Assurer la sécurité incendie dans les SSÉB

Solutions de pointe en matière de protection contre les incendies

L’évolution des technologies de sécurité EVLO

Alors que les sources d’énergie éolienne et solaire continuent de se développer, les systèmes de stockage d’énergie à grande échelle sont devenus essentiels pour assurer un approvisionnement fiable en électricité propre aux résidences, aux collectivités et aux entreprises. La haute densité énergétique et la longue durée de vie des batteries au lithium en font un choix intéressant pour les services publics qui souhaitent stocker ces ressources renouvelables.

Cependant, bien que nous considérions notre chimie de batterie au lithium-fer phosphate (LFP) comme plus sécuritaire que d’autres, aucune batterie n’est parfaite et l’emballement thermique peut, dans de rares cas, entraîner des incendies ou des explosions. C’est pourquoi les précautions de sécurité sont primordiales lors de la conception des systèmes de stockage d’énergie par batterie (SSÉB). Les organismes de certification tels que UL et NFPA élèvent également les normes de sécurité des batteries au profit de l’industrie.

En tant que filiale d’Hydro-Québec, les ingénieurs d’EVLO sont parfaitement conscients des besoins des services publics en matière de sécurité des SSÉB. Nous avons mis au point un système unique de caractéristiques techniques de sécurité à tous les niveaux : module, armoire et enceinte. Nos mécanismes de sécurité limitent le risque d’emballement thermique et, si un tel événement devait se produire, garantissent que la propagation thermique sera réduite au minimum et que l’événement sera contenu.

Sécurité des services publics, par des professionnels des services publics

Les SSÉB d’EVLO sont conçus par des ingénieurs expérimentés pour répondre aux exigences des services publics. Nos ingénieurs utilisent non seulement plusieurs simulations pour créer des modèles précis d’émissions de gaz pendant l’emballement thermique, ils testent également ces conceptions sur le terrain. Comme le comportement de la batterie lors d’un incendie varie considérablement, ils utilisent ces modèles pour concevoir des mesures d’atténuation pour une grande variété de scénarios.

En collaboration avec de nombreuses sociétés de sécurité indépendantes et mondialement respectées, nous effectuons des analyses complètes et approfondies afin de renforcer la validation et la confiance dans notre quête de création du SSÉB le plus sécuritaire.

Mesures d’atténuation des incendies à chaque niveau

Unique dans l’industrie des batteries, le SSÉB de nouvelle génération d’EVLO comporte des mécanismes de protection contre les incendies à tous les niveaux : module, armoire, tiroir et enceinte.

Au niveau des modules, des barrières thermiques sont installées entre les cellules pour ralentir et empêcher la propagation aux cellules voisines.

Chaque tiroir contient jusqu’à six modules. Des pare-feu entre les modules limitent les dommages causés par un seul module affecté en empêchant ainsi la surchauffe des modules adjacents.

Le tiroir comprend deux formes de protection contre l’incendie : deux barrières thermiques entre chaque tiroir et la disposition des tiroirs eux-mêmes. La conception crée un espace d’air entre chaque tiroir. En cas d’emballement thermique, cet espace fonctionne comme une cheminée en fournissant un chemin pour la libération de gaz évitant le contact avec les modules à proximité et limitant ainsi l’augmentation de la température sur les modules voisins.

Au niveau de l’enceinte, des capteurs surveillent et détectent l’hydrogène, la fumée et la température du module, ainsi que des panneaux de ventilation exclusifs. Une fois que ces capteurs détectent l’excès de chaleur, de fumée et d’hydrogène, ils déclenchent le plan d’atténuation actif : le système CVAC passe en mode économiseur et force l’air frais de l’extérieur à entrer dans l’enceinte. Simultanément, les évents s’ouvrent pour libérer le gaz chaud de l’enceinte.

Ce système fonctionne même en cas de coupure de courant, car les panneaux de ventilation sont dotés d’un mécanisme de sécurité. Dans ces conditions, la convection naturelle suffit à répondre aux exigences de performance de la norme NFPA 69.

Pourquoi nous avons choisi une approche à plusieurs niveaux de la sécurité-incendie

La raison pour laquelle nous avons choisi d’intégrer les approches de sécurité active et passive à notre conception du SSÉB est simple : garantir que nos SSÉB soient aussi sécuritaires que possible.

Les conceptions d’atténuation d’incendie des systèmes de stockage d’énergie par batteries sont régies par la NFPA 855, qui approuve deux options en matière de gestion de l’emballement thermique. La NFPA 69 décrit des approches actives comme la nôtre, dans lesquelles la conception en forme de cheminée et les panneaux de ventilation permettent la libération de gaz. NFPA 68 décrit une approche passive qui inclut des panneaux de déflagration sur l’enceinte.

Les panneaux de déflagration sont des panneaux de métal qui s’ouvrent et libèrent la pression en cas d’explosion. Cette méthode exige que la conception de l’enceinte résiste à l’accumulation de pression initiale, ce qui finit par déchirer le panneau de déflagration et libère la pression. Le processus permet toujours une explosion, ce qui empêche de tester une unité individuelle (puisque le processus détruirait cette unité). La destruction qui en résulte fait qu’il est impossible de garantir que cette méthode fonctionnera comme prévu pour chaque unité.

Ces inconvénients nous ont conduit à baser notre approche d’atténuation des incendies sur la norme NFPA 69, qui utilise des capteurs, permet le test de chaque unité et est conçue pour prévenir les explosions. Notre approche va également au-delà des exigences de la norme NFPA 69, car nous ajoutons des éléments d’atténuation passive des incendies en plus de nos stratégies actives. Ainsi, les panneaux de ventilation à sécurité intégrée s’ouvrent automatiquement pour libérer la pression même en cas de coupure de courant. C’est ce que nous appelons NFPA 69++.

Notre conception d’atténuation des incendies offre également une flexibilité en fonction des différentes préférences et des exigences des utilisateurs. Par exemple, certains peuvent avoir besoin de capteurs supplémentaires, tandis que d’autres peuvent vouloir un type de capteur différent selon leur climat ou leurs besoins. Nos ingénieurs peuvent les adapter aux normes de sécurité les plus strictes.

Le test de prévention des incendies le plus complet possible pour des SSÉB

Comme tous les SSÉB réputés, nos systèmes de nouvelle génération sont testés selon la procédure UL 9540A ⎼ mais nous allons bien au-delà des exigences minimales pour garantir la sécurité de nos batteries.

La procédure de test UL9 540A comprend un ensemble de tests pour chaque niveau du système : cellule, module, unité et système. Aujourd’hui, les systèmes à batteries lithium-ion doivent passer le test au niveau de l’unité au minimum. Toutefois, ce niveau ne fournit pas une validation technique complète, car il ne teste pas toutes les caractéristiques de sécurité qui doivent être mises en œuvre pour répondre aux exigences des normes NFPA 855, sections 68 et 69.

Les tests effectués uniquement jusqu’au niveau de l’unité ne reflètent pas non plus tous les aspects des conditions réelles dans une enceinte de SSÉB. Le système de sécurité incendie d’un SSÉB dépend des relations entre la cellule, le module, l’enceinte, le matériel de détection et le logiciel d’atténuation. C’est pourquoi nous avons mis au point notre propre plan de validation technique, qui consiste en un essai d’incendie à grande échelle sur une enceinte entièrement fonctionnelle, conformément aux directives UL 9540A au niveau du système. Cet essai valide les performances ainsi que les modes d’allumage actifs, passifs et au gaz.

Pour nous, les tests UL 9540A ne sont qu’une partie du plan de validation technique complet que nous fournissons pour nos produits. Le test de l’ensemble du système dans des conditions réelles garantit que nos mesures d’atténuation des incendies fonctionnent de manière fiable sur les sites de nos clients, quelles que soient les circonstances.

Augmenter la sécurité des pompiers grâce à la résolution des incendies à distance

Dans la plupart des cas, nos stratégies d’atténuation permettent de mettre fin à l’emballement thermique en évacuant les gaz via des panneaux de ventilation. L’incendie se résout sans qu’il soit nécessaire de recourir à des agents d’extinction comme de l’eau, et les opérateurs peuvent alors remplacer le module et le fusible pour retrouver un système fonctionnel.

Avec cette solution, les pompiers ne sont généralement pas nécessaires sur place car le feu est entièrement maîtrisé.

Toutefois, pour offrir une flexibilité maximale dans les mesures de sécurité, nous proposons également un système de tuyaux pour une extinction automatique à eau sous air en option à l’intérieur de l’enceinte. Ces tuyaux permettent aux pompiers de se brancher à la connexion du service d’incendie située à l’écart de l’enceinte. Une fois l’eau raccordée, elle se propage suffisamment dans l’enceinte sans l’inonder. Cela limite l’augmentation de la température et empêche l’incendie de se propager dans les enceintes à proximité. Si les clients veulent des mesures supplémentaires, cette option de tuyaux offre une couche supplémentaire de sécurité en permettant aux premiers répondants de faire face aux incendies hors de contrôle tout en gardant une distance garantissant leur sécurité.

Des SSÉB qui placent la sécurité au premier plan

De la conception des produits jusqu’aux tests et aux performances, nous nous sommes assurés de rendre les SSÉB d’EVLO les plus sécuritaires possibles. Conçus par des ingénieurs possédant une vaste expérience dans les environnements de services publics et la conception de modules, nos systèmes intègrent des mesures de prévention des risques d’incendies personnalisées, du module jusqu’à l’enceinte. En plus des mesures d’atténuation actives qui dépassent les exigences de la NFPA 69, nous avons inclus des mesures passives qui fonctionnent même en cas de perte du courant auxiliaire. Des tests approfondis sur le terrain, y compris une validation technique complète, permettent de s’assurer que les solutions de SSÉB d’EVLO offrent un niveau de sécurité et de fiabilité inégalé pour nos clients.

À propos de l'auteur

Éric Latulipe

Ingénieur Mécanique

Eric Latulipe a joint EVLO en 2020 en tant qu’ingénieur mécanicien. À ce titre, il joue également le rôle d’expert en présentant les derniers produits EVLO. Auparavant, Eric a travaillé pour Pratt & Whitney et Dana TM4, où il a acquis une expérience précieuse dans le domaine des technologies électriques et hybrides. Au cours de sa carrière, il a collaboré à plusieurs projets internationaux. Animé d’un vif intérêt pour l’innovation, en particulier pour les caractéristiques de sécurité du stockage de l’énergie, il est un gestionnaire de projet, un négociateur et un chef d’équipe accompli. L’expertise, la créativité et les capacités de résolution de problèmes d’Eric sont les fondements de son travail. La liste de ses réalisations est longue, et il est notamment titulaire de 15 brevets.