Mitigazione rischio esplosione dei sistemi di accumulo energia BESS
In un percorso di sostenibilità e risparmio che punta all’autoconsumo tramite l’utilizzo di energia solare, i sistemi di accumulo di energia, noti come Battery Energy Storage Systems (BESS) sono una componente cruciale dell’infrastruttura. Questi sistemi sono in grado di accumulare energia elettrica che può essere utilizzata su richiesta, anche quando la fonte di energia non è disponibile (nel caso dell’energia solare, ciò avviene ogni notte e ogni volta che il cielo è coperto).
L’adozione di questi sistemi, tuttavia, richiede specifici protocolli di sicurezza, specialmente per quanto riguarda i rischi di incendio ed esplosione associati alle batterie al litio utilizzate nei BESS.
La mitigazione dei rischi esplosione in questi sistemi diventa quindi una priorità assoluta per garantire la sicurezza di infrastrutture e persone. In questo approfondimento esploriamo il panorama dei rischi di esplosione associati ai BESS discutendone le cause e le strategie preventive.
Rischio di incendio ed esplosione dei sistemi BESS
I sistemi di accumulo di energia, che utilizzano nella maggior parte dei casi batterie al litio, sono soggetti a rischio di incendio ed esplosione a cause di alcune caratteristiche intrinseche.
- Thermal Runaway. La “fuga termica” si può verificare nel momento in cui una cella di batteria subisce un aumento incontrollato della temperatura. Questo può causare una reazione a catena che causa ulteriore incremento della temperatura, processo che può causare la rottura delle celle, il successivo rilascio di gas infiammabili e provocare la presenza di fuoco o una vera e propria esplosione.
- Cortocircuiti. Si possono generare cortocircuiti interni alle celle (per difetti di fabbricazione, degradazione, o danneggiamenti) o esterni (a causa di guasti dell’hardware). I cortocircuiti provocano un aumento incontrollato e rapido della temperatura con conseguente fuga termica.
- Sovraccarico. Il sovraccarico e il sovradescarico sono gestione improprie delle operazioni di carica e scarica della batteria che possono causare guasti termici o meccanici che, a loro volta, possono essere alla base di fenomeni incendiari o esplosivi.
- Errori di gestione della batteria. Alcuni malfunzionamenti del sistema di batterie – come il fallimento nella rivelazione di temperatura estreme, tensioni inappropriate, o correnti eccessive, innalzano il rischio di incendi ed esplosioni.
- Condizioni ambientali. Anche le condizioni ambientali – come le temperature estremamente elevate nei mesi estivi – possono influenzare negativamente le prestazioni della batteria e causare guasti.
- Accumulo di gas infiammabili. Quando le batterie sono vecchie, deteriorate, oppure quando sono surriscaldate, può verificarsi un accumulo dei gas infiammabili.
- Difetti di fabbricazione e usura. Batterie deteriorate, per difetti di fabbrica o per usura, possono avere vulnerabilità interne che aumento il rischio di cortocircuiti, sovraccarichi, o fughe termiche – tutti fenomeni che, come abbiamo visto, sono alla base degli eventi incendiari o esplosivi.
Strategie di gestione del rischio esplosione nei sistemi BESS
Per garantire la sicurezza di persone e proprietà, le strategie di gestione del rischio esplosione dei sistemi di accumulo di energia si articolano in attività di prevenzione, controllo e recupero.
Prevenzione
Come tutte le strategie di mitigazione del rischio, anche quella relativa al rischio esplosione dei sistemi BESS ha come priorità la prevenzione del rischio.
Prevenire il rischio di incendi ed esplosioni significa:
- Utilizzare batteria di comprovata sicurezza e affidabilità.
- Progettare i sistemi BESS con barriere di sicurezza, compartimentazione e sistemi di raffreddamento in modo che l’eventuale propagazione di incendi o esplosioni sia contenuta.
Un aspetto importantissimi delle strategie di prevenzione riguarda il monitoraggio del funzionamento delle batterie. Si utilizzano:
- Sistemi di monitoraggio che tengono sotto controllo lo stato delle batterie tramite parametri quali la tensione, la corrente, la temperatura, e lo stato di carica.
- Sensori di rilevamento precoce di fumi e gas infiammabile.
- Sistemi di monitoraggio in tempo reale che permettono di identificare tempestivamente le anomalie e intervenire per prevenire condizioni pericolose.
Controllo
Le attività di controllo sono quelle volte ad evitare l’evenienza dell’incendio o dell’esplosione quando si verificano le anomale. A questo scopo si implementano:
- Interventi di emergenza automatici che disconnettono automaticamente le batterie nel caso in cui i sistemi di monitoraggio rivelino condizioni pericolose prevenendo il surriscaldamento e il fenomeno sopra-descritto della fuga termica.
- Sistemi di dissipazione termica: sistemi di raffreddamento passivi o attivi per mantenere la temperatura delle batterie entro un range sicuro.
- Sistemi di ventilazione che aiutino a disperdere i gas infiammibili in caso di guasto o surriscaldamento della batteria.
Le attività di controllo prevedono anche di redigere strategie di soppressione incendi efficaci, ovvero in grado di sopprimere un eventuale incendio nel quale siano coinvolte reazioni chimiche, come accade nel caso in cui a prendere fuoco sia una sistema di batterie al litio. Per lo stesso motivo, la strategia di mitigazione del rischio incendio deve prevedere anche piani di emergenza perchè le persone coinvolte sappiamo come intervenire in caso di emergenza.
Recupero
Le strategie di recupero sono quelle che si mettono in atto nella fase successiva all’evento incendio o esplosione qualora questo si fosse verificato. Riguardano principalmente due aspetti:
- Analisi post-incidente: per identificare le cause e integrare le informazioni raccolte nelle future strategie di mitigazione del rischio;
- Ripristino: si identificano le procedure per l’identificazione dei danni e il ripristino delle operazioni in modo sicuro.
Mitigazione rischio incendio per i sistemi BESS: Obiettivi
La strategia di mitigazione dei rischi di esplosione nei sistemi di accumulo di energia mira a garantire la sicurezza di beni e persone ma è anche importante per ottimizzare l’efficienza e la sostenibilità delle soluzioni energetiche da fonti rinnovabili.
Gli obiettivi chiave delle strategie di mitigazione del rischio esplosione possono essere così riassunti:
- Salvaguardia della vita umana: la priorità assoluta è minimizzare il rischio per la sicurezza delle persone.
- Salvaguardia delle infrastrutture: le strategie di mitigazione del rischio prevengono danni agli impianti e alle proprietà vicine.
- Integrità operativa: assicurando il corretto funzionamento di riducono i tempi di inattività e l’eventualità di guasti.
- Conformità normativa: adempiendo a tutti i requisiti normativi di sicurezza si evitano sanzioni e si facilitano i processi di approvazione dei progetti.
- Ottimizzazione delle prestazioni: le strategie di contenimento del rischio migliorano l’efficienza operativa e la vita utile delle batterie.
- Riduzione dei costi: un aumento dell’efficienza e della vita utile si traduce in un abbassamento dei costi a lungo termine.
Conclusione
La gestione efficace dei rischi di incendio ed esplosione nei sistemi BESS rappresenta una componente cruciale per la sicurezza delle infrastrutture energetiche basate su fonti rinnovabili. Attraverso una combinazione di strategie preventive, di controllo e di recupero, è possibile mitigare in modo significativo i rischi associati a questi sistemi.
