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Les systèmes de stockage d'énergie par batterie et le risque croissant d'emballement thermique

Le stockage d’énergie et les batteries rechargeables sont essentiels pour libérer le potentiel des énergies renouvelables. Comme nous l’avons mentionné dans l’article précédent, les batteries au lithium-ion facilitent déjà l’intégration des sources d’énergie renouvelable au réseau électrique.
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Par Chris Taylor , 

Partner, Marsh

07/21/2021 · Lecture de 6 minutes

Le stockage d’énergie et les batteries rechargeables sont essentiels pour libérer le potentiel des énergies renouvelables. Comme nous l’avons mentionné dans l’article précédent, les batteries au lithium-ion facilitent déjà l’intégration des sources d’énergie renouvelable au réseau électrique. C’est un domaine en évolution rapide et, comme dans toutes les technologies en développement, certaines tendances et certains pièges commencent à émerger. Les incendies causés par les emballements thermiques, qui font partie des risques constatés, provoquent des pertes importantes dans le secteur et des décès tragiques dans certains cas. Dans ce billet, nous explorerons le problème des incendies causés par les batteries et discuterons des stratégies d’atténuation possibles.

Les batteries ont toujours été importantes dans notre vie. Elles assurent le fonctionnement de nos ordinateurs portables et de nos téléphones et, maintenant, elles alimentent nos voitures. Ces petites batteries (comme les batteries au nickel-cadmium et au lithium-ion) sont assez robustes et ont une énergie et une durée limitées. Les systèmes de stockage d’énergie par batterie (SSEB) sont des batteries déployées à plus grande échelle, qui ont assez de puissance et de capacité pour fournir un stockage significatif d’énergie pour les réseaux de distribution. Un SSEB peut constituer un système autonome installé près de charges et d’infrastructures de transport d’énergie, ou être intégré à des sources d’énergie renouvelable ou à d’autres installations de production d’énergie. Les projets SSEB sont souvent déployés pour résoudre le problème de stockage d’énergie dans les zones éloignées qui ne sont pas connectées au réseau, et ce, dans le but de réduire la dépendance aux génératrices diesel. 

Lorsqu’une grande quantité d’énergie est stockée – qu’elle soit sous une forme traditionnelle de liquide ou de gaz ou dans des batteries – un risque de libération incontrôlée d’énergie se présente et peut provoquer un incendie ou une explosion. Dans les batteries, l’emballement thermique décrit une réaction en chaîne au cours de laquelle une batterie endommagée commence à libérer de l’énergie sous forme de chaleur, entraînant d’autres dommages et une boucle de rétroaction qui entraîne un réchauffement rapide. La chaleur générée peut alors provoquer un incendie si elle n’est pas contrôlée. Le refroidissement rapide des cellules touchées est le seul processus qui arrête l’emballement thermique. L’autre approche consiste à séparer tout simplement le module de batterie affecté et à permettre à la réaction d’atteindre sa fin destructrice dans un endroit sécuritaire.

Figure 1 : Boucle de rétroaction de l’emballement thermique.

Notez que même si l’incendie ne s’est pas produit, l’emballement thermique est capable de dégager à lui seul assez de chaleur pour endommager les cellules adjacentes et propager la réaction. Par conséquent, la gestion thermique, la suppression des incendies et la disposition physique visant à isoler les batteries les unes des autres sont tous des éléments essentiels pour protéger une installation de SSEB au cas où un emballement thermique survient, même dans une seule cellule.

Au cours des dernières années, d’importants incendies de batterie se sont produits dans presque tous les territoires où des SSEB ont été déployés. En Corée du Sud, par exemple, plusieurs incendies destructeurs se sont produits entre 2017 et 2019. Le gouvernement a mené par la suite des enquêtes et a ordonné de fermer certaines unités et de limiter les taux de charge des autres installations de SSEB à travers le pays. Cependant, en dépit des changements imposés par le gouvernement, d’autres incendies ont eu lieu. Par ailleurs, des incendies de SSEB survenus ailleurs dans le monde, comme en Europe, en Australie et en Amérique du Nord, ont permis de constater que ce mode de défaillance n’est pas unique à un fabricant ou à une conception en particulier, mais que le danger est inhérent à cette technologie et que d’autres mécanismes d’atténuation des risques sont requis. 

D’après nos observations, la majorité des incendies sont causés par les facteurs suivants :

  • Régulation de température 

  • Défauts inhérents aux cellules

  • Dommages survenus pendant la construction  

  • Dommages survenus pendant le transport

  • Exploitation de SSEB hors des paramètres prescrits (température, taux de charge, état de charge, etc.) 

  • Dommages causés par une négligence opérationnelle

La fréquence et la gravité des incidents montrent clairement que l’emballement thermique et les incendies de batterie constituent des risques graves que les propriétaires, les opérateurs et les constructeurs de SSEB doivent gérer de façon proactive. Pour chaque projet, la conception des SSEB nécessite une approche globale. Les batteries doivent être protégées dès leur sortie de l’usine par une approche de tolérance zéro en ce qui concerne les imperfections ainsi que toute utilisation abusive, de leur transport initial à leur exploitation à des fins commerciales. Les systèmes de gestion des batteries doivent être sophistiqués et surveillés et ils doivent inclure des temps de réponse rapides. Pour atténuer les dommages dans le cas d’un emballement thermique, il est essentiel d’avoir des dispositifs de détection de gaz, de prévention des explosions, de détection et de suppression des incendies ainsi qu’un plan d’intervention d’urgence robuste. Dans les emplacements où la température est plus élevée, il est également impératif de mettre en place l’alimentation des systèmes avant la construction pour s’assurer du bon fonctionnement des systèmes de refroidissement afin d’éviter les incidents thermiques avec les systèmes fixes et qui ne fonctionnent pas. 

Un certain nombre de nouvelles normes récemment révisées s’appliquent à la conception et au déploiement des SSEB. Toutefois, la technologie et le secteur continuent d’avancer rapidement et des innovations sont constamment apportées pour augmenter la valeur et la sécurité des projets. Nous croyons que les normes continueront probablement d’évoluer grâce à ce que nous apprenons des événements survenus et à ce que nous comprenons des modes de défaillance dans le secteur. Les assureurs aborderont avec plus de confiance les projets SSEB construits conformément aux normes les plus récentes. Bien que la vérification d’une installation afin de garantir une assurabilité à long terme puisse s’avérer difficile dans cet environnement, une approche globale qui couvre tous les aspects de la conception pourra être fructueuse.

Un récent sondage mené par Marsh a révélé que les assureurs des installations SSEB étaient intéressés en premier lieu par les mesures de protection contre les incendies et de détection de gaz puis par l’espace entre les enceintes de batteries. Pour évaluer les interventions d’urgence, les souscripteurs recherchent des preuves d’un dialogue détaillé avec les services d’urgence et des protocoles écrits pour les incidents (plans pré-incendie documentés). En fin de compte, il est essentiel que vous vous entreteniez rapidement avec votre conseiller en gestion de risques pour veiller à ce que votre projet soit bien protégé, sécuritaire, fiable et bien positionné pour bénéficier d’un placement d’assurances concurrentiel pour la durée de sa vie. Marsh dispose d’un réseau mondial de spécialistes en ingénierie possédant une expérience particulière en systèmes de stockage d’énergie par batterie et pouvant accompagner nos clients lorsqu’ils prennent des décisions de conception complexes et nuancées. 

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