W Polsce obserwujemy w ostatnim czasie wzrost inwestycji bateryjnych magazynów energii. W mediach dużo mówi się o uruchomieniu jednego z największych bateryjnych magazynów energii (BESS) w Europie – instalacji w Żarnowcu (263 MW/900 MWh), budowanej we współpracy PGE z firmą LG Energy Solution .
Coraz częściej pojawia się jednak pytanie: czy bateryjne magazyny energii są bezpieczne?
Niebezpieczne i kosztowne pożary
W 2017 roku w Belgii doszło do pożaru magazynu energii opartego na ogniwach litowo-jonowych . Mimo wyposażenia elektrowni Li-BESS w systemy wykrywania i gaszenia pożarów, nie udało się opanować ognia .
Również w 2018 r. cementownia w Jecheon, w koreańskiej prowincji North Chungcheong, poniosła szkody w wysokości ponad 3 mln USD w wyniku pożaru Li-BESS. Był to już 15. zgłoszony pożar Li- tego typu magazynu w Korei w tym samym roku .
W 2017 r. w Houston w Teksasie miała miejsce eksplozja wagonu kolejowego przewożącego akumulatory litowo-jonowe do zakładu recyklingu. Siła wybuchu była tak duża, że w budynkach oddalonych nawet o 150 metrów doszło do pęknięć szyb .
Awarie ogniw litowo-jonowych mogą mieć różne przyczyny, takie jak wady produkcyjne, nadużycia termiczne lub elektryczne czy uszkodzenia mechaniczne. W niektórych przypadkach prowadzą one do reakcji wewnętrznych, powodując tzw. ucieczkę termiczną ogniwa. Podczas ucieczki termicznej zachodzi seria reakcji egzotermicznych, które podnoszą temperaturę ogniwa, powodując wewnętrzne wytwarzanie gazów. Gazy te gromadzą się w ogniwie i mogą ostatecznie doprowadzić do pęknięcia ogniwa i uwolnienia gazów. Wytworzona i uwolniona mieszanina jest łatwopalna i składa się z różnych mieszanin: wodoru, tlenku węgla, dwutlenku węgla i różnych węglowodorów, w tym metanu i propanu. Zapłon tych gazów może doprowadzić do pożaru lub eksplozji, takich jak te omówione wcześniej, które stanowią poważne zagrożenie dla życia i mienia5.
W 2025 roku w Moss Landing w Stanach Zjednoczonych wybuchł kolejny pożar w dużym magazynie energii. To zdarzenie uwypukliło zagrożenia związane z pożarami wielkoskalowych magazynów energii. Pożar, który rozpoczął się 16 stycznia, rozprzestrzenił się pomiędzy modułami bateryjnymi. W wyniku zdarzenia do atmosfery uwolnione zostały toksyczne gazy i cząstki, zmuszając władze do zarządzenia ewakuacji ludności w promieniu kilku kilometrów
Obowiązujące regulacje w zakresie magazynów energii – stan prac w Polsce
Przykłady pożarów magazynów energii przyczyniają się do rosnącej świadomości ryzyk związanych z BESS. Obecnie trwają prace nad projektem zmian w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakie powinny spełniać budynki i ich usytuowanie, uwzględniające warunki techniczne magazynów energii. Brak jednak informacji w zakresie wprowadzenia i wdrożenia tych wymagań do reżimu prawnego.
Z uwagi na obecny stan prac legislacyjnych dotyczących zabezpieczeń magazynów energii oraz dynamiczny rozwój inwestycji w tym obszarze, TUiR Warta opracowało własne standardy zabezpieczeń dla takich przedsięwzięć.
Wytyczne, przyjęte przez Wartę, bazują na międzynarodowych wzorcach NFPA 855 , FM 5-33 , które w sposób kompleksowy regulują wymagania związane z bezpieczeństwem pożarowym i środowiskowym. Opierają się one na kilku obszarach ryzyka technicznego instalacji bateryjnych magazynów energii:
- obowiązku opracowania planu uruchomienia i odbioru instalacji (commissioning plan);
- dostarczeniu szczegółowego planu budowy, obejmującego: przypisanie ról i odpowiedzialności, procedury testów integracyjnych poszczególnych podsystemów, sprawdzenie działania systemów bezpieczeństwa, weryfikacja zgodności z lokalnymi przepisami budowlano-pożarowymi, plan rozbiórki instalacji na koniec jej cyklu życia;
- wykonaniu analizy zagrożeń i środków zaradczych (Hazard Mitigation Analysis, HMA);
- uwzględnieniu szkolenia i współpracy ze strażą pożarną (Emergency Response Plan) z zakresu m.in. procedury alarmowania, opis systemów bezpieczeństwa, na które mogą liczyć strażacy (np. punkty odcięcia zasilania, awaryjna wentylacja), a także scenariusze działań ratowniczych, zależnie od rozwoju sytuacji.
Artykuł opracowano w lipcu 2025 roku. Dostępny i obowiązujący standard NFPA855, określający minimalne wymagania bezpieczeństwa, opracowany został w 2023 roku. Zgodnie z danymi na stronie nfpa.org/codes_and_standards/nfpa-855 prace nad aktualną wersją wytycznych mają zakończyć się w 2026 roku.
W wytycznych Warty skoncentrowano się na kilku aspektach, które zostały również szerzej opisane w standardach NFPA czy FM.
Istotnym elementem bezpieczeństwa, na które zwracamy szczególną uwagę jest:
- zastosowanie separacji, odległości pomiędzy jednostkami;
- system monitorowania parametrów pracy magazynu energii (BMS);
- zastosowane zabezpieczenia przeciwprzepięciowe;
- zabezpieczenie przeciwpożarowe.
Z tego względu zaleca się, aby już na etapie projektowania zapewnić odpowiednie odległości między poszczególnymi modułami baterii, blokami racków lub kontenerami z bateriami. Celem takiej separacji jest ograniczenie ryzyka przenoszenia się ognia (tzw. propagacji termicznej) z jednego modułu na kolejne.
Kluczowa rola separacji
Wytyczne wskazują, że separacja powinna być stosowana na wszystkich poziomach projektowanego magazynu energii, od przerw między celami wewnątrz szafy, po odstępy między całymi kontenerami. Wyróżniamy rożne rodzaje separacji: zachowanie odległości, dystansu (wolnej przestrzeni przestrzeni) lub zastosowanie przegrody o odpowiedniej odporności ogniowej. Dopuszczalne są naturalnie rozwiązania kombinowane, czyli zastosowanie zarówno separacji odległościowej, jak i przegród pożarowych.
Przegrody przeciwpożarowe w magazynach energii służą do podziału kompleksu na strefy (segmenty), ograniczone przegrodami o określonej klasie odporności ogniowej. Projektowane elementy przeciwpożarowe muszą wytrzymać zarówno działanie ognia, jak również potencjalny wzrost ciśnienia, jaki może powstać w przypadku wystąpienia wybuchu.
Przegrody pożarowe, które odgrywają kluczową rolę szczególnie wtedy, gdy odstępy między magazynami energii są niewielkie, według standardów Warty powinny powstrzymać rozprzestrzenianie się ognia przez co najmniej 120 minut.
Pożary ogniw litowo-jonowych wiążą się z wydzielaniem znacznych ilości palnych gazów (w tym wodoru – nawet ~30% składu wydzielin). Zgodnie z prawami fizyki, nagromadzenie gazów w ograniczonej przestrzeni stwarza ryzyko powstania stężeń, mogących doprowadzić do wybuchu.
Zgodnie z wytycznymi Warty kluczowym elementem bezpieczeństwa jest wyposażenie przestrzeni magazynu energii w czujniki wykrywające wzrost stężenia wybranych gazów (np. wodoru, tlenku węgla) oraz systemu wczesnego wykrywania dymu. Sygnały z systemu detekcji gazów czy dymu powinny automatycznie aktywować systemy awaryjne, w tym zatrzymanie systemu poprzez odłączenie obciążenia, wstrzymanie ładowania, zgodnie z przyjętymi algorytmami postępowania awaryjnego.
System nadzorujący baterie
Ważnym układem w zarządzaniu bezpieczeństwem magazynu energii jest niezawodny system zarządzania bateriami (BMS) z redundancją. Battery Management System (BMS) to elektroniczny system monitorujący stan ogniw (temperatury, napięcia, prądy) i sterujący pracą baterii. Jego rola w zapobieganiu pożarom jest pierwszoplanowa – to pierwsza linia obrony przed termiczną ucieczką energii.
System powinien zapewniać monitorowanie parametrów w czasie rzeczywistym, obejmujące temperaturę w pomieszczeniu akumulatora oraz co najmniej następujące parametry na poziomie modułu akumulatora i/lub pojedynczego ogniwa:
- napięcie oraz prąd ładowania i rozładowania
- temperatura
- wewnętrzna rezystancja
- pojemność
- stan naładowania (SOC)
- stan baterii (SOH)
- rejestr alarmów lub usterek.
Zapewnienie systemów monitorowania stanu online z następującymi funkcjami:
- możliwość przesyłania danych do stale nadzorowanej lokalizacji lub określonego personelu operacyjnego
- możliwość generowania alarmów w przypadku wykrycia nietypowych warunków
- analizowanie monitorowanych parametrów i generowanie podsumowania stanu akumulatora
- bezpieczeństwo zapobiegające nieautoryzowanym zmianom limitów parametrów krytycznych, takich jak napięcie, temperatura i napięcia, temperatury i natężenia prądu, które są niezbędne do utrzymania niezawodnej pracy akumulatora litowo-jonowego
- autodiagnostykę.
Istotnym jest fakt, że system monitorujący parametry pracy magazynu energii powinien być zdolny do współpracy z urządzeniami ochrony elektrycznej oraz przeciwpożarowej. Funkcjonalność oraz algorytmy aktywacji poszczególnych elementów tych systemów muszą być starannie przeanalizowane i dostosowane do warunków pracy magazynu energii.
Bezpieczeństwo pożarowe
Powyższe wytyczne stanowią dodatek do artykułu, niemniej jednak warto zwrócić szczególną uwagę na zastosowanie odpowiednich zabezpieczeń przeciwpożarowych. Zgodnie z wytycznymi, rekomenduje się stosowanie następujących zabezpieczeń:
- system sygnalizacji pożaru – oparty na systemie zasysającym
- stałe urządzenia gaśnicze wodne (zgodnie z NFPA 855 lub FM 5-33) lub inne wykonane zgodnie z uznanymi przez TUiR WARTA standardami (FM, NFPA, VdS).
Istotnym elementem jest również opracowane planu reagowania awaryjnego wraz z praktycznym szkoleniem, które uwzględnia manualne systemy działania, takie jak: ilość wody do gaszenia zewnętrznego, izolacja i wyłączenie systemu, gaszenie, odciążenie, wentylacja oraz rodzaj zastosowanego elektrolitu. W tym celu rekomendujemy zaangażowanie inspektora lub rzeczoznawcy ds. ppoż. już na etapie projektowania, aby dokładnie przeanalizować możliwości i procedury reakcji na pożar. Wszystkie środki bezpieczeństwa należy omówić tak, aby służby ratownicze podczas interwencji nie były narażone na ryzyko porażenia prądem. Plany i rysunki przygotowawcze dla straży pożarnej powinny zawierać informacje o zagrożeniu pożarowym systemu i sposobach jego wyłączenia.
Zwracamy również uwagę na kwestie środowiskowe, które bywają pomijane podczas projektowania przestrzeni dla magazynów energii. Przede wszystkim chodzi o zapewnienie retencji wody gaśniczej, co jest kluczowe w zapobieganiu szkodom osobowym i majątkowym spowodowanym wyciekiem tej wody. Woda gaśnicza może prowadzić do skażenia lub zanieczyszczenia gleby oraz wód powierzchniowych i gruntowych, dlatego odpowiednie rozwiązania retencyjne są niezbędne.
Powyższe wytyczne są wskazówkami na etapie projektowania i zarządzania magazynami energii. W sytuacjach, gdy konieczne jest zastosowanie alternatywnych rozwiązań wynikających z uwarunkowań środowiskowych, prawnych czy technologicznych, zapraszamy do kontaktu. Oferujemy możliwość indywidualnego podejścia oraz wdrożenia niestandardowych rozwiązań technicznych zarówno na etapie projektowania, jak i realizacji magazynu energii.
Jeżeli interesują Was dodatkowe informacje dotyczące tego tematu, zapraszamy do kontaktu z Mariusz.laszkiewicz@warta.pl.
