Les risques d'incendie liés aux systèmes de stockage d'énergie par batteries au lithium proviennent principalement de trois sources : les réactions internes incontrôlées au sein des batteries, les forces extérieures et les risques associés aux équipements électriques. Conformément à la réglementation en matière de protection incendie, la zone abritant les batteries (ci-après dénommée « compartiment à batteries ») et la zone abritant les équipements électriques haute et basse tension (ci-après dénommée « compartiment des équipements ») doivent être conçues séparément.
1. Batteries au lithium : risques de réactions internes
Les batteries au lithium fonctionnent grâce à des réactions chimiques pour se charger et se décharger, ce qui génère inévitablement de la chaleur. Si la chaleur produite dépasse la capacité de dissipation thermique de la batterie, elle s'accumule et provoque une surchauffe.
Les réactions chimiques internes, telles que la décomposition de la membrane SEI, de l'électrolyte et des électrodes positives/négatives, produisent une grande quantité de chaleur et de gaz, entraînant un échauffement et un gonflement de la batterie. Ce phénomène peut provoquer un emballement thermique, provoquant une montée en température rapide et l'inflammation des matériaux internes. La décomposition de l'électrolyte libère des gaz inflammables qui peuvent exploser lorsqu'ils atteignent une certaine concentration et entrent en contact avec une source d'inflammation.
De plus, les modules de batteries des systèmes de stockage d'énergie connectent plusieurs packs de batteries en série, ce qui accroît les risques pour la sécurité. Si une batterie tombe en panne et prend feu, l'incendie se propagera aux batteries voisines, étendant ainsi la zone touchée.
2. Facteurs de force externe
- Risques de perforation : Les objets pointus (comme les débris métalliques ou les outils tombés au sol) peuvent perforer la batterie. Bien que le boîtier offre une certaine protection, les chocs violents peuvent perforer la coque métallique et le séparateur, provoquant des courts-circuits internes, un dégagement de chaleur rapide et un emballement thermique.
- Dommages mécaniques : Lors du transport ou de l’installation, une compression importante ou un choc (par exemple, des vibrations du véhicule ou une mauvaise manipulation) peuvent déformer la batterie, endommageant la structure interne des électrodes et provoquant des courts-circuits. Des fissures dans le boîtier peuvent également entraîner des fuites d’électrolyte inflammable, susceptible de s’enflammer au contact d’étincelles électriques.
- Impact des vibrations : Une exposition prolongée à des vibrations haute fréquence peut desserrer les composants de connexion (câbles et contacts d’électrodes, par exemple), augmentant ainsi la résistance de contact et provoquant une surchauffe locale. Les vibrations entraînent également le détachement des matériaux actifs, ce qui dégrade les performances de la batterie et accroît les risques d’emballement thermique.
3. Risques liés aux équipements électriques
La stabilité et la sécurité des équipements électriques des systèmes de stockage d'énergie influent directement sur les performances des batteries. La présence de systèmes haute tension et courant élevé, ainsi que de nombreux systèmes de communication/faible courant, peut endommager les composants de protection, désactiver les fonctions de sécurité et potentiellement provoquer des incendies.
Mesures de sécurité incendie pour les systèmes de stockage d'énergie par batteries au lithium
Les systèmes de protection incendie pour le stockage d'énergie par batteries au lithium sont conçus pour les grandes installations de stockage d'énergie distribuées, les véhicules de stockage d'énergie mobiles et les centrales électriques de secours, couvrant ainsi l'ensemble de la chaîne de valeur énergétique (production, transport, distribution et consommation). Malgré les avantages du stockage d'énergie au lithium, la forte réactivité du lithium métallique et la fréquence des emballements thermiques dans les véhicules font de la sécurité incendie une priorité absolue. Voici les principales mesures :
1. Système de protection incendie
L’emballement thermique d’une batterie au lithium libère des gaz, de l’énergie, de la fumée et même des flammes nues. Conformément aux normes telles que le Code de conception de la protection incendie des centrales thermiques et des systèmes de sous-stations et le Code de conception des systèmes d’alarme incendie, le compartiment de la batterie est isolé et un système de protection incendie dédié est installé, comprenant :
- Détection et contrôle : En cas de modification anormale de la composition gazeuse dans le compartiment de la batterie, des dispositifs tels que les contrôleurs d’alarme incendie, les détecteurs composites et les capteurs de gaz combustibles s’activent, surveillant l’hydrogène, les COV, le CO, la fumée et la température. Ils déclenchent des alarmes, coupent l’alimentation et envoient des alertes au centre de contrôle. Des boutons d’arrêt d’urgence, des alarmes manuelles et des indicateurs sonores et visuels permettent d’intervenir en cas d’urgence sur site.
- Extinction des incendies à gaz : L’équipement comprend des extincteurs à gaz, des tuyaux et des buses, utilisant des méthodes physiques (isolation de l’oxygène) pour une extinction rapide des incendies :
- HFC-227ea (septifluoropropane) : Gaz incolore, inodore et non conducteur qui inhibe les réactions chimiques. Stocké sous forme liquide, il se libère sous forme gazeuse, sans laisser de résidus ni endommager les équipements électriques.
- Perfluorohexanone : Agent de nouvelle génération à haute efficacité, se vaporisant rapidement pour isoler l'oxygène et refroidir le foyer de l'incendie.
- Azote liquide : un agent écologique qui refroidit physiquement et étouffe les incendies en libérant de l'azote gazeux, qui remplace l'oxygène.
2. Système de climatisation
Les batteries au lithium génèrent une chaleur continue lors des cycles de charge et de décharge. La température optimale du compartiment de la batterie est de 25 °C, car les basses températures accélèrent la dégradation de sa capacité, tandis que les températures élevées augmentent les risques d'incendie pour les équipements électriques et les batteries.
3. Dispositifs d'interverrouillage
Pour éviter les accidents dus à des erreurs de manipulation ou à des situations d'urgence, les compartiments à batteries sont équipés de portes coupe-feu, de systèmes d'évacuation et de boutons d'arrêt d'urgence externes, reliés aux alarmes incendie, aux extincteurs automatiques et à la ventilation pour une sécurité à plusieurs niveaux.
4. Conception électrique
- Protection contre les surtensions : Les circuits haute tension sont équipés de dispositifs de protection contre la foudre et les surtensions afin de réduire les risques liés à la haute tension/au courant.
- Planification de l'aménagement : Les zones de stockage d'énergie mobiles comportent au moins 2 sorties ; les systèmes hors sol prévoient une voie d'évacuation incendie de 3,5 m de large, et les systèmes souterrains disposent d'une voie d'évacuation de 1,5 m de large avec des installations anti-incendie.
- Alimentation électrique : Les équipements de lutte contre l'incendie utilisent une alimentation indépendante du réseau électrique, avec des câbles résistants au feu pour garantir leur fiabilité.
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Date de publication : 10 juin 2025
