Les systèmes de stockage d'énergie par batterie introduisent un risque de confinement que les appareillages industriels standard ne sont pas conçus pour gérer. L'équipement antidéflagrant pour les systèmes de stockage d'énergie par batterie doit être sélectionné en fonction du comportement des gaz d'échappement, du potentiel d'arc CC et de l'interopérabilité de l'équipement à l'intérieur d'enceintes scellées, et non autour d'une étiquette générique Zone 1. L'erreur que je constate le plus souvent dans les spécifications des BESS est de traiter un conteneur de batterie comme une salle électrique conventionnelle : l'atmosphère est normalement propre, mais elle peut changer en quelques secondes lors d'un emballement thermique. Cet article examine les catégories d'équipement, les conditions environnementales et les contrôles d'acceptation qui déterminent si une installation de stockage de batterie reste sûre.
Comment un système de stockage d'énergie par batterie crée-t-il une zone dangereuse ?
Un système de stockage d'énergie par batterie n'est pas une zone dangereuse continue en fonctionnement normal. Le risque apparaît lorsqu'une cellule entre en emballement thermique et libère un mélange inflammable d'hydrogène, de méthane, de monoxyde de carbone et de vapeurs de solvant d'électrolyte. Ces gaz d'échappement peuvent s'accumuler plus rapidement que le système de ventilation ne les évacue, en particulier dans un conteneur scellé avec un volume libre minimal. Le résultat est la condition exacte pour laquelle la protection contre les explosions a été conçue : un espace normalement propre qui peut devenir explosif sans avertissement.
Cela concentre l'attention de la spécification sur deux points. Le premier est le groupe de gaz. L'hydrogène rapproche le mélange des conditions du groupe IIC, de sorte que les équipements uniquement classés pour IIA ou IIB peuvent ne pas couvrir la chimie de libération réelle. Le second est la chimie des cellules de batterie. Les cellules LFP, NMC et lithium-ion ne libèrent pas des volumes ou des compositions de gaz identiques, et la même configuration de conteneur peut produire un comportement différent du nuage inflammable. Une évaluation écrite de la zone dangereuse est le point de départ. Sans elle, aucune liste d'équipements ne peut être techniquement défendable.
Le circuit CC est également important. Une chaîne de batteries peut supporter un arc CC beaucoup plus facilement qu'un circuit CA sous la même tension. Cela signifie que les points de déconnexion et de terminaison locaux à l'intérieur du conteneur ou immédiatement adjacents à celui-ci doivent être évalués pour l'interruption du courant normal et le dégagement de défaut. Il ne suffit pas de sélectionner un luminaire antidéflagrant et de laisser le reste de l'alimentation électrique comme produit industriel standard.
Quel équipement antidéflagrant un package BESS nécessite-t-il réellement ?
La plupart des packages BESS nécessitent moins de catégories de produits qu'une raffinerieusine chimique mais chaque catégorie doit résister à l'environnement de la batterie. Les conteneurs de batterie sont généralement des assemblages électriques à haute densité avec un accès limité pour le remplacement, de sorte que l'appareil sélectionné doit être réparable sans ouvrir fréquemment des enceintes coupe-flamme sous tension plus que nécessaire.
Où se situent l'éclairage et l'équipement d'observation ?
L'intérieur du conteneur et la zone de service autour du conteneur nécessitent généralement un éclairage LED capable de supporter la chaleur et la poussière extérieures. La série BAT86 de Warom, par exemple, est classée selon IEC 60079 et EN 60079 avec une protection anticorrosion IP66 et W F2, avec une source LED et une plage ambiante atteignant 60°C. Cela convient à la paroi d'un conteneur où la charge solaire diurne pousse la température de surface bien au-dessus de la température ambiante. Une caméra antidéflagrante, telle que la série BJK-S/G, peut couvrir les emplacements Zone 1, Zone 2, Zone 21 et Zone 22 avec une protection IP66/IP68 pour les sites où les halls de batteries sont surveillés à distance.
Quelles enceintes et quels presse-étoupes sont importants ?
Le véritable travail réside dans la terminaison, la distribution et le glandage. Un conteneur BESS contient des centaines de connexions de contrôle et d'alimentation. Une boîte de jonction série BXJ8050 avec protection Ex e IIC et IP66 offre un point propre pour le regroupement des conducteurs d'instruments et de contrôle sans entasser les connexions dans une enceinte coupe-flamme. Pour les circuits d'éclairage et auxiliaires, une boîte de distribution BXM(D)8050 avec enceinte GRP et conception Ex e peut organiser les circuits sortants jusqu'à 250A. Entréttes de câbles doivent être classés Ex d et testés pour le type de câble utilisé, car le chemin de flamme et la combinaison de la gaine extérieure du câble sont ce qui maintient le système de protection ensemble.
| Fonction BESS | Équipement typique | Spécification clé à vérifier |
|---|---|---|
| Éclairage de conteneur | Projecteur LED BAT86 | IP66, W F2, IEC/EN 60079, ambiant jusqu'à 60°C |
| Observation à distance | Caméra BJK-S/G | Zone 1,2,21,22, IP66/IP68 |
| Raccordement de contrôle et d'instrumentation | BXJ8050 boîtes de jonction | Ex e IIC, IP66, max 690V CA |
| Distribution du circuit auxiliaire | Boîtes de distribution BXM(D)8050 | GRP, Ex e, max 250A |
| Raccordement du câble sur le terrain | Gaines de câbles DQM-III/II | Ex db IIC Gb, IP66, correspondance de la gamme de câbles |
| Raccordement électrique et de signal local | BHD91 des boîtes de jonction | Étanche à la flamme, IP66, max 500V |
Ce tableau n'est pas un planning d'équipement. C'est la vérification de la catégorie avant qu'un planning puisse être rédigé. Les valeurs nominales réelles suivent l'évaluation de la zone dangereuse, le courant de court-circuit disponible et la construction du câble installé.
Que pensent à tort les spécificateurs du dérapage thermique et de la détection de gaz?
La plus grande erreur est de considérer le BESS comme une salle électrique contenant des batteries. La plupart des salles électriques ne sont pas aussi étanches, et leur risque d'incendie est plus susceptible d'être dû à l'isolation des câbles ou à une défaillance de l'appareillage de commutation. Un conteneur de batteries peut libérer un nuage inflammable avant qu'une flamme n'apparaisse. Cela modifie ce qui doit se produire en premier.
Chez General Paint au Mexique, le projet sur lequel j'ai travaillé comprenait des accessoires électriques ordinaires installés dans des zones où la vapeur de solvant inflammable et la poussière combustible étaient toutes deux présentes. La solution n'était pas un seul équipement. C'était un ensemble : détecteurs de gaz, prises et fiches antidéflagrantes, boîtes de jonction, boîtes de distribution, dispositifs de décharge statique et raccords résistants à la corrosion. Le site est devenu plus sûr parce que l'infrastructure électrique correspondait à la réalité chimique, et non parce qu'un composant haut de gamme avait été installé. Le même principe s'applique au stockage de batteries. La détection de gaz doit être liée à la ventilation, à l'alarme et à la logique d'arrêt, et non traitée comme un dispositif d'alerte autonome.
L'hydrogène est léger et a tendance à s'accumuler en haut d'un récipient. La vapeur de solvant peut être plus lourde et peut former des accumulations en bas. Un seul détecteur à hauteur de respiration ne verra pas les deux. La réponse pratique consiste en une détection multi-niveaux plus une réponse définie : à quelle concentration le système CVC augmente-t-il sa puissance, à quelle concentration le circuit de la batterie s'isole-t-il, et à quelle concentration le récipient ventile-t-il ou supprime-t-il. Ces seuils doivent faire partie du scénario de contrôle. Si votre programme dispose d'une interface de détection de gaz qui doit être interverrouillée avec les contrôles principaux, confirmez la séquence d'alarme et d'arrêt avant que la conception du panneau de contrôle ne soit figée.
Si le BESS fait partie d'une livraison EPC plus large, <Spécification d'équipements électriques antidéflagrants pour projets EPC : Sécurité et conformité> explique comment la documentation du package et la division des responsabilités doivent être gérées entre les scopes électrique, instrumentation et mécanique.
Comment les enceintes anti-explosion et les presse-étoupes fonctionnent-ils dans les environnements de stockage de batteries ?
Les environnements de stockage de batteries sont mécaniquement difficiles même avant tout incendie. Les cycles thermiques jour et nuit font bouger les boulons des enceintes, les joints de bride et les seals d'entrée de câble. Une enceinte antifeu doit être aussi bonne que l'état de l'écart, donc les surfaces usinées plates et les fixations doivent rester sans corrosion et bien serrées. Dans les zones côtières ou humides, l'aluminium peut corroder s'il n'est pas protégé, et le GRP ou l'acier inoxydable peuvent être de meilleurs matériaux pour les boîtes de terminaison et les panneaux de distribution.
Il en va de même pour les presse-étoupes. Un presse-étoupe de la série DQM-III/II possède une classification IP66 et une large plage de températures, mais il ne conserve sa protection que si le diamètre extérieur du câble et le blindage correspondent à la spécification du presse-étoupe. Lorsqu'il y a plusieurs câbles dans une boîte de terminaison, la plaque d'entrée doit être conçue pour que aucun presse-étoupe ne soit désaligné. Dans un conteneur qui vibre avec l'onduleur ou le système de refroidissement, un presse-étoupe mal ajusté devient un point d'entrée de gaz bien avant que quelqu'un ne le remarque.
Une approche centrée sur le cas facilite cela. Dans le projet Tilenga en Ouganda, les systèmes d'éclairage et électriques anti-explosion devaient rester fiables dans des conditions extrêmes alors que le périmètre se déplaçait à travers des puits, une installation de traitement centrale et des pipelines. L'équipement a survécu parce que le package a été spécifié pour l'environnement avant l'installation, et non ajusté après les réclamations sur site. Le stockage de batteries mérite la même discipline.
Les BESS containerisés dans des endroits à haute température ambiante repoussent les hypothèses de refroidissement au-delà d'une salle électrique standard. <Climatisation antidéflagrante pour 50°C : Solutions pour températures extrêmes> couvre la conception à 50°C d'ambiance et explique pourquoi la capacité de refroidissement doit être fixée avant la sélection de la classe thermique de l'enceinte.
Que doit inclure un package d'équipement anti-explosion pour stockage d'énergie par batterie avant expédition ?
Un package électrique BESS ne doit être accepté que contre un dossier de documents correspondant au matériel réel. Les documents principaux sont le certificat IECEx ou ATEX pour chaque modèle, le calendrier du produit avec ses ratings, un calendrier des bornes et des presse-étoupes, et les rapports de test pour les armoires assemblées si plusieurs dispositifs sont intégrés dans un panneau de distribution. Si un certificat est marqué pour un filetage d'entrée de câble différent de celui livré, le package n'est pas acceptable.
Vérifications supplémentaires avant l'expédition : vérifier la classe de température et le groupe de gaz sur la plaque signalétique, vérifier la protection contre l'intrusion et la classe de corrosion pour toutes les enceintes extérieures, et confirmer les dessins de levage et d'insertion pour les panneaux montés en conteneur. Un package de stockage de batteries peut inclure des équipements industriels courants tels que des onduleurs, chargeurs et ensembles de barres omnibus. La protection contre l'explosion s'applique généralement aux enceintes de terrain, éclairage, caméras, stations de contrôle locales et dispositifs d'entrée de câble, pas à chaque composant de la chaîne de valeur. La revue d'acceptation doit rendre cette limite explicite.
Pour un package alimentant un projet EPC plus large, la demande doit inclure la chimie de la batterie, le plan général du conteneur, le schéma unifilaire et le calendrier des câbles. Les ingénieurs vérifient ensuite si chaque enceinte antifeu ou à sécurité accrue dispose de suffisamment de volume interne, si la charge de refroidissement est déjà couverte, et si le système de mise à la terre du client correspond aux plots de mise à la terre internes/externes. Omettre l'un de ces éléments conduit à une offre adaptée au prix mais pas au site.
L'approvisionnement en stockage d'énergie par batterie échoue lorsque l'équipement est traité comme un achat en catalogue. La dernière vérification consiste à s'assurer que le groupe de gaz, l'agencement du circuit DC, la capacité de refroidissement et la documentation d'acceptation sont alignés avant de s'engager financièrement. Les ingénieurs de Warom Technology peuvent examiner le schéma unifilaire préliminaire, la chimie des cellules et la disposition du conteneur, et confirmer l'équipement ex requis, le matériau de l'enceinte et les entrées de câble. Envoyez ces documents à gm*@***om.com ou appelez le +86 21 39977076 / +86 21 39972657. Partagez d'abord la chimie de la batterie et le plan général du conteneur, et demandez spécifiquement si votre calendrier de bornes et de presse-étoupes est sûr pour les scénarios de libération de gaz attendus.
Que demandent les équipes d'approvisionnement concernant l'équipement anti-explosion pour stockage de batteries ?
Chaque conteneur de stockage de batteries doit-il disposer d'un équipement anti-explosion complet ?
Non. Le risque provient de la libération anormale de gaz, pas du fonctionnement normal. Si le système CVC maintient le conteneur en dessous de la limite inflammable dans tous les scénarios de défaillance définis, l'intérieur peut rester non classifié. Chaque emplacement d'équipement doit toujours faire l'objet d'une évaluation documentée des zones dangereuses. Sans cette évaluation, utiliser des enceintes industrielles ordinaires et des presse-étoupes n'est qu'une supposition, et un événement de gaz inflammable est trop tard pour corriger votre erreur.
Pouvons-nous utiliser un équipement Zone 1 qui porte également des classifications poussière pour le stockage de batteries ?
Seulement si la spécification exige réellement la gestion de la poussière. De nombreux fournisseurs proposent des classifications doubles pour les gaz et la poussière, par exemple Zone 1 et Zone 21, car un site peut se situer près de poussières combustibles provenant de la fabrication ou de la construction de salles d'inverseurs. La classification supplémentaire est inoffensive, mais elle ne remplace pas la vérification du groupe de gaz. Si le BESS est installé à proximité de poussières de charbon ou de biomasse, un équipement à double classification est judicieux. Sinon, cela n'ajoute pas grand-chose au-delà du coût.
Qu'est-ce qui importe le plus, la classification IP ou la certification Ex ?
La certification Ex passe en premier. IP66 n'est pas une méthode de protection contre les explosions. IP66 empêche l'eau et la poussière d'entrer, tandis que Ex d ou Ex e contient ou limite l'énergie d'ignition à l'intérieur. Un boîtier étanche avec IP66 mais sans certification n'est toujours pas acceptable lorsqu'une atmosphère inflammable peut se produire. Les emballages BESS doivent exiger les deux : la marque Ex appropriée pour la zone et le groupe de gaz, ainsi que IP66 ou mieux pour un service en extérieur. L'un sans l'autre laisse une voie de défaillance différente ouverte.
Comment vérifions-nous les certificats avant la livraison ?
Je demande aux fournisseurs d'envoyer le numéro de certificat, pas la première page du certificat. Le numéro peut être vérifié auprès de l'organisme émetteur, comme IECEx ou ATEX, et doit correspondre à la plaque signalétique de chaque article. Nous exigeons également la tension nominale, le courant, le groupe de gaz, la classe de température et la forme du filetage d'entrée du câble dans la documentation livrée. Si l'un de ces éléments ne correspond pas, il s'agit d'une défaillance de la documentation, pas simplement d'un problème administratif. Partagez votre liste d'approvisionnement avec gm*@***om.com et nous pouvons vérifier les exigences de marquage par rapport à votre planning d'équipement.
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Avec plus d'une décennie d'expérience, il est ingénieur électricien explosion-proof chevronné spécialisé dans la conception et la fabrication de produits de sécurité et anti-explosion. Il possède une expertise approfondie dans des domaines clés tels que les systèmes antiprédétection d'explosion, l'éclairage nucléaire, la sécurité maritime, la protection contre les incendies et les systèmes de contrôle intelligents. Chez Warom Technology Incorporated Company, il occupe des postes de direction doubles en tant que Directeur adjoint de l'ingénierie pour les affaires internationales et Chef du département international R&D, où il supervise les initiatives de R&D et assure la livraison précise des documents de conception pour les projets internationaux. Engagé dans l'amélioration de la sécurité industrielle mondiale, il se concentre sur la traduction de technologies complexes en solutions pratiques, aidant les clients à mettre en œuvre des systèmes de contrôle plus sûrs, plus intelligents et plus fiables dans le monde.
Qi Lingyi