Pensamientos explosivos: Una breve toma de una explosión de BESS - El caso de Beijing, China

Aquellos con quienes he trabajado en el pasado saben que soy un defensor de la seguridad y prevención de explosiones en BESS durante el diseño, la construcción y en las etapas operativas. Recientemente me preguntaron si era menos probable que ocurriera una explosión que un incendio. Mi intuición es que podría serlo. Aún así, considero que el impacto de una explosión podría ser más dañino que el del fuego debido a las incógnitas y el alto grado de incertidumbre en la mezcla térmica de gases fuera de control, el comportamiento de la explosión y el impacto de la onda de choque, y lo que es más importante, la sorpresa y el efecto silencioso. Este es uno de los principales problemas que tengo con el enfoque de «déjalo arder».

Recientemente leí un excelente artículo titulado «Análisis de posibles incidentes inducidos por iones de litio en el sistema de almacenamiento de energía eléctrica de las baterías mediante el uso de modelos y simulaciones computacionales de dinámica de fluidos: El estudio de caso de Pekín de abril de 2021», elaborado por los autores en la referencia que figura a continuación*. 

Mi interpretación es que, lamentablemente, dos vidas se perdieron en 2021 en una explosión que involucró a Li-ion BESS (tipo LFP) en Beijing, China. Aparte de la triste pérdida de dos vidas (bomberos), lo que me dejó la boca abierta leyendo el periódico fue que el incendio se originó en un edificio y la explosión ocurrió en un edificio separado a unos 20 m de distancia, casi 2,5 horas después de la iniciación del incendio. Definitivamente recomiendo leerlo, es una inversión que vale la pena (desafortunadamente no es un código abierto).

Ingestas clave que aprendí al leer este artículo:

• El punto más loco, en el que no había pensado, pero es completamente lógico, es que el gas explosivo puede viajar a través de trincheras subterráneas de cables / conductos desde sus contenedores BESS a otras habitaciones. Esto es particularmente importante para los equipos de vivienda en los edificios.
• «...las baterías con altos niveles de COS liberan más tipos de gas térmico desbocado, con mayores riesgos de incendio y explosión...» Nunca pensé en esto desde este ángulo. Esto enfatiza la importancia de que las pruebas UL9540A se realicen a nivel del sistema y no solo a nivel de celda o módulo.
• Las presiones de explosión de 50-100 kPa y más de 100 kPa (14.5 psi o 1 bar) son suficientes para dañarlo de por vida o quitarle la vida por completo. Al leer el documento, interpreté que la presión estimada en la ubicación de los bomberos perdidos era de alrededor de 70 kPa; cuando estaba cerca de la fuente de ignición, se estimó en 37 kPa. 
• Las ondas de choque pueden conducir a un mayor riesgo de sobrepresión y daño que en la fuente de iniciación. Creo que los paneles de liberación de sobrepresión a veces no funcionan debido a la presión rápida sobreconstruida que abruma la clasificación de presión de estos dispositivos de protección. Retransmitir solo a este tipo de prevención es solo un edulcorante, en mi opinión. Por lo tanto, debería haber más pensamientos al respecto y mis problemas con la NFPA 68. Abierto al debate.
• Existe un estigma en torno a que la LFP es más segura contra incendios que la química de la batería NMC. Esto no es necesariamente cierto. Ambas sustancias químicas son muy sensibles a los abusos mecánicos y térmicos. O en otras palabras, cómo los operamos. Errores de plomo humano.
• La importancia de la dinámica computacional de fluidos de los OEM de BESS en primer lugar, siguiendo las evaluaciones cuantitativas de riesgos de todo el proyecto para incendios y explosiones (incluidos diferentes escenarios de curva de sobrepresión). Estos deben ser un requisito de planificación junto con los sistemas de seguridad de prevención y supresión de incendios y explosiones en el diseño, la construcción y la operación. Además de los planes de respuesta de emergencia antes y después de un evento de explosión / incendio. Expertos técnicos independientes (como Blanboz) y los cuerpos de bomberos deberán autorizarlos previamente.

¿Se podría haber evitado este evento de explosión en Beijing? Probablemente sí. ¿Cómo? Regulaciones y requisitos en el país aplicados específicamente al BESS en las etapas de diseño, construcción y operación. Además del papel fundamental que desempeñan las normas y certificaciones de seguridad en la industria de BESS. ¿Son los NFPA 68 y 69 los mejores? Bueno, en mi opinión personal, no lo son. Pero estos estándares son probablemente los mejores que tenemos actualmente en la industria, lo que también puede abrir el debate para una mayor mejora. Sin embargo, el papel que desempeñan los planes de respuesta de emergencia y las responsabilidades que el OEM de BESS comparte en el HSE de un proyecto. Recuerde que todos tenemos un papel en el éxito y la seguridad de esta industria. 

*Referencia del papel: 

Xingyu Shen, Qianran Hu, Qi Zhang, Dan Wang, Shuai Yuan, Juncheng Jiang, Xinming Qian, Mengqi Yuan. Un análisis de incidentes potenciales inducidos por iones de litio en el sistema de almacenamiento de energía eléctrica de la batería mediante el uso de modelos y simulaciones computacionales de dinámica de fluidos: Estudio de caso de Pekín de abril de 2021.Análisis de fallos de ingeniería, volumen 151,2023,107384,ISSN 1350-630.

https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107384

Sobre el autor:

Andrés Blanco – Consultor del proyecto ⁇ Director Gerente de Blanboz, soy ingeniero con casi quince años de experiencia en el ámbito de las energías renovables, y los últimos siete u ocho de estos años se dedican plenamente a BESS a lo largo de todo el ciclo de vida del proyecto. También me apasiona la implementación de la prevención y supresión de explosiones e incendios en BESS.  Electricidad para todos - Las baterías lideran la carga. Más información en www.blanboz.com , si desea ponerse en contacto conmigo, por favor hágalo en a.blanco@blanboz.com , www.linkedin.com/in/andresblanco77