I rischi di incendio nei sistemi di accumulo di energia con batterie al litio derivano principalmente da tre fattori: reazioni interne fuori controllo nelle batterie al litio, forze esterne e pericoli legati alle apparecchiature elettriche. Secondo le normative antincendio, l'area di posizionamento delle batterie (di seguito denominata "vano batterie") e l'area per le apparecchiature elettriche ad alta e bassa tensione (di seguito denominata "vano apparecchiature") devono essere progettate separatamente.
1. Batterie al litio: rischi di reazione interna
Le batterie al litio sfruttano reazioni chimiche per la carica e la scarica, che inevitabilmente generano calore. Se il calore generato supera la capacità di dissipazione della batteria, si accumula, causando il surriscaldamento.
Le reazioni chimiche interne, come la decomposizione della membrana SEI, dell'elettrolita e degli elettrodi positivo/negativo, producono una grande quantità di calore e gas, causando il riscaldamento e il rigonfiamento della batteria. Questo può innescare una fuga termica, causando un rapido aumento della temperatura e l'incendio dei materiali interni. La decomposizione dell'elettrolita rilascia gas infiammabili, che possono esplodere al raggiungimento di una certa concentrazione e al contatto con una fonte di accensione.
Inoltre, i moduli batteria nei sistemi di accumulo di energia collegano più pacchi batteria in serie, aumentando i rischi per la sicurezza. Se una batteria si guasta e prende fuoco, ciò influenzerà le batterie circostanti, ampliando la portata dell'incendio.
2. Fattori di forza esterna
- Rischio di foratura: oggetti appuntiti (come detriti metallici o utensili caduti) possono forare la batteria. Sebbene l'involucro offra una certa protezione, forti impatti possono perforare il guscio metallico e il separatore, causando cortocircuiti interni, rapido rilascio di calore e fuga termica.
- Danni meccanici: durante il trasporto o l'installazione, forti schiacciamenti o collisioni (ad esempio, vibrazioni del veicolo o manipolazione impropria) possono deformare il pacco batteria, danneggiando la struttura interna degli elettrodi e causando cortocircuiti. Le crepe nell'involucro possono anche causare la fuoriuscita di elettroliti infiammabili, che possono incendiarsi se esposti a scintille elettriche.
- Impatto delle vibrazioni: le vibrazioni ad alta frequenza a lungo termine possono allentare i componenti di collegamento (ad esempio, cavi e contatti degli elettrodi), aumentando la resistenza di contatto e causando surriscaldamento locale. Le vibrazioni causano anche il distacco dei materiali attivi, peggiorando le prestazioni della batteria e il rischio di fuga termica.
3. Pericoli delle apparecchiature elettriche
La stabilità e la sicurezza delle apparecchiature elettriche nei sistemi di accumulo di energia influiscono direttamente sulle prestazioni delle batterie. La presenza di sistemi ad alta tensione e alta corrente e di numerosi sistemi di comunicazione/corrente deboli può danneggiare i componenti di protezione, disabilitando le funzioni di sicurezza e potenzialmente causando incendi.
Misure di sicurezza antincendio per sistemi di accumulo di energia con batterie al litio
I sistemi antincendio per l'accumulo di energia con batterie al litio sono progettati per centrali di accumulo di energia distribuite/su larga scala, veicoli mobili per l'accumulo di energia e centrali elettriche di backup, coprendo l'intera filiera del settore energetico (generazione, trasmissione, distribuzione e consumo). Nonostante i vantaggi dell'accumulo di energia al litio, l'elevata reattività del litio metallico e i frequenti incidenti termici nei veicoli rendono la sicurezza antincendio una priorità assoluta. Ecco le misure chiave:
1. Sistema di protezione antincendio
La fuga termica delle batterie al litio rilascia gas, energia, fumo e persino fiamme libere. Facendo riferimento a standard come il Codice per la progettazione antincendio di centrali termoelettriche e sistemi di sottostazioni e il Codice per la progettazione di sistemi di allarme antincendio, il vano batteria viene isolato e viene installato un sistema antincendio dedicato, composto da:
- Rilevamento e controllo: quando la composizione del gas nel vano batteria cambia in modo anomalo, dispositivi come centraline antincendio, rilevatori compositi e sensori di gas combustibili si attivano, monitorando idrogeno, COV, CO, fumo e temperatura. Attivano allarmi, interrompono l'alimentazione e inviano avvisi al centro di controllo. Pulsanti di arresto di emergenza, allarmi manuali e indicatori acustici e visivi forniscono controlli di emergenza in loco.
- Estinzione incendi a gas: le attrezzature comprendono estintori a gas, tubi e ugelli, che utilizzano metodi fisici (isolamento dell'ossigeno) per una rapida soppressione degli incendi:
- HFC - 227ea (Seven Fluoropropano): un gas incolore, inodore e non conduttivo che inibisce le reazioni chimiche. Conservato allo stato liquido, si libera sotto forma di gas, senza lasciare residui e senza danneggiare le apparecchiature elettriche.
- Perfluoroesanone: agente di nuova generazione ad alta efficienza, che vaporizza rapidamente per isolare l'ossigeno e raffreddare il sito dell'incendio.
- Azoto liquido: un mezzo ecologico che raffredda fisicamente e spegne gli incendi rilasciando azoto gassoso, che sostituisce l'ossigeno.
2. Sistema di aria condizionata
Le batterie al litio generano calore continuo durante la carica/scarica. La temperatura ottimale per il vano batteria è di 25 °C, poiché le basse temperature accelerano il decadimento della capacità e le alte temperature aumentano il rischio di incendio per le apparecchiature elettriche e le batterie.
3. Dispositivi di interblocco
Per evitare incidenti dovuti a manovre errate o emergenze, i vani batteria sono dotati di porte tagliafuoco, sistemi di scarico e pulsanti di arresto di emergenza esterni, interbloccati con allarmi antincendio, estintori automatici e ventilazione per una sicurezza a più livelli.
4. Progettazione elettrica
- Protezione contro le sovratensioni: i circuiti ad alta tensione sono dotati di dispositivi di protezione contro fulmini e sovratensioni per ridurre i rischi derivanti da alta tensione/corrente.
- Pianificazione del layout: le aree di stoccaggio di energia mobile hanno almeno 2 uscite; i sistemi fuori terra riservano una corsia antincendio larga 3,5 m, mentre i sistemi sotterranei hanno una via di fuga larga 1,5 m con strutture antincendio.
- Alimentazione elettrica: le attrezzature antincendio utilizzano energia elettrica indipendente dalla rete elettrica con cavi resistenti al fuoco per garantire l'affidabilità.
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Data di pubblicazione: 10-06-2025
