Les Megapacks de batteries sont en plein essor. Il en va de même pour les craintes qu'ils prennent feu

[duJambon]

Le monde a besoin de milliers de nouvelles installations de batteries réseau pour lutter contre le changement climatique. Elles prennent rarement feu, mais beaucoup de gens sont réticents quant à l’idée d’en avoir à côté de chez eux.

Les gens ne prennent pas l’électricité pour acquise à Raquette Lake, dans l’État de New York, dans les hauts sommets isolés des Adirondacks. En hiver, lorsque la glace et le vent descendent souvent sur la ligne électrique menant au hameau, la centaine d’habitants permanents restent au chaud en démarrant les générateurs diesel. Les préparatifs pour la haute saison touristique estivale commencent en février, lorsqu’ils se rassemblent sur le lac pour scier des blocs de glace de 250 livres. L’eau de fonte refroidira les bières à la brasserie tout au long de la saison. Steve Viscelli, résident à temps partiel depuis 16 ans, attribue cela à un mélange de tradition centenaire et de précaution.

Plus tôt cette année, National Grid, le service public local, a présenté au village une nouvelle solution : un micro-réseau ancré par 12 conteneurs de la taille d’une remorque remplis de batteries lithium-ion. Raquette Lake connaît 12 fois plus de pannes que les clients moins éloignés, selon le service public. Le parc de batteries de 20 mégawatts mettrait fin à cette situation. Cela contribuerait également à l’objectif de New York d’installer 6 gigawatts de stockage d’énergie d’ici 2030, un élément crucial pour maintenir la stabilité du réseau alors que l’État abandonne rapidement les combustibles fossiles.

Les habitants étaient sceptiques. Viscelli s’inquiétait de l’emplacement de la batterie, à quelques centaines de mètres du lac et entourée de forêts protégées par l’État. Aris Bird, l’un des seuls techniciens médicaux d’urgence du village travaillant toute l’année, se demandait ce qui se passerait si quelqu’un était blessé. Elle avait entendu parler d’incendies de batteries lithium-ion dans les journaux. Son mari Mark, né et élevé à Raquette Lake, est chef d’un petit service d’incendie entièrement bénévole. L’hôpital le plus proche est à 120 km.

Bird pourrait voir la nécessité de contribuer à la lutte climatique, mais « nous avons le sentiment que cela nous est lancé », dit-elle. Selon elle, le bénéfice local – environ quatre heures d’électricité en cas de panne – n’était pas suffisant pour se sentir en sécurité lors d’une violente tempête hivernale. Des murmures inquiets se rassemblèrent en un mouvement. Une poignée d’habitants se sont rassemblés dans le bar pour faire des pancartes et se sont mobilisés sur TikTok . Fin mai, une centaine de personnes, dont beaucoup en T-shirt jaune fluo, lisaient « Non ! Non! Non! Lithium Battery Farm », se sont rassemblés lors d’une réunion municipale à laquelle participaient des responsables des services publics, les développeurs du projet et un expert en sécurité incendie de la ville de New York. Les fonctionnaires choqués ont été noyés à plusieurs reprises sous des chants et des huées. « Pourquoi essayez-vous de ravager notre communauté ? » » a demandé un résident.

De telles scènes sont de plus en plus courantes aux États-Unis, où le stockage sur batterie du réseau est sur le point de doubler cette année pour atteindre plus de 18 gigawatts, selon l’Agence américaine d’information sur l’énergie. À mesure que l’industrie s’est développée, les préoccupations locales ont également augmenté quant à l’endroit exact où seront placés les conteneurs de batteries de la taille d’un camion et de 40 tonnes. En Californie, les propositions qui ont été adoptées ont été embourbées dans des campagnes et des poursuites judiciaires de l’opposition. À New York, des réunions publiques destinées à entendre des propositions ont plutôt donné lieu à des moratoires ou à des interdictions sur le stockage des batteries.

L’immense besoin de batteries de réseau est clair : en plus de soutenir l’énergie éolienne et solaire intermittente et d’éviter les pannes de courant, elles peuvent directement remplacer les parties sales du réseau, telles que les « centrales de pointe » alimentées au gaz naturel qui s’allument. lorsque la demande dépasse l’offre. Pour les voisins, l’installation d’une batterie peut permettre de supprimer les infrastructures toxiques liées aux combustibles fossiles.

Comme pour toute proposition de développement, l’opposition communautaire est complexe et localisée. Bien que plus faciles à cacher que les éoliennes ou les panneaux solaires, les installations de batteries peuvent gâcher la vue et les travaux de construction peuvent créer du bruit ou de la poussière. Mais les inquiétudes concernant la sécurité sont devenues un puissant moteur des efforts de l’opposition. Les développeurs peuvent pointer du doigt des données indiquant que les incendies de batteries du réseau sont rares, mais les voisins se concentreront sur les inconnues. À quel point est-ce rare ? “S’il y a eu des incendies et des explosions, les gens les connecteront aux infrastructures proposées dans leur communauté”, explique Sanya Carley, codirectrice du Kleinman Center for Energy Policy de l’Université de Pennsylvanie, qui a étudié l’opposition aux projets d’énergie propre.

La plupart des gros titres sur les incendies de batteries mortels font référence aux batteries de scooters ou de vélos électriques, qui peuvent être rendues dangereuses par des composants de mauvaise qualité ou un stockage inapproprié. Les batteries de réseau plus grandes ont de meilleurs résultats. Ils sont généralement connus des autorités locales et composés de pièces provenant de sources fiables (sous-entendu pas du low cost chinois). Une analyse de la California Public Utilities Commission estime que 2 % des installations de stockage du réseau connaîtront des incidents « majeurs liés à la sécurité », le risque étant le plus élevé au cours des deux premières années d’exploitation. La plupart des autres incidents sont traités rapidement.

« Nous sommes en train de rattraper notre retard. Le risque est inconnu et doit être mesuré.
Guillermo Rein, Imperial College de Londres

Mais les batteries du réseau comportent leurs propres risques, qui, selon certains experts, devraient être mieux expliqués aux voisins potentiels. Guillermo Rein, professeur de sciences du feu à l’Imperial College de Londres, affirme que l’industrie a fait un excellent travail en rendant les incendies rares malgré la volatilité inhérente à la technologie lithium-ion. Mais les mesures de sécurité continuent d’évoluer, ajoute-t-il, et il existe des lacunes importantes dans notre compréhension de la manière de prévenir et d’atténuer l’impact des incendies les plus catastrophiques. « Nous sommes en train de rattraper notre retard », dit-il. “Le risque est inconnu et il doit être mesuré.”

Les étincelles, les arcs et les flammes constituent un risque dans tout système électrique. Lorsqu’ils se produisent dans ou autour d’une batterie, les conséquences peuvent être désastreuses. Lorsque les flammes réchauffent une cellule de batterie, l’un des composants répétitifs d’une batterie plus grande, au-delà d’une certaine température, une réaction chimique commence qui produit davantage de chaleur, déclenchant le même processus dans les cellules voisines. L’emballement thermique peut se déclencher en quelques millisecondes seulement, avant que la fumée ou la chaleur ne puisse être détectée par un système d’alarme. L’incendie se propage d’abord dans un groupe de cellules environnantes partageant des composants électroniques, appelé module, puis sur d’autres, jusqu’à ce qu’un rack entier de batteries soit en feu.

En 2019, un système de batteries en réseau à Surprise, en Arizona, a pris feu et a explosé après que des extincteurs se soient mélangés à des batteries en feu.

Le premier niveau de sécurité incendie consiste à empêcher cette étincelle initiale de se produire. La plupart des tests d’incendie consistent à détecter les défauts des cellules individuelles des batteries, ce que l’industrie, qui fabrique des millions de ces cellules chaque année pour toutes sortes d’applications énergétiques, fait bien, explique Rein. Mais à mesure qu’ils sont regroupés en groupes plus importants pour les systèmes à l’échelle du réseau, les tests deviennent plus complexes et les voies d’allumage se multiplient : fuites de liquide de refroidissement, court-circuitage des composants électroniques, installation défectueuse. Tous les processus ne sont pas reproductibles en laboratoire, explique Rein, auteur d’une étude de 2020 sur les normes de sécurité des batteries, qu’il qualifie de « chaotique ».

En l’absence de tests approfondis sur les grandes batteries de réseau, les « fondements » de la conception de la sécurité dans l’industrie des batteries de réseau sont modifiés en réponse à des incidents réels, explique Rein. Il s’agit notamment d’un système à Surprise, en Arizona, qui a pris feu en 2019 puis a explosé après que des extincteurs se soient mélangés aux batteries en feu, transformant l’entrepôt dans lequel ils étaient installés en une cocotte minute. Neuf premiers intervenants ont été blessés. Deux ans plus tard, près de Geelong, en Australie, un incendie s’est déclaré lors d’essais dans ce qui était alors la plus grande installation de batteries au monde, une collection de Tesla Megapacks, le produit de stockage en réseau du fabricant de véhicules électriques. Des vents violents ont propagé les flammes d’un Megapack à un appareil voisin, et l’incendie a mis quatre jours à s’éteindre.

« Il existe encore de nombreuses techniques d’ingénierie considérées comme les meilleures pratiques, mais qui n’ont pas encore fait leurs preuves. »
Steve Kerber, Institut de recherche sur la sécurité incendie

Dans les deux cas, l’industrie a tiré des leçons : les conteneurs de batteries sont de plus en plus conçus pour mieux éviter les explosions en évacuant les gaz inflammables, et rendus plus isolés pour empêcher les flammes de se propager d’un conteneur à l’autre. Les commandes sont plus accessibles depuis l’extérieur du conteneur. Il est conseillé aux pompiers de limiter l’utilisation de produits extincteurs, de surveiller la situation tout en pulvérisant les environs pour contenir l’incendie. Les principes de conception favorisent le confinement du feu. Un seul conteneur peut prendre feu et se consumer de lui-même ; l’objectif est de prévenir une propagation catastrophique et de protéger les premiers intervenants.

Mais les stratégies permettant d’arrêter les incendies croissants, y compris les systèmes permettant d’éteindre ou de contenir les incendies à l’intérieur des conteneurs, varient selon les fabricants. «Je pense qu’il existe encore de nombreuses techniques d’ingénierie considérées comme les meilleures pratiques, mais qui n’ont pas été complètement prouvées», déclare Steve Kerber, directeur exécutif du Fire Safety Research Institute, une filiale de l’Underwriters Institute, ou UL, une organisation à but non lucratif qui crée les normes de sécurité incendie les plus largement utilisées. Les systèmes de batteries installés par Vistra Energy dans une ancienne usine de gaz naturel à Moss Landing, en Californie, ont été arrêtés pendant des mois après des incidents survenus en 2021 et 2022 au cours desquels des systèmes de suppression de chaleur, destinés à freiner l’emballement thermique, ont été accidentellement déclenchés, aspergeant les batteries dans l’eau. cela a provoqué des arcs électriques et des courts-circuits.

Pour certains acteurs du secteur, ces incidents prouvent que les techniques de suppression avancées posent plus de problèmes qu’elles n’en valent la peine, introduisant encore plus de pannes potentielles. Lorsque Vistra a commencé à construire une troisième installation à Moss Landing, qu’elle a mise en service le mois dernier, elle a opté pour le modèle de conteneur extérieur au lieu de placer les racks sous un seul toit. (Vistra affirme avoir amélioré les systèmes de suppression et avoir choisi la conception extérieure pour accélérer la construction.)

La conception conteneurisée ne résout pas tous les problèmes. En septembre dernier, les pompiers ont répondu à un appel à 2 h 30 déclenché par des caméras infrarouges dans une installation de batteries distincte sur le site de Moss Landing, un ensemble de 183 mégawatts de Tesla Megapacks appartenant au service public PG&E. À l’aube, les communautés environnantes étaient soumises à un avertissement de confinement qui durerait toute la journée alors qu’un conteneur brûlait. Attendre un incendie peut être déstabilisant pour les pompiers comme Joel Mendoza, chef des pompiers du service d’incendie du comté du Nord, qui dessert Moss Landing. Il a préféré la stratégie initiale de Vistra, utilisant une suppression avancée des incendies et fournissant une formation à son service pour intervenir et éteindre les flammes. Mais selon les normes de confinement et selon les directives de sécurité de Tesla, la réponse à l’incendie de septembre a été considérée comme un « échec de sécurité ». Personne n’a été blessé et le feu ne s’est pas propagé.

La méthode « watch-it-burn » peut être déstabilisante pour les voisins d’une batterie de réseau. À Moss Landing, les habitants décrivent ne pas savoir pourquoi les autorités locales leur ont dit de fermer les fenêtres et d’éteindre les systèmes de ventilation pendant que le Megapack brûlait. Dans une communauté agricole où les jeunes travaillent souvent dans les champs entourant l’usine, les parents s’inquiètent de savoir si la nouvelle a atteint leurs enfants. Qu’y avait-il dans l’air, exactement ?

À l’époque, ce n’était pas tout à fait clair. PG&E n’avait pas effectué de « modélisation du panache » qui permettrait de prédire comment les gaz provenant de la combustion des produits chimiques des batteries pourraient se déplacer. Les gaz produits varient selon les batteries, mais selon un rapport d’incident, la présence possible de fluorure d’hydrogène, ou HF, qui peut être mortel en quelques minutes, même à de faibles concentrations, a été particulièrement préoccupante pour les responsables de l’Environmental Protection Agency dépêchant des intervenants sur l’incendie.

L’équipe de l’EPA est arrivée après que la fumée se soit largement dissipée et n’a trouvé aucune trace de gaz nocifs, mais n’avait pas la capacité de tester la présence de HF. (L’agence l’a depuis ajouté.) Selon un scénario présenté dans une analyse de panache réalisée par Vistra pour ses propres installations sur le site, des concentrations de HF supérieures aux limites d’exposition de Californie pourraient se propager sur une zone d’environ 1 300 pieds de diamètre, y compris une partie du route côtière emblématique Highway 1, dans des conditions de vent qui surviennent 7 pour cent du temps. Paul Doherty, porte-parole de PG&E, affirme que son analyse est sous forme de projet et sera bientôt présentée publiquement.

Les chercheurs qui étudient la sécurité des batteries reconnaissent qu’ils doivent trouver un équilibre difficile : critiquer les angles morts d’une jeune industrie tout en gardant le passé en perspective. Fredrik Larsson, un chercheur suédois qui a étudié les émissions de HF provenant des batteries, souligne que les incidents impliquant les batteries sont éclipsés par ceux de l’industrie des combustibles fossiles. Les conduites transportant du gaz naturel provoquent chaque année des milliers d’explosions aux États-Unis. « C’est ridicule qu’on brûle de l’essence à l’intérieur des voitures », dit-il. “Mais nous avons trouvé comment le sécuriser.”

Les batteries pourraient atteindre un niveau similaire d’acceptation sociale, avec les bonnes données. Les recherches de son groupe comptent parmi les seules données publiques sur les émissions de HF, et d’autres contaminants potentiels, notamment les métaux lourds et autres composés fluorés, sont encore moins bien étudiés. Il souhaite voir l’industrie des batteries partager davantage sur sa chimie et ses données de sécurité internes. Cela conduirait à de meilleures stratégies de gestion des incendies, évitant potentiellement la fermeture d’une autoroute ou d’une ville. Il pense que cela donnerait également aux localités envisageant des batteries davantage de garanties en matière de sécurité.

D’autres, comme Rein, le spécialiste des incendies, continuent d’être frustrés par le mantra selon lequel les incendies de batterie doivent être surveillés et non combattus. L’industrie a fait un excellent travail pour rendre les incendies moins fréquents, dit-il, principalement en minimisant les défauts dans les cellules. Mais les travaux sur la suppression au niveau du système sont loin derrière, affirme Rein, faisant planer le spectre d’incidents peu fréquents mais potentiellement catastrophiques. « Il est inacceptable que nous sachions créer un incendie sans savoir comment l’éteindre », dit-il. Il pense que l’industrie a du mal à parler de sécurité, car elle craint de donner l’impression que le stockage sur réseau pourrait être dangereux. « Le degré de déni auquel j’ai été exposé pendant plus de 15 ans est stupéfiant », déclare Rein.

Cela pourrait changer, d’autant plus que ce secteur en croissance rapide est confronté à davantage de questions sur les incidents passés. « Je pense qu’il y a eu une amélioration continue », déclare Andy Tang, vice-président du stockage d’énergie chez Wärtsilä, un fournisseur mondial d’infrastructures électriques. Il souligne les changements dans la conception des conteneurs et une meilleure formation des premiers intervenants, ainsi que le passage à des cellules à base de fer qui atteignent un emballement thermique à des températures plus élevées que leurs prédécesseurs riches en nickel. Son entreprise tient à souligner la manière dont ses systèmes vont au-delà des exigences de sécurité de base, notamment des séries supplémentaires de tests du système et des capteurs qui suivent les conditions météorologiques locales pour éviter la surchauffe. D’autres améliorations, notamment des conceptions sans lithium présentant des risques d’incendie moindres, arriveront sur le réseau dans quelques années.

En attendant, des centaines d’installations de batteries supplémentaires doivent être construites pour atteindre les objectifs en matière d’énergies renouvelables au cours des prochaines années seulement. Il faut agir rapidement dans des endroits comme New York, qui a pour objectif de produire 70 % de son électricité à partir d’énergies renouvelables d’ici 2030. Il s’agit d’un objectif ambitieux : le manque de lignes électriques et de transformateurs limite l’endroit où les batteries peuvent être installées. Les sites industriels comme à Moss Landing, situés en dehors des zones animées mais déjà desservis par des lignes électriques et des pompiers bien formés, sont idéaux mais difficiles à trouver.

À Raquette Lake, National Grid et Rev Renewables, le promoteur affirme que le site choisi, acheté en 2019, répond aux exigences nationales et locales, loin des zones humides et correctement éloigné des autres bâtiments. Ils affirment que la sécurité est primordiale et promettent de détailler en détail les plans d’intervention d’urgence avec les autorités locales. Le projet pourrait néanmoins connaître des retards. Après la réunion étonnamment combative de mai, les dirigeants municipaux ont proposé un moratoire d’un an sur les permis de batterie, qui a été adopté la semaine dernière.

Les opposants ont été galvanisés au cours de l’été par les incendies survenus dans trois nouvelles installations de batteries dans l’État de New York, dont une petite ville appelée Lyme, près de la frontière canadienne. Cet incendie a brûlé et produit de la fumée pendant quatre jours, laissant les premiers intervenants épuisés et les résidents se demandant ce qu’il y avait dans l’air et préoccupés par le potentiel de ruissellement contaminé.

Bird, une résidente de Raquette Lake, dit qu’elle accueille le moratoire comme une opportunité pour la région d’évaluer son plan d’urgence et pour que la technologie continue d’évoluer. Elle doute que son opinion change. « Nous allons continuer à être aussi bruyants que possible à ce sujet », dit-elle.

Source: https://www.wired.com/story/big-grid-batteries-are-booming-so-are-fears-fire/