Захист установок зберігання енергії (УЗЕ, BESS): чому протипожежна безпека стала критично важливою для сучасної енергетики?

Установки зберігання енергії (BESS – Battery Energy Storage System) сьогодні стали одним із ключових елементів сучасної енергетичної інфраструктури. Вони дозволяють накопичувати надлишки електроенергії та використовувати її у моменти пікових навантажень або аварійних відключень. Для України, яка регулярно стикається з пошкодженням енергетичної системи через війну та атаки на критичну інфраструктуру, впровадження УЗЕ стало стратегічно важливим напрямком розвитку енергетики.

Системи накопичення енергії активно використовуються разом із сонячними електростанціями, вітровою генерацією, промисловими підприємствами, логістичними центрами, дата-центрами та комерційними об’єктами. Вони дозволяють стабілізувати роботу енергосистеми, підвищити автономність бізнесу та забезпечити резервне живлення для критично важливих процесів.

Однак разом із високою ефективністю установки зберігання енергії мають і серйозні пожежні ризики. Літій-іонні батареї, які сьогодні використовуються у більшості BESS-систем, можуть становити небезпеку через ризик теплового розгону, самозаймання та швидкого поширення пожежі. Саме тому протипожежний захист УЗЕ потребує принципово іншого підходу, ніж традиційні системи пожежної безпеки.

Сучасна енергетика дедалі більше переходить до використання відновлюваних джерел енергії. Сонячні та вітрові електростанції дозволяють зменшити залежність від традиційної генерації, однак мають одну важливу особливість – нестабільність виробництва електроенергії. Саме тому без систем накопичення енергії ефективна робота ВДЕ практично неможлива.

Сонячні електростанції генерують електроенергію лише вдень, а продуктивність залежить від сезону та погодних умов. Вітрова генерація також нестабільна через зміну сили вітру. У результаті в одні години виникає надлишок електроенергії, а в інші – її дефіцит. Установки зберігання енергії вирішують цю проблему шляхом накопичення надлишків та подальшого використання енергії у необхідний момент.

Для України це має ще більше значення. В умовах постійних атак на енергетичну інфраструктуру BESS-системи допомагають забезпечити автономність підприємств, лікарень, бізнес-центрів та критичних об’єктів. Саме тому сьогодні попит на установки зберігання енергії стрімко зростає як у промисловому, так і в комерційному секторі.

Попри технологічність та ефективність, літій-іонні системи накопичення енергії мають складну фізико-хімічну природу. Основна небезпека полягає у так званому тепловому розгоні – неконтрольованому процесі самонагрівання батареї, який може розвиватися надзвичайно швидко.

Причинами виникнення аварій можуть бути:

Найнебезпечніше те, що процес руйнування батареї починається значно раніше, ніж з’являється дим або відкрите полум’я. На початковому етапі відбувається виділення електролітних газів та летких сполук. Після цього температура елементів може зрости від 80 до 1000°C буквально за кілька секунд. Коли з’являється дим, система вже часто перебуває у критичному стані. Саме тому традиційні димові або теплові датчики у випадку BESS працюють недостатньо ефективно. Вони реагують уже тоді, коли аварія фактично перейшла у неконтрольовану фазу.

Сучасний підхід до захисту установок зберігання енергії базується не стільки на гасінні пожежі, скільки на її попередженні. Основне завдання – максимально рано виявити ознаки деградації літій-іонних елементів ще до початку теплового розгону.

Для цього використовуються спеціалізовані системи раннього виявлення off-gas – електролітних випарів та газів, які утворюються на початкових стадіях руйнування батареї. Такі системи здатні зафіксувати небезпечні процеси за 2–30 хвилин до появи диму або займання.

Сучасні рішення дозволяють виявляти:

Перевага таких систем полягає у можливості миттєво запустити аварійні сценарії безпеки. Наприклад, автоматично відключити заряд або розряд батарей, зупинити інвертори, активувати вентиляцію та перевести систему у безпечний режим роботи. Це дозволяє суттєво знизити ризик масштабної пожежі та поширення аварії на сусідні модулі.

Пожежі літій-іонних батарей суттєво відрізняються від класичних загорянь. У цьому випадку відбувається не лише горіння, а й складний процес хімічного розкладу з виділенням великої кількості тепла та кисню всередині елементів. Саме тому стандартні системи пожежогасіння не завжди є ефективними. Для BESS застосовуються різні типи систем пожежогасіння, кожна з яких має свої особливості.

Вода забезпечує охолодження батарей та дозволяє знизити температуру нижче критичного рівня. Саме тому водяне пожежогасіння вважається одним із найефективніших способів стримування теплового розгону.

Однак для гасіння літій-іонних батарей необхідна величезна кількість води. У багатьох випадках пожежогасіння може тривати годинами. Крім того, вода може пошкодити суміжне електрообладнання, кабельні системи та інфраструктуру об’єкта.

Газові системи пожежогасіння на базі FK-5-1-12 дозволяють швидко поглинати тепло та локалізувати загоряння без шкоди для обладнання. Вони не залишають слідів після спрацювання та не викликають корозії чи коротких замикань.

Газове пожежогасіння особливо ефективне для захисту:

Водночас важливо розуміти, що жодна система пожежогасіння не здатна повністю зупинити тепловий розгон батареї. Саме тому ключову роль відіграє раннє виявлення аварійних процесів.

Ефективний захист установок зберігання енергії – це багаторівнева система безпеки, де кожен елемент працює як частина єдиного комплексу. Основне завдання полягає у тому, щоб виявити небезпеку ще до появи відкритого вогню та автоматично мінімізувати ризики.

Сучасна система захисту УЗЕ зазвичай включає:

Такий підхід дозволяє не лише зменшити ризик масштабної пожежі, а й значно скоротити фінансові втрати у випадку аварії. Для бізнесу це особливо важливо, адже простої енергетичної інфраструктури можуть призвести до зупинки виробництва та втрати критично важливих процесів.

Компанія «Сучасна проектна група» пропонує професійні рішення для захисту установок зберігання енергії (BESS), включаючи аудит ризиків, проєктування систем протипожежної безпеки, інтеграцію сучасних систем раннього виявлення та автоматичного пожежогасіння. Комплексний підхід дозволяє забезпечити надійну та безпечну експлуатацію систем накопичення енергії відповідно до сучасних вимог українського та міжнародного ринку.