Sistema de almacenamiento de energía por batería (BESS)

Protección contra incendios y explosiones por las baterías de iones de litio

Los sistemas de almacenamiento de energía de batería (BESS) pueden incluir cientos de baterías de iones de litio dentro de una cabina (a menudo un contenedor de envío) que se utilizan para capturar el exceso de energía generada en parques solares, parques eólicos, centros de datos, hospitales, etc.

Si bien la mayoría de los BESS tienen sistemas de administración de baterías integrados, estos hacen poco para proteger contra el peor de los casos.

En abril de 2019, siete bomberos de Arizona resultaron heridos y uno murió por una explosión ocurrida dentro de un contenedor de transporte BESS. Cuando los bomberos investigadores abrieron la puerta del contenedor, se introdujo oxígeno en una mezcla peligrosa de gases explosivos, el calor de las baterías averiadas inflamó los gases y se produjo la catástrofe.

Afortunadamente, los sistemas de seguridad están disponibles para garantizar que un incidente como este nunca vuelva a suceder.

 

¿Se perdió los seminarios web de Fike sobre protección contra incendios y explosiones del sistema de almacenamiento de energía de baterías? Organizados por los global product managers de Fike de protección contra explosiones, supresión de incendios y detección de incendios, los seminarios web cubrieron los siguientes temas:

  • Por qué las baterías de iones de litio experimentan una fuga térmica
  • Cómo la "thermal runaway" crea una atmósfera explosiva
  • Las "capas de protección" disponibles para prevenir o mitigar incendios y explosiones
  • Información sobre paneles de venteo de explosión y dimensionamiento
  • Escenarios en los que se pueden preferir determinadas soluciones de seguridad

 

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EL PROBLEMA: ¿POR QUÉ LAS BATERÍAS DE IONES DE LITIO SE INCENDEN Y EXPLOTAN?

Mal funcionamiento de las baterías

Reacciones térmicas runaway

Afecta a las baterías cercanas

Consume todo el rack


Fuente: Arizona Public Storage

  • Un mal funcionamiento de la batería de iones puede entrar en una "reacción térmica runaway", ya que su temperatura interna excede rápidamente su rango de funcionamiento normal y comienza a arder
  • Los gases explosivos, como el hidrógeno, se liberan como un subproducto de la reacción térmica runaway.
  • Es probable que las baterías cercanas también entren en reacción térmica runaway, lo que provocará una peligrosa reacción en cadena.
  • Cuanto mayor sea el número de baterías que no funcionen correctamente, mayor será el riesgo de incendio o explosión catastróficos.

SOLUCIONES DE FIKE

Los BESS pueden protegerse de diversas formas, que en última instancia dependen de

  • la proximidad de BESS a áreas urbanas, trabajadores u otros activos críticos
  • preocupación por la conservación de las baterías en cabina
  • presupuesto disponible
  • preferencias del propietario (ejemplo: agentes gaseosos en lugar de extinción de incendios por nebulización de agua)

Por lo tanto, se encuentran disponibles varias “capas de protección” que van desde la mitigación de un incendio catastrófico hasta la prevención de un incendio catastrófico.

  • Contención
  • Recomendado en todas las BES
  • Paneles de venteo
  • Nivel básico de protección
  • Elija una detección y una supresión
  • Detección de incendios
  • Detector de humo / calor tradicional
  • Imágenes Térmicas
  • Supresión de incendios
  • Agua nebulizada - DuraQuench® (recomendado)
  • Agentes gaseosos: fluido de protección contra incendios 3M™ Novec™ 1230 o FM-200® (incendios de clase C)
  • Prevención Premium
  • Elija una detección y una supresión
  • Detección de incendios
  • Detección de gas localizada Li-ion Tamer
  • VESDA con detección de gas XCL
  • Detección de gas industrial de Honeywell Analytics PHO IMG
  • Supresión de incendios
  • Agua nebulizada - DuraQuench® (recomendado)
  • Agentes gaseosos: fluido de protección contra incendios 3M™ Novec™ 1230 o FM-200® (incendios de clase C)

PROTECCIÓN CONTRA EXPLOSIONES DE LAS BATERÍAS DE IONES DE LITIO

Paneles de venteo de explosión

Para protegerse contra el peor de los casos de explosión del contenedor de transporte, Fike recomienda que todos los BESS estén protegidos con paneles de venteo contra explosiones.

Si se produce una deflagración dentro de un contenedor BESS, los paneles de venteo instaladaos en la parte superior del contenedor explotarán a una presión baja de ruptura predefinida, liberando la presión y las llamas de manera controlada y evitando así una ruptura incontrolada del equipo. Los paneles de explosión se consideran soluciones "pasivas", lo que significa que se activan a partir de la presión y no requieren de intervención electrónica.

PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS DE LAS BATERÍAS DE IONES DE LITIO

Sistemas de extinción de incendios

Los sistemas de extinción de incendios a menudo son necesarios si lo que experimentan es el fenónemo "thermal runaway".

Cuando se detecta una batería que funciona incorrectamente, ya sea por detección de gas, humo o calor, la central de incendios conectada puede liberar uno de los dos sistemas de extinción de incendios recomendados:

  • Agua nebulizada (DuraQuench) - Utilizando gotas de agua ultrafinas que ofrecen una cobertura "tridimensional" a solo el 10 por ciento de la salida de agua de un sistema de rociadores, el sistema de agua nebulizada con bombeo DuraQuench aprobado por FM de Fike es un agente de supresión de incendios ideal para la protección BESS. El agua nebulizada limpia el aire de gas combustible y partículas y proporciona un efecto de enfriamiento prolongado para ayudar a inhibir la transferencia de calor de una celda a otra. Finalmente, el agua nebulizada es segura de usar para proteger y preservar la electrónica.
  • Agentes gaseosos (3M Novec™ 1230 Fire Protection Fluid™, FM-200) - Para aquellos que prefieren usar supresión con agente limpio en lugar de supresión a base de agua, Fike ofrece dos de las soluciones más fiables en 3M™ Novec™ 1230 y FM-200. Estos agentes gaseosos suprimen incendios incipientes y son ideales para incendios eléctricos de Clase C detectados dentro de un transformador, inversor o motor HVAC.

Sistemas de detección de incendios

Una de las decisiones más impactantes para limitar los daños por incendio y preservar el BESS es el método de detección elegido. Hay varias opciones de detección disponibles para identificar las etapas de la "thermal runaway" fuga térmica: aumento de temperatura, gases de escape, humo y llama.

Cuanto antes se detecte una batería defectuosa, antes se activarán los sistemas de extinción de incendios. Sin embargo, si los sistemas de supresión no están instalados, la detección sigue siendo esencial, ya que puede activar los respiraderos de HVAC para eliminar los gases de escape, hacer sonar alarmas y notificar a los servicios de emergencia.

Las opciones de detección, desde la más lenta hasta la más rápida de activar, incluyen:

  • Detección tradicional de puntos y calor - Ubicado dentro del recinto BESS para detectar presencia de humo o calor. Sin embargo, cuando se activa la detección tradicional, la "thermal runaway" de una batería de iones de litio ya está en marcha. Este método no se recomienda para aquellos que esperan apagar el fuego y preservar el BESS.
  • Imágenes Térmicas - Instalado en el exterior para monitorear múltiples unidades BESS en busca de incremento de temperaturas de las rejillas de ventilación de HVAC. La termografía proporciona una alternativa económica a otros métodos que requieren detección dentro de cada unidad BESS.
  • Detección de gas industrial de Honeywell Analytics - Detecta la presencia de gases de escape dentro de una unidad BESS una vez que alcanza un cierto umbral.
  • VESDA con detección integrada de gases y humo - Muestrea continuamente el aire para detectar la presencia de partículas de gas o humo dentro de una unidad BESS.
  • Li-ion Tamer - Diseñado e ideado específicamente para la protección contra incendios BESS; proporciona detección localizada del gas e informes dentro de cada rack individual de las baterías de iones de litio.

LEER PREGUNTAS FRECUENTES

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