Bezpieczeństwo musi wyprzedzać technologię
Ze st. bryg. dr. hab. inż. Pawłem Janikiem, dyrektorem CNBOP-PIB, rozmawiała Katarzyna Mazur
Wielkoskalowe magazyny energii przestają być technologią przyszłości – stają się strategicznym elementem współczesnego systemu energetycznego. Co ta zmiana oznacza z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego?
Wraz z dynamicznym rozwojem magazynów energii rośnie potrzeba tworzenia spójnych zasad ich bezpieczeństwa pożarowego. BESS stają się coraz ważniejszym elementem infrastruktury energetycznej, dlatego kwestie ich bezpieczeństwa wymagają podejścia systemowego. Wielkoskalowy magazyn stanowi znaczny zasób energii, która w przypadku awarii może zostać uwolniona w sposób niekontrolowany. Wraz ze wzrostem skali instalacji może wzrastać również skala potencjalnego zagrożenia i jego skutków.
Dlaczego wielkoskalowego magazynu energii nie można traktować po prostu jako kolejnej instalacji energetycznej? Co jest specyficznego w technologii BESS i jakie nowe wyzwania stawia ona przed systemem ochrony przeciwpożarowej?
BESS jest systemem złożonym, wyposażonym m.in. w baterie litowo-jonowe, których specyfiką jest możliwość wystąpienia zjawiska ucieczki termicznej/niestabilności termicznej (ang. thermal runaway), czyli niekontrolowanego wzrostu temperatury ogniwa.
W określonych warunkach może ono doprowadzić do uszkodzenia kolejnych ogniw i rozwoju zdarzenia. Towarzyszyć temu może wydzielanie się palnych i toksycznych produktów rozkładu, zapłon gazów, rozwój pożaru wewnątrz trudno dostępnej obudowy czy ponowne nasilenie reakcji po pozornym opanowaniu sytuacji. Badania, m.in. te prowadzone w CNBOP-PIB, wskazują, że jedyną skuteczną metodą ograniczania propagacji pożaru jest chłodzenie strefy spalania z wykorzystaniem wodnych urządzeń przeciwpożarowych. Zastosowanie wody w przypadku instalacji BESS wymaga jednak uwzględnienia ryzyka porażenia prądem o wysokim napięciu oraz dużym natężeniu.
Wszystko to sprawia, że zapewnienie właściwego poziomu ochrony przeciwpożarowej BESS zarówno poprzez zaprojektowanie odpowiednich zabezpieczeń, jak i przygotowanie skutecznych działań ratowniczo-gaśniczych wiąże się z szeregiem wyzwań technicznych i organizacyjnych.
Niemniej, w mojej ocenie, jednym z podstawowych wyzwań, przed jakimi stają eksperci, jest dotarcie z wiedzą o przedmiotowym ryzyku do inwestorów i przyszłych użytkowników. Jeśli to nastąpi, nakłady na bezpieczeństwo pożarowe przestaną być postrzegane wyłącznie jako dodatkowy koszt czy bariera dla transformacji energetycznej. Odpowiednio zaprojektowane zabezpieczenia służą bowiem nie tylko ochronie ludzi i środowiska, ale również samej inwestycji i ciągłości jej funkcjonowania.
Jaką rolę w ograniczaniu ryzyka odgrywają decyzje podejmowane już na etapie lokalizacji, projektowania i przygotowania inwestycji?
Przeprowadzenie właściwej analizy i oceny poszczególnych rodzajów zagrożenia na etapie projektowania inwestycji jest kwestią kluczową. Na ten aspekt wskazują zarówno przepisy, m.in. rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2023/1542 w sprawie baterii i zużytych baterii… oraz Polska Norma PN-EN IEC 62 933-5-2 Systemy magazynowania energii elektrycznej (EES). Część 5.2: Wymagania w zakresie bezpieczeństwa dotyczące zintegrowanych z siecią systemów EES. Systemy elektrochemiczne.
Właściwe zlokalizowanie poszczególnych jednostek magazynowych, zależne od rodzaju zastosowanych baterii, ich obudowy oraz zastosowanych systemów zabezpieczeń, ma istotne znaczenie w kontekście ograniczenia potencjalnych skutków awarii i minimalizacji ewentualnych strat, nie tylko pożarowych.
Rynek magazynów energii rozwija się bardzo szybko, a sama technologia również się zmienia. Jak w takich warunkach tworzyć zasady bezpieczeństwa, które będą nadążały za technologią, a jednocześnie będą oparte na badaniach, wiedzy i doświadczeniu, a nie na założeniach czy intuicji?
Pierwszym z warunków bezpieczeństwa nowych technologii jest uwzględnianie zagrożeń, jakie mogą one stwarzać, już na etapie prac rozwojowych. Czy tak się dzieje w przypadku magazynów energii? Mam w tym zakresie pewne wątpliwości. Oczywiście ich producenci, w świetle wymagań przywołanego w poprzednim punkcie rozporządzenia UE, są zobowiązani do przeprowadzania szeregu testów bezpieczeństwa, niemniej nie przewidziano w tym procesie obligatoryjnego udziału niezależnej strony trzeciej. Porównując to do kwestii finansowych, to tak jakby w procesie sprawozdawczości finansowej pominąć udział biegłych rewidentów.
Drugim z kluczowych czynników warunkujących bezpieczeństwo BESS jest systematyczne prowadzenie analiz i ocen zagrożeń. W warunkach dynamicznie zmieniających się rozwiązań konstrukcyjnych nie należy oczekiwać pojawienia się szczegółowych regulacji prawnych. Dlatego tak istotna jest wszechstronna i wnikliwa analiza konkretnego projektowanego rozwiązania, przeprowadzona przez kompetentny zespół ekspertów. Pozwala ona wypracować rozwiązania uwzględniające potrzeby i wymagania różnych uczestników procesu inwestycyjnego – inwestora, kredytodawcy, ubezpieczyciela, a także organów i służb odpowiedzialnych za zapewnienie bezpieczeństwa osób, mienia i środowiska.
W przypadkach, w których dostępna wiedza techniczna nie pozwala na wystarczająco wiarygodną ocenę ryzyka, zasadne jest przeprowadzenie odpowiednich badań laboratoryjnych lub testów w większej skali. Koszty takich testów będą nieporównywalnie niższe od potencjalnych strat wynikających z niedostatecznego rozpoznania ryzyka, zwłaszcza w przypadku pożaru obejmującego kilka kontenerów w magazynie wielkoskalowym.
Czy Polska może po prostu przejąć rozwiązania dotyczące bezpieczeństwa BESS wypracowane w innych krajach, czy potrzebujemy własnego podejścia – uwzględniającego nasze warunki, doświadczenia służb, system prawny i specyfikę krajowego rynku energetycznego?
Zasadnicze ramy rozwiązań w zakresie wymagań bezpieczeństwa baterii są określone na poziomie Unii Europejskiej. Mam tu na myśli przywoływane już kilkukrotnie rozporządzenie 2023/1542, obowiązujące wprost w poszczególnych krajach członkowskich. W gestii poszczególnych państw pozostają natomiast kwestie m.in. wyznaczenia właściwych organów oraz określenia procedur służących zapewnieniu skutecznego stosowania i egzekwowania jego przepisów.
Konieczne jest zatem wypracowanie rozwiązań krajowych uwzględniających specyfikę danego systemu prawnego i administracyjnego oraz uwarunkowania gospodarcze. Nie oznacza to oczywiście tworzenia tych rozwiązań w oderwaniu od doświadczeń innych państw. Przeciwnie, powinniśmy korzystać z wiedzy technicznej publikowanej w standardach i innych opracowaniach technicznych, np. normach EN czy NFPA.
Bezpieczeństwo ma również wymiar ekonomiczny. Czy można dziś powiedzieć, że odpowiednie standardy bezpieczeństwa są nie tylko kwestią ochrony życia, zdrowia i środowiska, lecz także warunkiem ograniczania ryzyka inwestycyjnego, kosztów awarii i budowania zaufania do rozwijającego się rynku BESS?
Z punktu widzenia Państwowej Straży Pożarnej, realizującej zadania ustawowe, priorytetem pozostaje przede wszystkim ochrona życia i zdrowia ludzi. W tym zakresie trudno mówić o kompromisach. Innymi słowy, tam, gdzie to zagrożenie występuje, np. w budynkach mieszkalnych, dążymy do wprowadzenia odpowiednich regulacji prawnych, nawet jeśli towarzyszą temu słowa sprzeciwu płynące ze strony branży magazynowej.
W przypadku wielkoskalowych magazynów energii dyskusja o bezpieczeństwie ma znacznie szerszy kontekst. Należy mieć świadomość, że duży pożar wieloskalowego BESS pracującego w krajowym systemie elektroenergetycznym może powodować nie tylko znaczne straty bezpośrednie, lecz także wielokrotnie wyższe straty pośrednie, związane z przerwaniem ciągłości procesu technologicznego. A przecież mówimy tutaj o procesie zapewnienia dostaw energii, czyli jednej z kluczowych usług rozpatrywanych pod kątem ochrony infrastruktury krytycznej.
Przygotowanie zasad bezpieczeństwa wymaga połączenia różnych kompetencji – od wiedzy badawczej i doświadczeń straży pożarnej po praktykę inwestorów, projektantów, operatorów i producentów. Dlaczego dialog tych środowisk jest tak ważny?
Jak wspomniałem już wcześniej, wypracowanie optymalnych rozwiązań w zakresie bezpieczeństwa BESS wymaga przeprowadzenia wszechstronnej analizy i oceny zagrożeń. Z tego względu konieczne jest zaangażowanie w ten proces wszystkich interesariuszy. Jestem przekonany, że połączenie wiedzy i doświadczenia ekspertów reprezentujących różne środowiska pozwoli wypracować odpowiedni poziom zabezpieczeń przeciwpożarowych.
Choć zastosowanie wspomnianych zabezpieczeń może wiązać się z nieco wyższymi kosztami na początku inwestycji, w dłuższej perspektywie, dzięki ograniczeniu ryzyka wystąpienia pożaru i skali potencjalnych skutków, może przyczynić się do zwiększenia bezpieczeństwa i efektywności ekonomicznej całego sektora magazynowania energii.
Taki cel postawili sobie eksperci CNBOP-PIB i Polskiego Stowarzyszenia Magazynowania Energii, wspólnie opracowując ramy bezpieczeństwa pożarowego wielkoskalowych magazynów energii.
Wspomniane prace rozpoczęto od wnikliwej analizy zjawisk fizykochemicznych, które mogą zachodzić w poszczególnych rodzajach baterii oraz oceny skuteczności działania różnych urządzeń zabezpieczających. Na tej podstawie zamierzamy sformułować wytyczne za-
wierające rekomendacje, które będą mogły stanowić wspólny punkt odniesienia dla inwestorów, projektantów oraz pozostałych uczestników rynku i wspierać ich w podejmowaniu świadomych decyzji dotyczących bezpieczeństwa realizowanych inwestycji.
