Malgré les risques d'incendie liés au lithium-ion : Les systèmes de stockage d'énergie par batterie sont de plus en plus grands

Moss Landing, en Californie, est aujourd'hui le plus grand projet de stockage par batterie au monde, avec une capacité de 3GWh. La Chine construit également de grandes installations de stockage d'énergie par batteries lithium-ion. Mais la Chine suit également une autre voie, en stockant l'énergie par le biais de poids physiques dans des systèmes de stockage d'énergie par gravité.

Photo de couverture : Des racks de batteries fournis par LG Energy Solution sont installés dans les anciens halls de turbines de l'installation de stockage d'énergie de Moss Landing, en Californie. Image : LG Energy Solution.

EnergyStorage.News a écrit le 2 août que Vistra Energy a annoncé l'achèvement des travaux d'extension de son installation de stockage d'énergie de Moss Landing en Californie, le plus grand système de stockage d'énergie par batterie au lithium (BESS) au monde.

Une puissance supplémentaire de 350 MW et une capacité énergétique de 1 400 MWh ont été ajoutées à l'installation, ce qui la porte à un total de 750 MW/3000 MWh.

Les batteries lithium-ion sont sujettes aux incendies et sont notoirement difficiles à éteindre - plus il y a de lithium, plus l'incendie est important.

CTIF.org suit de près la sécurité des batteries lithium-ion et a récemment publié un article sur deux incidents survenus aux États-Unis :

Le 20 juillet, une batterie défectueuse a dégagé des gaz toxiques dans un hôpital de Floride, entraînant l'évacuation de 80 personnes.

Rien que cette année, denombreux décès ont été enregistrés dans la ville de New York en raison du dysfonctionnement des batteries au lithium des vélos électriques, et les difficultés à éteindre les incendies dans les voitures électriques sont bien connues. Il a été prouvé que l'incendie d'une camionnette électrique brûle si fort qu'il peut facilement se propager à d'autres véhicules électriques, même lorsqu'ils sont garés à l'extérieur, comme on l'a vu en avril de cette année .

En mai 2023, unebatterie lithium-ion de 20 000 livres ( ) a pris feu à l'intérieur d'une usine de batteries à Jacksonville, en Floride, le 25 avril. Les équipes HazMat se sont efforcées de déplacer et de refroidir les batteries à proximité afin d'éviter une explosion.

Le 26 avril, une grande quantité de batteries au lithium stockées dans un conteneur d'expédition a créé une situation similaire dans un parc industriel près de Göteborg, en Suède.

Les véhicules alimentés par des batteries au lithium-ion sont également connus pour leur combustion spontanée et auraient coulé ou endommagé deux grands cargos au cours de l'année écoulée .

Les véhicules alimentés au lithium sont interdits en mer en raison des risques d'incendie.

2023: Cette année, une compagnie de ferry norvégienne a interdit les véhicules électriques sur un itinéraire touristique populaire en raison de préoccupations liées à la sécurité incendie et à la difficulté d'éteindre ce type d'incendie. Cette année, les garde-côtes américains ont interdit le transport en mer des VE endommagés , quelles que soient les circonstances, en raison du risque extrême d'inflammation spontanée observé après que les VE ont pris feu en grand nombre à la suite de l'ouragan Ian .

Chef des pompiers : L'incendie récent d'une ferme solaire BESS dans l'État de New York est une "excellente occasion d'apprendre".

Le27 juillet, il a fallu quatre jours pour éteindre l' incendie d'une batterie lithium-ion dans un parc solaire au bord du lac Ontario, dans l'État de New York. L'incendie a déclenché des alertes à la qualité de l'air, car de grandes quantités de fumée potentiellement toxique affectaient la communauté.

Niel D. Rivenburgh, directeur adjoint des services d'incendie et d'urgence du comté de Jefferson, a déclaré que cet incident était l'occasion pour les premiers intervenants d'en tirer des leçons , alors que les fermes solaires se multiplient aux États-Unis.

"C'est l'une des raisons pour lesquelles nous nous sommes engagés, non seulement à laisser Chaumont se retirer après les 36 premières heures, mais aussi parce que si nous faisons venir d'autres chefs et opérateurs, nous pourrons leur donner des informations qui leur permettront d'assurer leur sécurité lorsque quelque chose se produira dans le cadre de leurs projets solaires.

Comment les systèmes de stockage d'énergie par batterie sont-ils protégés contre les incendies ?

La NFPA écrit dans sa publication "Energy Storage Safety Fact Sheet" que l'utilisation des systèmes de stockage d'énergie, ou ESS, a considérablement augmenté au cours de la dernière décennie... Toutefois, l'augmentation du nombre d'installations de systèmes de stockage d'énergie nécessite une meilleure compréhension des dangers encourus et des mesures plus poussées pour réduire les risques".

La fiche d'information précise que le service d'incendie doit élaborer un plan d' intervention en cas d'incendie, d'explosion et d'autres situations d'urgence liées à l'installation d'un système d'énergie solaire, et que ce plan doit comprendre les éléments suivants :

1. Compréhension des procédures incluses dans le plan d'exploitation de l'installation et le plan d'intervention d'urgence décrits

2. Identifier les types de technologies ESS présentes, les dangers potentiels associés aux systèmes et les méthodes d'intervention en cas d'incendie et d'incident associés à l'ESS en question.

3. Identifier l'emplacement de toutes les déconnexions électriques dans le bâtiment et comprendre que l'énergie électrique stockée dans l'équipement ESS ne peut pas toujours être retirée ou isolée.

4. Comprendre les procédures d'arrêt et de mise hors tension ou d'isolement de l'équipement afin de réduire les risques d'incendie, d'électrocution et de blessures corporelles.

5. Comprendre les procédures de traitement de l'équipement du SST endommagé après un incendie, y compris ce qui suit :

a. Reconnaître que l'énergie électrique résiduelle dans les batteries d'accumulateurs endommagées par l'incendie et dans d'autres équipements électriques et électroniques peut se rallumer longtemps après l'extinction initiale.

b. Contacter le personnel qualifié pour retirer en toute sécurité l'équipement ESS endommagé de l'installation (ces coordonnées sont incluses dans le plan d'exploitation et d'intervention d'urgence de l'installation).

En 2021, la NFPA a également publié un article sur les réglementations résidentielles relatives aux BESS : NFPA 855, Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems, contient des exigences relatives à l'installation des systèmes de stockage d'énergie (ESS).

La norme NFPA 855 Standard for the Installation of Energy Storage Systems traite par définition des installations industrielles. Toutefois, il s'agit d'un document volumineux qui nécessiterait une étude approfondie avant tout incendie, et les informations sont très détaillées. Elle décrit les risques électriques et les considérations relatives à la lutte contre l'incendie, mais ne semble pas mentionner spécifiquement la manière dont la lutte contre l'incendie doit être abordée lorsque les batteries atteignent la taille de Moss Landing et que de très grandes quantités de lithium sont susceptibles d'être impliquées dans un incendie.

Les METROPOLITAN Fire Chiefs, une association de services d'incendie dans les villes de plus d'un million d'habitants, abordent la question de la sécurité des pompiers dans les grandes installations BESS dans leur prise de position 2022 de l'UFF : "Les progrès technologiques repoussent les limites de tous les risques et du système d'intervention d'urgence des services d'incendie".

La section sur les BESS commence par faire référence à un incident survenu en 2019 au cours duquel quatre pompiers ont été blessés :

"Le 19 avril 2019, quatre pompiers de l'Arizona ont été gravement blessés en raison d'un emballement thermique en cascade dans une batterie lithium-ion ESS de 2,16 MWh qui a entraîné une déflagration (figure 3). De nombreuses défaillances ont également été à l'origine d'incendies dans le monde entier.

Le document des chefs de pompiers de METRO souligne l'importance de la planification préalable des incidents par les opérateurs/propriétaires, en collaboration avec les services d'incendie, avant qu'un incident ne se produise :

"... Les propriétaires et les exploitants d'ESS doivent élaborer un plan d'opérations d'urgence en collaboration avec le personnel des services d'incendie locaux et l'autorité compétente. Les propriétaires et les exploitants doivent également avoir une connaissance approfondie des risques associés à la technologie des batteries lithium-ion et des capacités d'intervention des services d'incendie locaux. En outre, il est important qu'il y ait une communication entre les pompiers qui interviennent et le personnel responsable de la gestion de l'ESS, qui peut aider à l'évaluation complète des données du système afin de développer une image plus claire de l'état du système et des dangers potentiels".

Le document de synthèse énumère également les ressources en matière de formation et d'éducation pour les systèmes de stockage d'énergie en général :

https://training.fsri.org/course/025-nearmiss-ess

https://www.nfpa.org/News-and-Research/Resources/Emergency-Responders/High-risk…

Il fait également référence à une base de données sur les défaillances connues des BESS : https://storagewiki.epri.com/index.php/BESS_Failure_Event_Database).

Toutefois : La question qui demeure est la suivante : Un seul service de pompiers peut-il même faire face à un incendie dans une ferme de batteries de la taille de Moss Landing - ou les fermes de batteries que la Chine promet de construire d'ici 2027 ?

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Cross-Safety.org a écrit dans son rapport "CROSS Safety Report Battery Energy Storage System concerns" en mai 2023 queun comité de sécurité au Royaume-Uni a convenu qu'"il existe des préoccupations importantes en matière de sécurité incendie liées aux BESS". Le stockage sur batterie est un élément essentiel de l'évolution de la société vers un avenir sans carbone, mais il doit être fait d'une manière qui reconnaît et gère les risques".

Les systèmes de stockage d'énergie par batterie constituent un "risque pour les pompiers"

Les systèmes de stockage d'énergie par batterie constituent un "risque pour les pompiers".

Ils ont également conclu que les BESS posent clairement un risque pour les pompiers, comme en témoignent les incidents énumérés dans le rapport : "... il est possible que le FRS doive adopter une stratégie défensive. Cela pourrait conduire, en cas d'incendie dans un BESS, à limiter la lutte contre les incendies à la protection des risques environnants et à ne pas s'attaquer directement à l'incendie. ... Un incendie non maîtrisé est susceptible d'entraîner la production de gaz toxiques et potentiellement explosifs qui pénètrent dans l'environnement par le biais du panache de l'incendie et de l'écoulement d'eau contaminée. La lutte contre l'incendie est difficile lorsque le BESS est à l'air libre. S'il se trouve à l'intérieur des locaux, cela introduit des défis supplémentaires et des décisions opérationnelles potentielles qui peuvent conduire à un incendie incontrôlé.

Rapport CROSS-UK 1058 - Risques de sécurité incendie avec les batteries lithium-ion

Rapport CROSS-UK 1058 - Rapport CROSS-UK 1058

La Chine vise près de 100 GWh de stockage d'énergie dans des batteries au lithium d'ici 2027.

Asia.Nikkei.com a récemment écrit sur le boom du stockage de l'énergie en Chine : d'ici 2027, la Chine devrait disposer d'une nouvelle capacité totale de stockage de l'énergie de 97 GW . Selon l'article, les nouveaux systèmes de stockage d'énergie en Chine reposent en grande partie sur la technologie des batteries lithium-ion.

La Chine aurait encouragé le développement des énergies renouvelables dans le cadre des efforts qu'elle déploie pour respecter les engagements pris par le président Xi Jinping en vue d'atteindre la neutralité carbone d'ici à 2060.

Le pays s'attendrait à ce que 52 % de la production d'électricité provienne de sources d'énergie non fossiles dès cette année.

Lefaible prix du lithium est considéré comme le moteur de cette évolution, car il rend les coûts de création des batteries plus abordables.

GESS - Systèmes de stockage d'énergie par gravité

Toutefois, selon Smart-Energy.com, la Chine est également en train de créer ce qu'elle prétend être les systèmes de stockage d'énergie à l'échelle du réseau mondial, basés sur des poids physiques.

Energy Vault, un développeur de solutions de stockage d'énergie à l'échelle du réseau connu pour sa technologie de stockage par gravité, construit un système de stockage d'énergie par gravité de 25 MW/100 MWh à proximité d'un parc éolien et d'un site d'interconnexion du réseau national.

La mise en service de l'électronique de puissance et de ce que l'entreprise appelle "les nouveauxsystèmes de levage à rubanultra-efficaces" a débuté en juin, comme l'indique un communiqué de presse annonçant la construction.

Le système devrait être entièrement interconnecté au réseau en 2023, comme prévu avec les autorités locales, ce qui, selon Energy Vault, fera d'EVx la première centrale hydroélectrique non pompée à l'échelle commerciale.

The GESS is located outside of Shanghai in Rudong, Jiangsu Province, China. Image courtesy Energy Vault." data-entity-type="file" data-entity-uuid="b213d9f1-40e6-41a8-8639-a92de7a08739" src="/sites/default/files/inline-images/Screen Shot 2023-08-04 at 14.58.27.png" />

CNTY a déclaré dans un communiqué de presse : "Avec l'augmentation continue de la proportion de nouvelles capacités énergétiques installées (...) la proportion élevée d'énergie renouvelable connectée au réseau a posé des exigences plus élevées en matière de régulation des pics, de régulation de la fréquence et de capacités de consommation du réseau électrique...

... L'ensemble complet d'équipements de stockage d'énergie par gravité de 100 MWh de China Tianying est actuellement le plus grand ensemble complet d'équipements de stockage d'énergie par gravité au monde. Son principe technique de base consiste à utiliser de nouvelles énergies telles que l'énergie éolienne et solaire ou la vallée du réseau et l'énergie plate pour élever le bloc de gravité à une certaine hauteur, de manière à convertir l'énergie électrique en énergie potentielle pour le stockage".

Selon Energy Vault, le système EVx devrait avoir un rendement aller-retour (RTE) supérieur à 80 %.