D’après pv magazine USA, Michael Puttré
Leeward Renewable Energy, une entreprise installée à Dallas (Texas) et possédant des projets de solaire, d’éolien et de stockage de l’énergie sur batterie dans tous les États-Unis, a rédigé un rapport sur les risques liés aux systèmes de stockage de l’énergie par batterie (BESS) qui met en lumière les causes des incidents et des incendies dus à l’emballement thermique des batteries lithium-ion, en les replaçant dans leur contexte. Sous la houlette de Thomas Ebel, directeur de l’ingénierie BESS chez Leeward Renewable Energy, cette étude s’est penchée sur les causes potentielles des risques dus aux BESS, les effets de différentes compositions chimiques et les enseignements tirés d’incidents antérieurs.
Il a limité son analyse aux systèmes fonctionnant de manière correcte et incorrecte, sans prendre en compte les dégâts mécaniques survenant suite à des accidents ou à des catastrophes naturelles, comme des tremblements de terre ou des tornades.
Dans les scénarios examinés, les risques en matière de BESS sont liés aux pics ou aux courts-circuits dans les électrodes à la suite d’un stress mécanique et/ou électrochimique dans la cellule. D’après le rapport, ce type de stress résulte souvent de la dégradation de l’électrolyte au fil du temps ou d’une tension inappropriée dans la batterie. Ce type d’incident entraîne une chaleur excessive qui peut mener à un emballement thermique.
Le rapport indique en outre que la composition chimique de la batterie peut avoir un effet majeur sur la fréquence, la sévérité et les conséquences des problèmes de tension. Selon les auteurs, il est possible de distinguer les batteries lithium-ion en fonction du ratio de cobalt et de nickel qu’elles contiennent. Ainsi, plus la quantité de cobalt est élevée, plus la batterie tend à être stable – mais elle coûte aussi plus chère. À l’inverse, les ratios de nickel plus élevés sont souvent moins stables, mais plus économiques. « Malheureusement, pour des raisons économiques et techniques, cette dernière composition a la préférence du secteur, lequel doit en supporter les fâcheuses conséquences », précise le texte.
Image : Leeward Renewable Energy
L’adoption récente par le secteur de lithium-fer-phosphate (LFP) comme matériaux standard pour les cathodes dans les BESS à grande échelle permet de réduire les problèmes d’emballement thermique, poursuit le rapport. Les modèles au LFP tendent toutefois à présenter une densité énergétique inférieure et sont donc plus volumineux, et ils ont un point d’inflammation plus bas et une rapidité d’échauffement plus faible dans l’ensemble que les anciennes compositions au nickel-manganèse-cobalt (NMC, ou NCM) et au nickel-cobalt-aluminium (NCA). En outre, les dispositifs au LFP sont généralement moins chers.
Si l’on se base sur les événements examinés dans le rapport, les incidents dus à un dysfonctionnement des BESS ont reculé de 97 % entre 2018 et 2023. Cette baisse est attribuée aux performances opérationnelles plus sûres des batteries LFP par rapport aux dispositifs NCM, et au fait que leur coût inférieur permet aux exploitants d’équiper les sites de stockage de meilleurs systèmes de détection et de lutte contre l’incendie.
En conclusion, le rapport ajoute que, afin de réduire les incidents et de limiter leurs répercussions, il est important de se doter d’un système de gestion des batteries mais aussi d’informer les pompiers ou le personnel de première intervention de la présence d’installations BESS.
Un certain nombre de fabricants de BESS concentrent leurs efforts sur la conception des systèmes de gestion des batteries et les procédures d’exploitation afin d’améliorer la sécurité. En mai, Sungrow a réalisé un exercice d’incendie afin de démontrer les capacités d’étanchéité thermique et de réaction de PowerTitan, son système de stockage pour le réseau. D’après Fluence America, la gestion des batteries n’est qu’un premier pas ; il faut que l’expertise se transmette rapidement entre fournisseurs, contractants, exploitants et personnel de première intervention afin d’éviter que les incidents thermiques ne fassent la une des journaux et ne forgent une image déformée de la sécurité des batteries lithium-ion auprès du grand public.
Traduction assurée par Christelle Taureau
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