Lignes directrices sur les meilleures pratiques de sécurité pour les systèmes de stockage d'énergie par batterie
Face à l'accélération de la transition énergétique mondiale, le développement fulgurant des systèmes de stockage d'énergie par batteries (BESS) joue un rôle crucial dans le soutien des réseaux électriques verts. En 2024, la capacité installée cumulée mondiale atteignait 150 GW : 62 GW en Chine, 35 GW en Europe et environ 10 GW aux États-Unis.
Compte tenu des nombreuses alternatives de marché, les acteurs tels que les promoteurs, les fabricants, les prestataires de services et toutes les parties prenantes de la chaîne de valeur doivent prendre des décisions éclairées et veiller à ce que des mesures de sécurité supplémentaires soient mises en œuvre.
Choisir la batterie standard
En matière de sécurité, il est essentiel de distinguer la sécurité primaire (mesures prises pour prévenir les accidents) et la sécurité secondaire (meilleurs moyens de maîtriser et de gérer les risques après un incident). La sécurité fondamentale est directement liée à la batterie ou à l'élément lui-même.
Il existe différents types de batteries, chacune présentant ses propres avantages. Le facteur le plus important est la conformité de la batterie à la norme IEC62619. Les utilisateurs doivent choisir leurs batteries en fonction des exigences décrites dans la section intitulée : Piles et accumulateurs secondaires contenant un électrolyte alcalin ou autre électrolyte non acide. Exigences de sécurité pour les piles et accumulateurs secondaires au lithium destinés aux applications industrielles.Cette section traite spécifiquement de la sécurité des batteries et constitue une référence essentielle pour garantir un fonctionnement sûr.
Garantir l'intégration sûre des modules de batteries, des racks et des boîtiers
Pour les modules et les racks, il est impératif de s'assurer que les batteries répondent aux normes UL1973 et IEC62619. Les batteries ayant obtenu la certification UL9540A ont subi des tests rigoureux simulant des emballements thermiques afin de garantir l'absence de propagation des flammes.
Choisir un système de gestion technique du bâtiment (GTB) et un système de gestion de l'énergie (SGE) qualifiés
La première étape indispensable pour garantir une sécurité optimale consiste à utiliser des batteries sûres et conformes, tandis que la surveillance de leur fonctionnement est tout aussi cruciale. C'est pourquoi un système de gestion de batteries (BMS) doit être déployé : il permet de s'assurer que le fonctionnement des batteries reste dans les limites autorisées. Le BMS doit être certifié conforme à la norme IEC 61508 relative aux systèmes électriques, électroniques et électroniques programmables liés à la sécurité.
Le système de gestion de batterie (BMS) génère une quantité importante de données, lues et stockées localement par le logiciel de gestion de l'énergie (EMS), puis sauvegardées régulièrement sur un système cloud sécurisé. Ces données peuvent être utilisées à des fins d'analyse pour détecter précocement d'éventuelles anomalies ou déviations de la batterie et optimiser les performances du système.
Technologie pilote En collaboration avec les équipes de recherche du MIT, nous réunissons des experts de haut niveau en intelligence artificielle, en technologies de batteries et en systèmes d'énergie afin de développer un cadre d'apprentissage intégré IA + Batteries + Énergie. Cette initiative a permis une avancée majeure dans les capacités d'alerte précoce en cas d'emballement thermique soudain. Les algorithmes sont mis à jour et validés en continu grâce à des données opérationnelles réelles provenant de plus de 10 millions de cellules de batteries, combinées à l'expertise de nos spécialistes en diagnostic. Ceci permet de formuler des recommandations intelligentes pour l'exploitation et la maintenance de l'ensemble du système. En analysant de manière exhaustive les données historiques, le système propose des stratégies d'optimisation personnalisées, adaptées aux caractéristiques uniques de chaque site de stockage d'énergie, mettant ainsi en œuvre une approche spécifique à chaque site pour des milliers d'installations.
Compartimentation pour une meilleure maîtrise des incendies
Les utilisateurs doivent installer les batteries du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) dans des armoires robustes et isolées les unes des autres. Cela permet d'éviter la propagation des incendies aux armoires de batteries adjacentes.
Le déploiement des batteries dans des boîtiers séparés et résistants au feu contribue à la maîtrise des risques d'incendie. La structure hautement résistante au feu de ces boîtiers assure une isolation thermique essentielle, minimisant ainsi la consommation d'énergie auxiliaire nécessaire au maintien des batteries dans une plage de température spécifique (généralement entre 20 °C et 23 °C), quelles que soient les conditions de température extérieure.
Choisir un système de détection et d'extinction d'incendie qualifié
Le compartimentage des armoires à batteries constitue une méthode passive d'amélioration de la sécurité, tandis que les systèmes d'extinction d'incendie actifs offrent une protection supplémentaire. L'objectif d'un système d'extinction d'incendie est d'empêcher la propagation d'un incendie de batterie aux unités adjacentes, évitant ainsi qu'un incident mineur impliquant quelques cellules ne se transforme en un incendie de grande ampleur susceptible d'endommager l'ensemble du système de stockage d'énergie, voire le site entier. Un système standard de détection et d'extinction d'incendie se compose généralement de détecteurs de fumée et de chaleur intégrés à un système d'extinction à aérosol, à activation automatique.
pilote BESSCe système utilise un dispositif intégré de contrôle et d'extinction qui combine une unité d'extinction d'incendie non pressurisée au niveau de l'armoire (comprenant un contrôleur) avec un extincteur à perfluorohexanone non pressurisé. Cette approche intégrée assure une double protection active et passive, tant au niveau du pack qu'à celui de l'armoire.
La sortie du module d'extinction intégré est reliée à des vannes de perforation par des flexibles haute pression et des raccords rapides. En cas d'emballement thermique d'un bloc-batterie, un détecteur multi-capteurs transmet un signal d'alarme au module d'extinction, qui active alors la vanne de perforation correspondante. Une fois déclenché, le système libère de l'agent extincteur à base de perfluorohexanone par des canalisations à raccords rapides et des buses situées au niveau du bloc-batterie, ciblant directement ce dernier.
Utilisation de panneaux de déflagration pour assurer la sécurité du personnel
La sécurité physique du personnel est primordiale. Même lorsque le site est sécurisé, le personnel de maintenance peut être amené à travailler à proximité du système pour effectuer l'entretien et les inspections de routine. En cas d'incendie ou d'explosion, ces employés pourraient se trouver près du système de stockage d'énergie par batteries. Afin de garantir leur sécurité, des panneaux de déflagration sont installés pour diriger toute force explosive vers le haut. Ceci permet de protéger le personnel travaillant dans la zone des effets latéraux du souffle.
Élaboration de plans d'action pour les intervenants d'urgence
Lors d'un incident, les interventions des services d'urgence ne sont pas toujours simples ni universellement applicables, car elles peuvent varier en fonction du système de stockage d'énergie et des conditions locales. Il est donc essentiel d'élaborer un plan d'intervention d'urgence adapté au site et de collaborer étroitement avec les équipes d'intervention locales.
Mise en œuvre d'une fonction « arrêt d'urgence »
Si le système de gestion de l'énergie (EMS), le système de gestion de batterie (BMS) ou tout autre équipement de sécurité détecte un problème de sécurité ou une anomalie de la batterie, le système de stockage d'énergie par batterie (BESS) doit s'arrêter immédiatement ou faire l'objet d'un arrêt contrôlé. Il est également essentiel de disposer d'une fonction d'arrêt d'urgence manuelle pouvant être activée par les opérateurs ou les services d'urgence.
Détection des défauts d'isolation électrique
La plupart des batteries sont isolées électriquement de la terre. Un équipement de surveillance d'isolation avancé, conforme à la norme CEI 61557, doit être utilisé pour garantir que l'intégrité de l'isolation ne se détériore pas et qu'aucun court-circuit à la terre ne se produit.
Garantir la conformité aux principales normes de sécurité telles que IEC et UL
Aux États-Unis, les systèmes de stockage d'énergie par batteries doivent être conformes à la norme NFPA 855 afin d'atténuer les risques potentiels. Conformément aux exigences de la CEI, ces systèmes doivent également être conçus selon la norme CEI 62933-2, qui spécifie les exigences de sécurité pour les systèmes de stockage d'énergie intégrés au réseau.
S'assurer que le système de stockage d'énergie par batterie est équipé d'un interrupteur de coupure.
Pour garantir la sécurité de fonctionnement, le système de stockage d'énergie par batterie doit être équipé de tous les dispositifs de déconnexion électrique nécessaires, tels que des interrupteurs sectionneurs, afin de garantir une isolation sûre lors des opérations de maintenance.
Garantir la conformité du système aux normes de sécurité électrique
La conformité à toutes les normes d'installation de sécurité électrique IEC et UL pertinentes (telles que IEC 60364 ou NEC Article 706 en Amérique du Nord) doit être vérifiée au moyen d'un système de protection par fusible avancé, en particulier celles qui protègent les équipements contre les courts-circuits entre polarités.
Le système de sécurité active de Pilot Technology intègre une conception préventive, une alerte précoce à plusieurs niveaux et une réponse incendie échelonnée : il utilise des batteries LFP avec une architecture de bus CA optimisée et une conception modulaire distribuée pour minimiser les risques ; il met en œuvre une surveillance à plusieurs niveaux (tension/courant/résistance pour les alertes au niveau de la seconde, température pour la protection au niveau de la minute et détection de gaz pour les avertissements de pré-flamme de 30 minutes) ; et utilisant une suppression progressive de l'incendie comprenant la libération d'aérosol, l'injection de perfluorohexanone au niveau du paquet et des connexions d'eau externes pour refroidir, isoler l'oxygène et empêcher la rallumage.
Transport sécurisé des systèmes de stockage d'énergie par batteries
Les batteries lithium-ion sont classées comme matières dangereuses de classe 9 pour le transport. Les systèmes de stockage d'énergie par batteries doivent être transportés par voie aérienne, maritime, ferroviaire ou routière conformément à la norme UN 38.3.
FAQ
Q1 : À quelles normes un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) à l'échelle industrielle doit-il se conformer pour garantir la sécurité ?
UN: Un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) conforme doit respecter les normes internationales et régionales telles que la norme IEC 62619 pour la sécurité des batteries, la norme UL 9540A pour les essais de propagation thermique, la norme NFPA 855 pour la sécurité incendie (aux États-Unis) et la norme IEC 62933-2 pour la sécurité de l'intégration au réseau.
Q2 : Comment peut-on empêcher la propagation de l'emballement thermique dans un système BESS ?
UN: La propagation peut être atténuée grâce à l'utilisation d'enceintes compartimentées résistantes au feu, de systèmes d'extinction d'incendie par aérosol au niveau de l'armoire (par exemple, à base de perfluorohexanone) et de batteries certifiées UL 9540A pour résister à la propagation des flammes.
Q3 : Quel rôle jouent les systèmes BMS et EMS dans l'amélioration de la sécurité des systèmes BESS ?
UN: Le système de gestion de batterie (BMS) surveille les paramètres des cellules afin de prévenir les surtensions, tandis que le système de gestion de l'énergie (EMS) analyse les données pour détecter rapidement les anomalies. Ces deux systèmes doivent être conformes à la norme IEC 61508 pour garantir la sécurité fonctionnelle.
Q4 : Pourquoi un plan d’intervention d’urgence est-il essentiel pour les installations BESS ?
UN: Les plans d'urgence garantissent la mise en place de protocoles spécifiques au site pour les pompiers et les opérateurs, notamment des fonctions d'arrêt d'urgence manuelles et des panneaux de déflagration pour diriger les forces explosives vers le haut en toute sécurité.
Q5 : Quels sont les principaux éléments à prendre en compte pour le transport des systèmes de stockage d'énergie par batterie ?
UN: Les unités BESS doivent être expédiées en tant que matières dangereuses de classe 9 conformément aux normes UN 38.3, couvrant les tests de sécurité pour le transport aérien, maritime, ferroviaire et routier.
