem tej wody. Woda gaśnicza może prowadzić do skażenia lub zanieczyszczenia gleby oraz wód powierzchniowych i gruntowych, dlatego odpowiednie rozwiązania retencyjne są niezbędne.
(KS, źródło: Warta)
