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Systèmes d'extinction d'incendie pour les systèmes de stockage d'énergie (ESS) : Assurer la sécurité et la protection

Étude d'incendie sur les systèmes de stockage d'énergie

A propos du rapport UL 9540A de l'ESS

UL 9540A est une norme d'essai élaborée par Underwriters Laboratories (UL), un organisme mondial de certification de la sécurité. Elle se concentre spécifiquement sur la sécurité des systèmes de stockage d'énergie (ESS), y compris les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS). La norme établit des critères et des procédures d'essai rigoureux pour évaluer la sécurité, les performances et la fiabilité de ces systèmes.

Objectif du test UL 9540A : L'objectif principal des tests UL 9540A est de garantir que les systèmes de stockage d'énergie sont sûrs, fiables et capables de gérer les risques potentiels. Les tests sont conçus pour identifier les risques potentiels, tels que l'emballement thermique, l'explosion, l'incendie et les défaillances électriques, qui peuvent être déclenchés par des facteurs internes ou externes.

Procédures de test UL 9540A : Les procédures d'essai de la norme UL 9540A couvrent divers aspects d'un système de stockage d'énergie, notamment les modules de batterie, les packs de batterie, les systèmes de gestion thermique et les contrôles de sécurité.

Voici quelques-uns des principaux tests effectués :

Test de propagation thermique : Ce test évalue la capacité du système à empêcher l'emballement thermique d'un élément de la batterie de se propager aux éléments ou modules adjacents.
Essai de surcharge : L'objectif de cet essai est d'évaluer la réaction du système de stockage d'énergie à une surcharge, afin de s'assurer qu'elle n'entraîne pas de défaillance catastrophique.
Essai d'écrasement : Ce test détermine l'intégrité structurelle du système en le soumettant à des contraintes mécaniques, simulant des événements accidentels potentiels.
Essai de court-circuit : il examine la réaction du système à un court-circuit et vérifie sa capacité à gérer de telles situations en toute sécurité.
Essai d'exposition au feu : Ce test évalue les performances du système en cas d'incendie extérieur, en s'assurant qu'il n'aggrave pas la situation ou ne contribue pas à la propagation de l'incendie.

Crédits images par UL Underwriters laboratories

Ce rapport présente les résultats des expériences menées par UL Fire Research and Development. L'objectif de ces expériences était de recueillir des données sur les risques d'incendie et de déflagration associés à l'emballement thermique et à sa propagation dans les systèmes de stockage d'énergie (ESS).

La norme d'essai UL 9540A a été utilisée pour évaluer systématiquement l'emballement et la propagation thermique dans les systèmes de stockage d'énergie à différents niveaux, notamment la cellule, le module, l'unité et l'installation. Les informations obtenues grâce à ces essais peuvent être utilisées pour concevoir des systèmes de protection contre les incendies et les explosions afin d'assurer la sécurité de l'emplacement et de l'installation des systèmes de stockage d'énergie.

Au cours des expériences, outre les instruments de mesure de la température, de la pression et des gaz placés à l'intérieur du conteneur, des moniteurs de gaz portables des services d'incendie ont été placés à l'intérieur et à l'extérieur du conteneur de stockage. Ce positionnement avait pour but d'évaluer leur efficacité à détecter les sous-produits de l'emballement thermique et d'aider les pompiers à prendre des décisions quant à la taille de l'installation.

Imagerie thermique - Détecteurs de fumée et autres détections électriques

Ce type de détection peut présenter des défaillances, et il a été prouvé, par exemple, que la détection thermique peut ne pas fonctionner du tout à différents égards, comme la détermination de l'emplacement de l'incendie ou le fait de savoir s'il est déjà en phase d'extinction. Étant donné que les systèmes ESS contiennent de nombreux équipements électriques et électroniques, il est possible que les capteurs électriques ou électroniques soient endommagés, ce qui compromettrait le système de détection.

Système de détection pneumatique Termo de Protecfire

Les détecteurs SPY de Protecfire offrent une solution de détection robuste et fiable, car ils ne dépendent pas de l'alimentation électrique ou de tout autre équipement de soutien ; ils sont complètement indépendants. Les détecteurs SPY permettent une localisation précise de l'incendie, en déterminant exactement où il se trouve, car c'est le SPY installé à la source de l'incendie qui déclenchera l'alarme.

Détection thermique biphasée pour un système unique

Le système T-REX offre une solution avec deux seuils de température différents.

Phase 1 - Activation à basse température : Les détecteurs dont le seuil de température est le plus bas activent le système ARGON, ce qui peut être considéré comme une première extinction de l'incendie. Si l'incendie est éteint avec succès, les dommages sont minimisés et les risques adjacents sont réduits.

Phase 2 - Activation à des températures plus élevées : Dans ce cas, la progression du feu est vérifiée par l'augmentation des températures à l'intérieur de l'ESS. La deuxième série de détecteurs se déclenche et un autre agent d'extinction, le Tiborex Absolute combiné à de l'argon, entre en action. Ce mélange est dispersé sous forme de brouillard extrêmement fin pour refroidir l'objet en feu.

Crédits images par UL Underwriters laboratories

Prévenir l'embrasement, sauver des vies

L'embrasement est un phénomène qui se produit au cours d'un incendie lorsque la température et le rayonnement thermique à l'intérieur d'un espace clos atteignent un niveau critique, entraînant une inflammation rapide et généralisée de tous les matériaux combustibles présents dans la zone. Il s'agit d'un événement extrêmement dangereux et potentiellement mortel qui peut entraîner une escalade significative de l'incendie.

Au cours des premières phases d'un incendie, la chaleur dégagée par les matériaux en combustion augmente progressivement la température de l'environnement. À mesure que la température augmente, les objets présents dans l'espace commencent à atteindre leur point d'ignition et des gaz et des vapeurs inflammables sont libérés. Lorsque les conditions sont réunies, ces gaz et ces vapeurs peuvent s'enflammer simultanément, provoquant un embrasement général.

L'embrasement se caractérise par une explosion soudaine et intense de flammes qui engloutit tout l'espace. Il conduit à l'inflammation de tous les matériaux combustibles disponibles, y compris les meubles, les rideaux, les tapis et les autres éléments contenus dans la zone. L'incendie passe rapidement d'un feu localisé à un feu pleinement développé, les flammes se propageant rapidement et générant une chaleur extrême, une fumée épaisse et des gaz toxiques.

Plusieurs facteurs contribuent à l'apparition d'un embrasement généralisé :

Température : La température dans l'espace clos atteint un niveau critique, généralement autour de 1 100 à 1 200 degrés Fahrenheit (600 à 650 degrés Celsius).
Disponibilité de l'oxygène : Il y a suffisamment d'oxygène pour assurer la combustion simultanée de toutes les matières inflammables.
Flux de chaleur : Le rayonnement thermique de l'incendie dépasse la capacité de refroidissement des surfaces environnantes, ce qui entraîne une augmentation rapide de la température.

L'embrasement est une situation extrêmement dangereuse pour les pompiers et les occupants d'un bâtiment. Il présente des défis importants en termes de propagation rapide du feu, de chaleur intense, de visibilité réduite en raison de la fumée épaisse et de risque d'effondrement de la structure. Les températures élevées et les gaz toxiques produits lors d'un embrasement généralisé rendent difficile l'évacuation des occupants et l'accès des pompiers à la zone pour effectuer des opérations de sauvetage.

Pour atténuer le risque d'embrasement généralisé, des mesures préventives et des stratégies de sécurité incendie doivent être mises en œuvre, notamment :

Détection efficace des incendies : La détection précoce des incendies au moyen de détecteurs de fumée, de détecteurs de chaleur et de systèmes d'alarme incendie automatiques permet de réagir et d'intervenir rapidement avant qu'un embrasement ne se produise.
Ventilation adéquate : Une bonne ventilation des bâtiments permet d'évacuer la chaleur, la fumée et les gaz toxiques, réduisant ainsi la probabilité d'un embrasement. Elle permet à l'air frais d'entrer et aux gaz chauds de s'échapper, limitant ainsi l'accumulation de gaz inflammables et réduisant les risques d'inflammation simultanée.
Systèmes d'extinction d'incendie : L'installation de systèmes d'arrosage automatique, d'extincteurs et d'autres systèmes d'extinction des incendies permet de contrôler et d'éteindre les incendies avant qu'ils n'atteignent le stade de l'embrasement généralisé.
Formation des pompiers : Les pompiers suivent une formation rigoureuse pour comprendre le comportement des incendies, y compris l'embrasement. Ils sont équipés d'un matériel de protection et de techniques appropriées pour naviguer et combattre les incendies dans des conditions dangereuses.

Au cours de ces essais, on a constaté un problème important d'embrasement provoqué par l'ouverture des portes. Lorsque l'agent extincteur est un gaz, cet effet est encore plus grave, car l'ouverture de la porte entraîne la perte de l'agent extincteur et son remplacement par de l'oxygène. Au moment où les portes sont ouvertes, il y a un afflux soudain d'oxygène, qui alimente le feu et peut conduire à un embrasement, mettant en danger la vie de la personne qui ouvre la porte. Le gaz étant un agent d'extinction qui ne refroidit pas les surfaces et l'environnement à l'intérieur de l'ESS, il peut réduire la flamme mais n'abaissera pas suffisamment la température pour empêcher un rallumage immédiat.

Comment éviter le FlashOver avec le T-REX

Le système T-REX offre une solution pour prévenir l'embrasement. Dans le réservoir Tiborex Absolute, il y a une entrée pour le tuyau des pompiers, qui continuera à injecter de l'eau sous forme de brouillard dans la zone d'incendie. Il est important de noter que seules les vannes situées à l'endroit où l'incendie a été détecté s'ouvrent. Les autres unités (dans le cas de conteneurs multiples) ne seront pas affectées par l'eau des pompiers.

Le flux d'eau diminuera la température intérieure, l'oxygène et le flux de chaleur, réduisant ainsi les risques d'un effet FlashOver.

Nous pouvons ainsi éviter les blessures, voire les décès, causés par l'ouverture des portes pour tenter d'éteindre des incendies persistants.

Lorsqu'il s'agit de systèmes d'extinction d'incendie pour les systèmes de stockage d'énergie (ESS), les deux méthodes couramment utilisées sont le brouillard d'eau (dans le cas de T-REX, nous utilisons le Tiborex Absolute) et les systèmes d'extinction à base de gaz Argon. Les deux approches ont leurs propres avantages et considérations. Comparons les deux dans le contexte des systèmes de stockage d'énergie.

Mécanisme de suppression :

Tiborex Absolute Mist : Les systèmes de pulvérisation fine utilisent de fines gouttelettes de liquide pour éteindre les incendies. Le brouillard absorbe la chaleur, refroidit le feu et déplace l'oxygène, réduisant ainsi l'intensité de l'incendie. Il peut également constituer une barrière physique pour empêcher la propagation du feu.

Suppression du gaz Argon : Les systèmes d'extinction par gaz utilisent des agents extincteurs spécifiques, tels que des gaz inertes (par exemple l'argon), pour éteindre les incendies. Le gaz déplace l'oxygène, interrompt le processus de combustion et éteint l'incendie.

Efficacité :

Brouillard de pulvérisation fin : Le brouillard d'eau peut refroidir efficacement le feu et les surfaces environnantes, en réduisant la température et en empêchant le rallumage. Il est particulièrement adapté aux incendies impliquant des matériaux solides et certains liquides inflammables.
Suppression du gaz Argon : Les systèmes à base de gaz agissent rapidement, car ils déplacent rapidement l'oxygène, supprimant ainsi efficacement les incendies. Ils sont très efficaces pour éteindre les incendies dans les espaces clos et sont couramment utilisés dans les zones où se trouvent des équipements sensibles et où les dommages causés par l'eau doivent être réduits au minimum.

Compatibilité de l'équipement :

Fine Spray mist : les systèmes de brumisation requièrent un examen attentif de l'équipement électrique et des dommages potentiels causés par l'eau. Bien qu'ils puissent être conçus pour minimiser l'exposition à l'eau, certains composants de l'ESS peuvent encore être sensibles à l'humidité et des mesures de protection appropriées doivent être mises en place.
Suppression du gaz Argon : Les systèmes à base de gaz n'introduisent pas d'eau, ce qui minimise le risque d'endommagement des équipements électriques.

Considérations environnementales :

Vaporisation fine : Tiborex Absolute est un agent extincteur respectueux de l'environnement. Il ne contribue pas à l'appauvrissement de la couche d'ozone ni au réchauffement de la planète. Cependant, les systèmes de brouillard peuvent consommer une quantité importante de liquide pendant l'extinction, et des mesures d'élimination ou de recyclage appropriées doivent être mises en place.

Suppression des gaz : Les systèmes basés sur le gaz Argon offrent des agents nettoyants qui ne laissent pas de résidus, minimisant ainsi les dommages et le nettoyage.

La solution avec T-REX

Extinction des incendies en 3 étapes pour l'ESS

Première étape

Détection des basses températures et activation du gaz Argon

Étape 2

Détection d'une température plus élevée avec une extinction faite de Tiborex Absolute et d'Argon combinés dans une dispersion fine par pulvérisation / brouillard, abaissant les températures.

Étape 3