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BESS, sistemi d’accumulo e linea guida Vigili del fuoco, Ministero dell’Interno. Parte prima

Il Ministero dell’Interno tramite il suo Dipartimento dei Vigili del Fuoco, del Soccorso Pubblico e della Difesa Civile ha emanato la propria “Linea guida per la progettazione, realizzazione e l’esercizio di Sistemi di Accumulo di Energia Elettrica (“Battery Energy Storage System – BESS)”. Questa linea guida è utile per la corretta gestione di sistemi d’accumulo presso impianti di generazione elettrica (officina elettrica) in qualunque configurazione includendo anche la CER (comunità energetica rinnovabile).

Tale linea guida suddivide i BESS in tre grandi categorie:

I BESS possono essere suddivisi in tre categorie:

  1. a) per uso residenziale;
  2. b) per soluzioni non destinate alla produzione di massa ma destinate al servizio di complessi residenziali o centri commerciali. Tali sistemi sono costituiti da moduli che possono essere integrati in scaffalature per lo stoccaggio in un armadio rack;
  3. c) per soluzioni destinate alla produzione di massa, ovvero sistemi containerizzati collegati a parchi eolici, solari o in configurazione stand alone. Deve essere aggiunto che: “Tali tipi di dispositivi vengono utilizzati per fornire energia alle aree non servite dalla rete di distribuzione di energia elettrica o possono essere impiegati per l’accumulo di energia elettrica al fine di mitigare gli squilibri presenti nella rete elettrica. In particolare, un BESS è in grado di garantire la stabilità di una rete elettrica o di un sistema di alimentazione mediante la regolazione della tensione e della frequenza. Grazie al suo breve tempo di risposta, il sistema di accumulo a batteria si configura come una soluzione efficiente per il bilanciamento della rete. In situazioni in cui viene generata un’eccessiva quantità di energia elettrica rispetto alla domanda, i BESS intervengono accumulando l’energia in eccedenza, prevenendo così possibili congestioni della rete. D’altra parte, quando la produzione di energia è inferiore alla domanda, i BESS compensano immediatamente la carenza, contribuendo così a mantenere l’equilibrio nel sistema di alimentazione elettrica”.

Il Dipartimento riconosce che, in generale, l’installazione di un BESS, in funzione delle caratteristiche elettriche/costruttive e/o delle relative modalità di posa in opera, rappresenta una modifica sostanziale del preesistente livello di sicurezza antincendio e, in taluni casi, può comportare un aggravio del livello di rischio di incendio. In questo modo, altera la configurazione di officina elettrica.

Si ricorda l’articolo 4 il quale elenca i requisiti costruttivi del BESS e cioè: “ 1. Le attrezzature e/o gli insiemi costituenti l’impianto sono specificamente costruiti ed allestiti per l’installazione prevista, secondo quanto indicato dalle vigenti disposizioni comunitarie e nazionali.

  1. Gli insiemi e le attrezzature costituenti l’impianto dovranno essere idoneamente installate secondo le indicazioni riportate dal manuale d’installazione, uso e manutenzione fornito dal costruttore o dalle norme di buona tecnica.
  2. L’installatore è tenuto a verificare che l’impianto sia idoneo per il tipo di uso e per la tipologia di installazione prevista, al fine di perseguire gli obiettivi di cui al precedente comma 2, e 3 che l’utente sia stato informato degli specifici obblighi e divieti finalizzati a garantire l’esercizio dell’impianto in sicurezza”.

Il primo passo per garantire il rispetto della  “Linea guida per la progettazione, realizzazione e l’esercizio di Sistemi di Accumulo di Energia Elettrica (“Battery Energy Storage System – BESS”)” è rappresentato da una adeguata conoscenza del significato dei termini relativi a tali sistemi di accumulo.

In particolare, si ricordano le seguenti definizioni:

1.2.1 Sito: Area in cui sorge l’attività.

1.2.2 Area di pertinenza dell’impianto: Area di pertinenza sulla quale insistono gli elementi costitutivi dell’impianto BESS.

1.2.3 Locali destinati a servizi accessori: Locali all’interno delle pertinenze dell’impianto adibiti ad attività complementari quali ad esempio: uffici, servizi igienici, magazzini, officine senza utilizzo di fiamme libere, etc.

1.2.4 Titolare dell’attività: Qualsiasi persona fisica o giuridica che detiene o gestisce uno stabilimento o un impianto, oppure a cui è stato delegato il potere economico o decisionale determinante per l’esercizio tecnico dello stabilimento o dell’impianto stesso.

1.2.5 Personale addetto: Personale adeguatamente informato, formato ed addestrato nonché autorizzato ad intervenire anche nella gestione dell’impianto, localmente o a distanza, mediante sala controllo in remoto.

1.2.6 Cella Elettrochimica: Dispositivo elementare in grado di trasformare l’energia elettrica in energia chimica e viceversa, consentendo lo stoccaggio della stessa.

1.2.7 Modulo: Insieme di celle installate in un unico telaio di alloggiamento, connesse elettricamente in una determinata configurazione di serie e paralleli e contenente almeno un sottosistema connesso al BMS dedicato all’acquisizione della tensione di ogni singola cella e delle temperature rilevate dei sensori previsti. Il BMS di modulo contiene normalmente anche dispositivi hardware per mantenere bilanciate, in termini di stato di carica, le celle elettrochimiche installate.

1.2.8 Battery Rack (o Cabinet): Insieme di moduli collegati elettricamente e gestiti dal BMS.

1.2.9 Battery Container: Involucro contenente i battery rack e tutti i dispositivi di gestione, monitoraggio e protezione necessari al loro funzionamento e, eventualmente, parte del Power Conversion System del sistema, idoneo per l’installazione all’aperto. Esso può essere accessibile internamente agli operatori (walk in unit) oppure dotato di porte e portelloni per ispezionare i componenti rimanendo all’esterno non accessibile (non occupable space). Può avere la forma di container standard, ad esempio 20 piedi o 40 piedi oppure forme differenti (esempio “cubi”).

1.2.10 Thermal runaway: Il thermal runaway è una reazione chimica esotermica, non controllata, che genera un aumento di temperatura nel singolo elemento (cella) ed autoalimenta una reazione a catena con il rilascio rapido di una quantità significativa di energia. Pertanto, si manifesta una decomposizione dei composti chimici e l’eventuale rottura della cella, con potenziale emissione di vapori infiammabili ed un innesco di fiamma.

I meccanismi che possono innescare il thermal runaway sono vari e comprendono:

  • sovraccarico: l’applicazione di una tensione superiore a quella nominale può causare un surriscaldamento e danni interni alla cella;
  • cortocircuito: un cortocircuito interno o esterno può generare un rilascio improvviso di energia termica, innescando la reazione;
  • danni fisici: impatti meccanici o penetrazioni possono compromettere l’integrità strutturale della cella, portando a reazioni pericolose;
  • difetti di fabbricazione: anomalie durante il processo di produzione possono lasciare impurità o difetti che aumentano il rischio di thermal runaway; • invecchiamento delle celle; • abuso termico.

Tra le possibili conseguenze del thermal runaway si citano l’incendio, l’esplosione, il venting e il rigonfiamento della cella.

1.2.11 BMS

Il BMS (Battery Management System) ha le funzioni di monitorare, proteggere e mantenere la sicurezza e il funzionamento ottimale dei moduli batterie. Il BMS monitora i parametri di tensione, corrente e temperatura ottimizzando l’uso del sistema evitando condizioni di funzionamento che possano innescare il thermal runaway.

1.2.12 Power Conversion System

E’ un apparato che trasforma la corrente continua generata dai battery racks in corrente alternata con un livello di tensione adeguato per connettersi alla sottostazione elettrica e quindi alla rete. E’ composto da inverter DC/AC, un trasformatore elettrico e da un quadro di media tensione. E’ un apparato separato dal battery container, sebbene alcuni produttori alloggino parte di questi componenti nello stesso container che ospita le batterie.

1.2.13 Isola BESS

Area su cui insistono un Power Conversion System ed i Battery Containers ad esso elettricamente connessi (inclusa la distribuzione ausiliaria e strumentazione e controllo) che rappresentano il minimo sistema di accumulo completo a livello elettromeccanico. L’isola BESS viene solitamente replicata in maniera modulare sull’impianto.

1.2.14 Sistema di sicurezza ed antincendio

Insieme dei dispositivi ed impianti per la rilevazione, segnalazione automatica di incendio e/o presenza di gas infiammabili, impianti di inibizione, controllo o estinzione dell’incendio di tipo automatico o manuale ed impianto di ventilazione forzata dell’ambiente interno.

1.2.15 Piattaforma

Opera civile sulla quale viene installato il container contenente le BESS.

1.2.16 Trasformatore

Dispositivo per adeguare i valori di tensione del sistema alla rete elettrica delle isole BESS di potenza.

1.2.17 Inverter

Dispositivo in grado di trasformare corrente continua in corrente alternata e gestire i flussi energetici.

1.12.18 HVAC – Heating, Ventilation and Air Conditioning. Sistema di climatizzazione a bordo del Battery Container.

1.12.19 Off Gasses. Prodotti gassosi rilasciati a seguito del venting di una cella tra cui è possibile annoverare anche l’idrogeno.

1.12.20 Sistema antiesplosione. Impianto in grado di rivelare ed inibire la formazione di un’atmosfera esplosiva oppure insieme di apprestamenti per circoscrivere le aree colpite dagli effetti di un’esplosione.

In ogni caso, i materiali impiegati per la realizzazione degli elementi dell’impianto devono essere conformi alla

versione in vigore alle disposizioni e alle direttive delle norme nazionali ed internazionali vigenti, CEI, EN, IEC, IEEE, CENELEC, UL, UNI, ISO, ecc. applicabili con le relative integrazioni o variazioni.