Introductie
Dit topic is voor iedereen die- Zich oriënteert op een ESS (Energy Storage System);
- Een ESS wil bouwen/kopen en zich afvraagt met welke veiligheidsissues rekening gehouden moet worden;
- Een Systeem bezit en zich afvraagt of de veiligheid optimaal is verbetert kan worden.
De verschillende fasen van een ESS zijn hieronder benoemd. Iedere fase heeft zijn eigen veilheidsaspecten.
Ontwerpfase
Zorg ervoor dat het systeem intrinsiek veilig is. Hou bij alle componenten rekening met de veiligheid van het systeem. Denk hierbij aan:- Kabels
- Zekeringen
- Bedradingskanalen
- Veiligheidssensoren
- Brandbestrijding
Branddetectie
Branddetectie kan met behulp vanAspiratiedetectie
Rookmelders
Hittemelders
Gasdetector
- Crowcon Xgard Bright (Hitma)
Achtergrondinformatie over de Crowcown Xgard Bright is hier te vinden en er is zelfs een webinar dat teruggekeken kan worden.
(AI) Camerasystemen
Door de toename van branden zijn er tegenwoordig een groot aantal camerasystemen beschikbaar voor het detecteren van brand. Voorbeelden hiervan zijn:- Dahua DHI-HY-FT121LP (vlam detectie)
- Dahua DHI-HY-FT431LDP (Vlam- en hitte detectie)
- Hikvision
- Bosch AVIOTEC 8000i IR
- Somati systems
- RME TECH
- Siemens
- Visioplatform.ai
- MACTWIN
Bouwfase
Gebruiksfase
Onderhoud
AC zijde
DC zijde
Uitgebruikname
Algemene relevante informatie:
Een groot aantal organisaties geeft nuttige informatie over een ESS en veiligheid. deze informatie wordt zoveel mogelijk hieronder weergegeven.Het Nederlands Instituut Publieke Veiligheid (NIPV) heeft een studie uitgevoerd "Verkenning toekomstige batterijtypen en veiligheid" [1].
Aanleiding onderzoek:
De eerste introductie van Lithium-ion buurtbatterijen in Nederland maakte de brandweer enigszins bezorgd.1 In de afgelopen jaren hebben NIPV en de brandweer in Nederland steeds meer geleerd over de technologie, veiligheidsrisico’s en bestrijding van incidenten met Lithium-ion batterijen. De technische ontwikkelingen en innovaties op het gebied van nieuwe batterijen staan echter niet stil en zijn omvangrijk. Ook het aantal batterijsystemen voor stationaire opslag, ook wel energieopslagsystemen (EOS’en) genoemd, en elektrische voertuigen zullen in de komende jaren in wereldwijd en ook in Nederland enorm toenemen. Het is van belang voor de brandweer in Nederland om hierop voorbereid te zijn.
Resultaten onderzoek:
Bij huidige Lithium-ion batterijen wordt de thermal runaway als het belangrijkste veiligheidsrisico gezien. Tijdens een thermal runaway komen brandbare en toxische gassen vrij. Het openbreken van batterijcellen maakt een ploffend geluid en het vrijkomen van de gassen een sissend geluid. Gassen en dampen die onder meer vrijkomen zijn weergegeven in Figuur 1. Een beoordeling van gassen en dampen die in het specifieke geval van een Na-ion batterij vrijkomen kan men hier [2] vinden. Meer informatie over gassen die vrijkomen bij een Thernal runaway van een LiFePO4 batterij kan men hier [3] vinden.
/f/image/Q2THQSoKwpKtgOSllMuFvbY7.png?f=fotoalbum_large)
Figuur 1:Toxisch en brandbaar gasmengsel Thermal Runaway Lithium-ion
Er s een onderzoek uitgevoerd om vanuit veiligheidsperspectief de ontwikkelingen van nieuwe batterijen in hoofdlijnen te beschrijven en vooruit te blikken op de betekenis daarvan voor het bedrijfsleven, de brandweer en veiligheidsregio’s. Voor de volledige doelstelling, afbakening, onderzoeksmethode, resultaten en conclusie verwijs ik naar het onderzoeksrapport.
Hieronder worden voor de huidige en nieuwe generaties Lithium-ion batterijen de veiligheidsanalyse samengevat in radardiagrammen
:fill(white):strip_exif()/f/image/fETnAjWAY75ObdXK3yd3AxrM.png?f=user_large)
Figuur 2: Radardiagram huidige Lithium-ion
:fill(white):strip_exif()/f/image/V25vr4MBE5KdQLbgr9oCpmsp.png?f=user_large)
Figuur 3: Radardiagram veiligheidsanalyse nieuwe generatie Lithium-ion
:fill(white):strip_exif()/f/image/siTkuBm7i5JG0znjDOgezRHW.png?f=user_large)
Figuur 4: Radardiagram veiligheidsanalyse sodium-ion
:fill(white):strip_exif()/f/image/qEmuQ1aJLYIcVV3saFdSbiyy.png?f=user_large)
Figuur 5: Radardiagram veiligheidsanalyse Redox-Flow
Conclusie:
Voor de nieuwe generatie Lithium-ion batterij gelden in hoofdlijnen dezelfde risico’s als voor de huidige Lithium-ion batterijen. Het veiligheidsprobleem van de thermal runaway met de bijbehorende effecten toxische wolk, batterijbrand en dampwolkexplosie of wolkbrand, blijft bij alle subtypen Lithium-ion bestaan. Met de introductie van Solid-State batterijen zullen de grootte van de kans en ernst van deze effecten wel afnemen, maar de genoemde effecten zullen niet volledig worden uitgesloten. Aangezien de effecten van vergelijkbare aard en de systeemopbouw hetzelfde zijn, verwachten wij dat de mate van bestrijdbaarheid slechts beperkt wordt verbeterd ten opzichte van de huidige Lithium-ion batterijen.
PGS 37-1 Richtlijn voor de veilige opslag van elektriciteit in energieopslagsystemen
Het informatiepunt Leefomgeving heeft in 2023 een richtlijn (PGS-37-1) uitgegeven voor de veilige opslag van elektriciteit in energieopslagsystemen. Deze norm geeft invulling aan:- Omgevingsveiligheid;
- Arbeidsveiligheid;
- Brand- en rampenbestrijdingen.
Binnen het toepassingsgebied van de PGS 37-1 zijn de volgende typicals te onderscheiden:
Typicals op basis van behuizing:
Typical 1: Zelfstandig EOS in (aangepaste) container
Typical 2: Energieopslagpark
Typical 3: EOS-park met niet-betreedbare behuizingen in de openlucht
Typicals op basis van plaatsing:
Typical 4: Mobiel EOS
Typical 5: Inpandig EOS met eigen ruimte
Typical 6: Inpandig EOS in een open ruimte
De richtlijn geeft de scenario’s die van toepassing zijn op een typical, waarbij per typical de gerelateerde doelen en maatregelen zijn vermeld. Tevens geeft de richtlijn de grondslag (arbeidsveiligheid, omgevingsveiligheid, brandpreventie, rampbestrijding) van de maatregel.
Ik heb een spreadsheet* gemaakt met verschillende opties om de data te filteren. De meest interessante zijn:
*Deze spreadsheet is niet gevalideerd. De spreadsheet heeft de optie te reageren (alle suggesties zijn welkom).
Noodzakelijke maatregelen per typical
In de kolom maatregel maak de selectie van lege cellen ongedaan (en zorg dat alle maatregelen geselecteerd zijn). Selecteer “Ja”In de kolom met de eerder bepaalde typical. Nu zie je alle maatregelen die van toepassing zijn op de geselecteerde typical, inclusief een referentie en tijdsperiode waarin de maatregel geïmplementeerd moet zijn. Tevens zie je of de maatregel betrekking heeft op arbeidsveiligheid, omgevingsveiligheid, brandpreventie of rampenbestrijding.
Scenario’s per typical
In de kolom scenario maak de selectie van lege cellen ongedaan (en zorg dat alle scenario’s geselecteerd zijn). Selecteer “Ja” in de kolom met de eerder bepaalde typical. Nu zie je alle scenario’s die van toepassing zijn op de geselecteerde typical. Tevens zie je de doelen die gerelateerd zijn aan het desbetreffende scenario.
Maatregelen typical 6
Hieronder een lijst van alle maatregelen die van toepassing zijn op typical 6 (het is de bedoeling dat ze allemaal clickable worden):Maatregel# | Beschrijving | Implementatie termijn |
M37 | Verwijderen energiedrager na thermal runaway of brand | Direct, geen overgangstermijn |
M3 | Traceerbaarheid | 3 maanden |
M4 | Procedure omgang met mogelijk beschadigde energiedragers | 3 maanden |
M26 | Locatiekeuze - bedrijfsterrein | 3 maanden |
M36 | Noodstopvoorziening | 3 maanden |
M38 | Toegang tot het EOS | 3 maanden |
M39 | Vervanging energiedrager | 3 maanden |
M40 | Actuele handleiding | 3 maanden |
M41 | Ventilatiesysteem - controle en onderhoud | 3 maanden |
M42 | Periodieke controle | 3 maanden |
M45 | Algemene documentatie-eisen - bewaartermijn | 3 maanden |
M46 | Competentie-eisen conform NEN 3140 | 3 maanden |
M47 | Instructie personeel | 3 maanden |
M8 | Klimaatbeheersing | 1 jaar |
M13 | Brandwerendheid - aanvullende eis inpandig EOS | 1 jaar |
M24 | Locatiekeuze en aanrijdbeveiliging - inpandig EOS | 1 jaar |
M34 | Preventief afschakelen op basis van alarmeringen | 1 jaar |
M35 | Afschakelen op basis van detectie | 1 jaar |
M44 | Algemene documentatie-eisen - registratiesysteem | 1 jaar |
M64 | Noodplan | 1 jaar |
M65 | Noodplan - beproeven | 1 jaar |
M66 | Pictogrammen EOS | 1 jaar |
M67 | Pictogrammen hybride EOS | 1 jaar |
M10 | Brandwerendheid - doorvoeringen | 2 jaar |
M48 | Bliksembeveiliging en beveiliging elektrotechnische installaties | 2 jaar |
M49 | Onderdelen bliksembeveiligingssysteem | 2 jaar |
M57 | Brandbeheerssysteem | 2 jaar |
M58 | Eisen UPD | 2 jaar |
M59 | Vijfjaarlijkse beoordeling UPD | 2 jaar |
M60 | Bewaren gegevens UPD | 2 jaar |
M19 | Ventilatiesysteem | 5 jaar |
M21 | Noodventilatie | 5 jaar |
M32 | Gasdetectie (koolstofmonoxide (CO) en waterstof (H2) | 5 jaar |
M33 | Monitoring EOS | 5 jaar |
M2 | Minimale veiligheidseisen EOS en energiedrager | 10 jaar |
M18 | Integriteit EOS | 10 jaar |
M9 | Brandwerendheid | 10 jaar* |
Brandweer
De brandweer heeft tips voor de beste plek, aanschaf, plaatsing en onderhoud van een ESS.Literatuur:
[1] Verkenning toekomstige batterijtypen en veiligheid, Nederlands Instituut Publieke Veiligheid (NIPV) - Nederlandse Academie voor Crisisbeheersing en Brandweerzorg, 2023[2] Arnaud Bordes, Guy Marlair, Aurélien Zantman, Alexandra Chesnaye, Pierre-Alexandre Le Lore, et al.. Safety Evaluation of a Sodium-Ion Cell: Assessment of Vent Gas Emissions under Thermal Runaway. ACS Energy Letters, 2022, 7 (10), pp.3386-3391. 10.1021/acsenergylett.2c01667. ineris03854339
[3] Thermal Runaway Vent Gases from High-Capacity Energy Storage LiFEPO4 Lithium Iron, Energies 2023, 16(8), 3485
Geschiedenis
Versie | Datum | Wijzigingen |
1.0 | 03AUG2024 | Initiële versie |
1.1 | 14AUG2024 | Informatie NIPV toegevoegd, sectie literatuur toegevoegd |
1.1.1 | 16AUG2024 | Safety Evaluation of a Sodium-Ion Cell: Assessment of Vent Gas Emissions under Thermal Runaway geintegreerd in TS met dank aan @JT |
1.3 | 16SEP2024 | Lijst met maatregelen voor typical 6 toegevoegd |
1.3.1 | 30SEP2024 | Referentie met voorbeeld uitwerking maatregel M3 toegevoegd |
1.4 | 12OKT2024 | Informatie branddetectie met camera's toegevoegd |
1.4.1 | 19OKT2024 | Informatie over gasdetectie (met dank aan @DiXY ) en aspiratie rook detectie (met dank aan @DJP! ) toegevoegd. Artikel [3] toegevoegd over de gassen die vrijkomen bij een thermal runaway van een LiFePO4 batterij (met dank aan @cj1 en @Ies Korpershoek ) |
[ Voor 225% gewijzigd door John245 op 19-10-2024 21:06 ]
Tibber; 3-fase Victron ESS, 38,4 kWh opslag; gasloos sinds 2013; Nibe F1245-10PC; SAP; HomeSeer4; Proxmox 8