Ce que nous savons et ne savons pas sur l'incendie d'une installation de batteries APS

Aucune cause n'a été nommée pour l'incendie d'une installation de batterie en Arizona qui a envoyé quatre pompiers à l'hôpital vendredi.

Le porte-parole du service d'incendie de Peoria, Michael Selmer, a décrit "une explosion" lorsque les intervenants ont tenté de vérifier le boîtier de la batterie, soulevant des questions quant à savoir si les batteries ou un autre équipement avaient déclenché cet événement. Les batteries lithium-ion ont déjà été impliquées dans des incendies, mais seulement quelques fois dans le contexte de l'infrastructure de réseau aux États-Unis.

Utility Arizona Public Service, propriétaire du site, et Fluence, qui a fourni le système de batterie, enquêtent sur la cause de l'incendie depuis samedi.

Selon le département, quatre membres du service d'incendie de Peoria ont été hospitalisés pour des brûlures chimiques et par inhalation de produits chimiques. Les conditions des intervenants s'étaient stabilisées samedi soir, a rapporté le média local AZ Central.

Cette calamité survient à un moment sensible pour l'industrie naissante du stockage, qui est sur le point de doubler les déploiements cette année et de les tripler en 2020, selon les données de Wood Mackenzie Power & Renewables.

Arizona Public Service a adopté la technologie plus rapidement que presque tous ses pairs et a annoncé en février son intention d'installer 850 mégawatts de plus d'ici 2025, le plus gros achat annoncé par un service public américain à ce jour. L'entreprise souhaite utiliser des batteries pour déplacer l'énergie solaire vers la nuit, lorsqu'elle devient plus précieuse pour le réseau. Cette stratégie offre une alternative plus propre et moins chère à l'utilisation d'installations de pointe au gaz naturel.

Le résultat de l'enquête est donc très important pour savoir si l'expansion de la batterie de l'Arizona se déroule comme prévu. Cela pourrait influencer des États comme la Californie, New York et le Massachusetts, qui ont placé le stockage au cœur de leur planification de réseau. Les résultats seront également importants pour les autres juridictions qui souhaitent utiliser les batteries comme outil de décarbonisation de leurs systèmes électriques.

Voici les grandes questions que l'industrie se posera au fil de l'enquête. GTM fournira des mises à jour au fur et à mesure que l'histoire évolue.

Les initiés de l'industrie du stockage craignent parfois que les intégrateurs et les opérateurs novices ne provoquent une fusion de la batterie et ne donnent une mauvaise réputation au stockage. Cette préoccupation n'est pas en jeu en Arizona, car les deux participants sont des mains chevronnées dans le domaine du déploiement de batteries.

Fonction publique de l'Arizona est le plus grand service public de l'État et un adepte enthousiaste de la technologie des batteries en tant qu'actif du réseau. La société a intégré des batteries dans sa planification de réseau au niveau macro à un moment où de nombreux services publics doivent encore sérieusement s'attaquer à la technologie.

APS a installé l'installation en question en 2017 dans le cadre du programme de partenariat solaire, dans lequel le service public utilise deux batteries à l'échelle du réseau pour équilibrer les effets de nombreux systèmes solaires sur le toit sur un distributeur de distribution particulier. Sur la base de ce qu'APS a appris de ce projet, il a opté pour une solution de batterie au Punkin Center, compensant une mise à niveau des câbles plus coûteuse pour maintenir la fiabilité dans cette ville éloignée.

Depuis lors, APS a intensifié ses ambitions en matière de batteries, en en faisant une pièce maîtresse de sa stratégie visant à déplacer l'énergie solaire abondante vers les pics du soir, plutôt que de s'appuyer sur des centrales à gaz coûteuses. Une batterie de 50 mégawatts chargée par l'énergie solaire a remporté une sollicitation en 2018. APS a annoncé en février qu'elle construirait 850 mégawatts supplémentaires d'ici 2025.

Fluence,qui a fourni le système à APS, a une expérience de dix ans dans la construction et l'exploitation d'un stockage à grande échelle.

La société a commencé comme une unité interne au sein du producteur d'électricité AES chargée de trouver des opportunités commerciales de stockage au sein du portefeuille de cette société. Après des années de développement de projets, AES a créé son activité de stockage en joint-venture avec le géant industriel allemand Siemens. Fluence a été lancé début 2018 avec pour objectif de fournir sa plate-forme Advancion à grande échelle à des projets de stockage dans le monde entier.

Fluence revendique 760 mégawatts déployés sur 80 sites dans 17 pays, ce qui la place fermement dans les échelons supérieurs des fournisseurs de stockage. Il y est parvenu avec un palmarès propre.

"Jusqu'au récent incident, la flotte Fluence avait fourni plus de 6,3 millions de mégawattheures de services de réseau sans aucun incident de sécurité majeur ni incendie", a déclaré un porte-parole de la société à GTM.

Nous ne connaissons toujours pas la réponse à cette question cruciale.

"Ce que nous savons à ce stade, c'est que nous avons eu une panne d'équipement", a déclaré la porte-parole de l'APS, Anne DeGraw, à GTM dans un e-mail lundi. "Une enquête approfondie nous aidera à déterminer exactement ce qui a échoué et pourquoi."

Cette enquête est en cours, avec du personnel d'APS et de Fluence sur place. La question en suspens est de savoir si l'incendie a pris naissance avec le système de batterie lui-même ou dans une autre partie de la sous-station qui occupe le même site.

Les incendies de batterie de réseau ont été extrêmement rares aux États-Unis (nous en reparlerons plus tard), mais une défaillance catastrophique est un risque non nul pour tout équipement de réseau de grande puissance.

"Les incendies et les explosions ne sont pas rares dans les systèmes électriques", a déclaré Ben Kellison, directeur de la recherche sur les réseaux chez Wood Mackenzie.

Les explosions de transformateurs, par exemple, se produisent assez souvent – ​​parfois plusieurs fois par an – pour que les services publics utilisent des murs spécialisés pour séparer les gros transformateurs de puissance les uns des autres afin d'éviter les pannes en cascade, a-t-il noté.

Il appartiendra aux enquêteurs de retracer l'origine de l'incendie parmi les différents types d'équipements de réseau présents au poste.

Selmer a déclaré qu '"une explosion s'est produite" lorsque les pompiers sont entrés dans l'installation de la batterie (AZ Central a une vidéo de la déclaration). Il a également noté que la cause de l'explosion était inconnue.

Les batteries lithium-ion sont susceptibles de prendre feu dans certaines conditions. En cas de court-circuit, les cellules peuvent entrer dans un état appelé "emballement thermique", dans lequel elles continuent de chauffer jusqu'à un point qui peut éventuellement s'enflammer.

Cela dit, les incendies de batterie ont tendance à apparaître sous forme de flammes et non d'explosions.

Encore une fois, nous ne connaissons pas la cause de l'explosion, mais la description de la scène par les pompiers rappelle un passage d'une étude sur la sécurité incendie des batteries de 2017 que DNV GL a menée pour le compte des parties prenantes de New York. Les auteurs abordent la question exacte de savoir si les batteries lithium-ion explosent :

"Dans ce programme, DNV GL a testé des dizaines de batteries lithium-ion et n'a pas pu dire de manière concluante que l'une d'entre elles avait" explosé "", note le rapport. "DNV GL a effectué des centaines de tests d'abus sur des cellules dans d'autres programmes et n'a pas observé de manière concluante un événement où une batterie a explosé ou a été la source d'un événement énergétique rapide."

L'entreprise a cependant observé une "condition hautement reproductible", dans laquelle les cellules de batterie exposées à la chaleur dégageaient des gaz inflammables.

"Le risque d'explosion n'est pas la batterie elle-même, mais les gaz qu'elle peut générer", note le rapport.

Selon le ratio de gaz présents dans l'enceinte avant l'entrée des intervenants, l'afflux d'air extérieur a pu créer des conditions de combustion qui n'existaient pas auparavant.

GTM a visité le site sœur de McMicken, le système de batterie Festival Ranch, en 2017; les deux sont identiques sauf que McMicken se trouve dans une sous-station.

L'enceinte rectangulaire contient deux rangées de racks de cellules de batterie, derrière des portes grillagées, de chaque côté d'une passerelle centrale. Il ressemble plus à un petit centre de données qu'à une centrale électrique, mais les piles de batteries LG Chem ajoutent jusqu'à 2 mégawatts et 2 mégawattheures de capacité de stockage.

L'intérieur était climatisé pour maintenir les batteries dans une plage de fonctionnement sûre malgré la chaleur que l'été de l'Arizona pourrait y apporter. Un réservoir rouge d'extincteur était aussi large et presque aussi haut qu'un humain adulte, connecté à un réseau de capteurs conçus pour repérer les signes de trouble avant que le danger ne surgisse.

"Les systèmes de sécurité de ces unités de batterie comprennent une alarme intégrée et un système d'extinction d'incendie à déclenchement automatique, ainsi qu'un conteneur conçu pour résister à certains paramètres de chaleur et de pression importants", a déclaré DeGraw.

DeGraw n'a pas confirmé si les systèmes de sécurité avaient été déclenchés vendredi.

Le service public a mis à la terre ses opérations de stockage d'énergie pendant que l'enquête se poursuit.

"Nous n'avons aucune raison de croire qu'il existe des problèmes de sécurité avec des installations de stockage d'énergie similaires, mais par prudence, nous avons temporairement mis nos autres systèmes de batterie hors ligne", a déclaré DeGraw. "Il s'agit d'une étape typique pour une entreprise axée sur la sécurité comme la nôtre."

D'autres systèmes incluent la même batterie Festival Ranch et le système Punkin Center, tous deux fournis par Fluence.

Aux États-Unis, seuls quelques incendies ont été signalés dans des installations de batteries à l'échelle du réseau.

APS a connu son premier incendie en 2012. Un système de 1,5 mégawatt qu'il possédait et exploitait à Flagstaff, fourni par Electrovaya, a pris feu.

Toujours en 2012, une centrale de 15 mégawatts a brûlé sur la rive nord d'Oahu, à Hawaï. Cette usine a été approvisionnée par Xtreme Power, soutenue par VC, qui utilisait des batteries plomb-acide avancées, plutôt que la technologie lithium-ion. Xtreme Power a fait faillite deux ans plus tard.

S&C Electric Company a connu un incendie dans son installation interne de test de batteries en 2016 et a publié un rapport détaillé sur la manière dont elle a résolu la situation. Cette installation, cependant, ne fonctionnait pas sur le terrain en tant qu'actif de réseau, elle appartient donc à une catégorie différente.

La base de données de stockage d'énergie de WoodMac suit un total de 200 systèmes de batteries à grande échelle installés aux États-Unis, ce qui place le rapport entre les incendies et les batteries à deux ou trois sur 200, selon que le dernier incident est lié au système de stockage ou à autre chose. .

Les incendies de batteries de réseau aux États-Unis peuvent être peu nombreux en termes absolus, mais le taux d'incidence n'est pas négligeable en termes relatifs, en particulier lorsque l'industrie prévoit de se développer massivement dans les années à venir.

"Le ratio doit baisser d'au moins un ordre de grandeur, sinon plus", a déclaré Ravi Manghani, directeur de recherche sur le stockage d'énergie chez WoodMac. "L'industrie doit faire un meilleur travail pour fabriquer des ventes plus sûres, concevoir des systèmes qui ont des niveaux de redondance suffisants et avoir une surveillance en temps réel qui engage l'analyse prédictive."

Tout dépendra de la cause de l'incendie. S'il s'avère qu'il s'agit d'un équipement de sous-station différent, la question peut porter sur la manière d'isoler correctement le boîtier de la batterie des menaces externes.

Si l'enquête implique le système de batterie lui-même, cela soulèverait une série de questions difficiles pour les parties impliquées et pourrait obliger à reconsidérer les plans d'APS pour une montée en puissance spectaculaire des installations de batterie.