Los riesgos de incendio en los sistemas de almacenamiento de energía con baterías de litio se deben principalmente a tres factores: reacciones internas descontroladas en las baterías de litio, fuerzas externas y riesgos asociados a los equipos eléctricos. De acuerdo con la normativa de protección contra incendios, la zona de colocación de las baterías (en adelante, compartimento de baterías) y la zona para equipos eléctricos de alta y baja tensión (en adelante, compartimento de equipos) deben diseñarse por separado.
1. Baterías de litio: Riesgos de reacción interna
Las baterías de litio dependen de reacciones químicas para su carga y descarga, que inevitablemente generan calor. Si el calor generado excede la capacidad de disipación de la batería, este se acumula y provoca un sobrecalentamiento.
Las reacciones químicas internas, como la descomposición de la membrana SEI, el electrolito y los electrodos positivos y negativos, producen una gran cantidad de calor y gas, lo que provoca el calentamiento y la hinchazón de la batería. Esto puede provocar una fuga térmica, lo que provoca un aumento rápido de la temperatura y la ignición de los materiales internos. La descomposición del electrolito libera gases inflamables, que pueden explotar al alcanzar cierta concentración y entrar en contacto con una fuente de ignición.
Además, los módulos de baterías de los sistemas de almacenamiento de energía conectan varios paquetes de baterías en serie, lo que aumenta los riesgos de seguridad. Si una batería falla y se incendia, afectará a las baterías circundantes, ampliando así el alcance del incendio.
2. Factores de fuerza externos
- Riesgo de perforación: Los objetos afilados (como restos metálicos o herramientas caídas) pueden perforar la batería. Aunque la carcasa ofrece cierta protección, los impactos fuertes pueden perforar la carcasa metálica y el separador, provocando cortocircuitos internos, una rápida liberación de calor y una fuga térmica.
- Daños mecánicos: Durante el transporte o la instalación, una compresión o colisión fuerte (por ejemplo, vibración del vehículo o manipulación inadecuada) puede deformar la batería, dañando la estructura interna de los electrodos y provocando cortocircuitos. Las grietas en la carcasa también pueden provocar fugas de electrolitos inflamables, que pueden incendiarse al exponerse a chispas eléctricas.
- Impacto de la vibración: La vibración de alta frecuencia a largo plazo puede aflojar los componentes de conexión (p. ej., cables y contactos de electrodos), lo que aumenta la resistencia de contacto y provoca un sobrecalentamiento local. La vibración también provoca el desprendimiento de los materiales activos, lo que empeora el rendimiento de la batería y el riesgo de fugas térmicas.
3. Peligros de los equipos eléctricos
La estabilidad y seguridad de los equipos eléctricos en los sistemas de almacenamiento de energía afectan directamente el rendimiento de las baterías. La presencia de sistemas de alta tensión y alta corriente, así como numerosos sistemas de comunicación y corriente débil, puede dañar los componentes de protección, inhabilitar las funciones de seguridad y potencialmente provocar incendios.
Medidas de seguridad contra incendios para sistemas de almacenamiento de energía con baterías de litio
Los sistemas de protección contra incendios de almacenamiento de energía con baterías de litio están diseñados para centrales de almacenamiento de energía a gran escala/distribuidas, vehículos móviles de almacenamiento de energía y centrales eléctricas de respaldo, abarcando toda la cadena de suministro de energía (generación, transmisión, distribución y consumo). A pesar de las ventajas del almacenamiento de energía basado en litio, la alta reactividad del litio metálico y los frecuentes incidentes de fugas térmicas en los vehículos hacen de la seguridad contra incendios una prioridad absoluta. A continuación, se presentan las medidas clave:
1. Sistema de protección contra incendios
La fuga térmica de las baterías de litio libera gases, energía, humo e incluso llamas abiertas. Conforme a normas como el Código para el Diseño de Protección contra Incendios de Centrales Térmicas y Sistemas de Subestaciones y el Código para el Diseño de Sistemas de Alarma contra Incendios, se aísla el compartimento de la batería y se instala un sistema de protección contra incendios específico que comprende:
- Detección y control: Cuando la composición del gas en el compartimento de la batería cambia de forma anormal, se activan dispositivos como controladores de alarmas contra incendios, detectores compuestos y sensores de gases combustibles, que monitorean el hidrógeno, los COV, el CO, el humo y la temperatura. Estos activan alarmas, desconectan la alimentación y envían alertas al centro de control. Los botones de parada de emergencia, las alarmas manuales y los indicadores sonoros y visuales proporcionan controles de emergencia in situ.
- Extinción de incendios por gas: El equipo incluye extintores de gas, tuberías y boquillas, utilizando métodos físicos (aislamiento de oxígeno) para la rápida supresión del incendio:
- HFC-227ea (Seven Fluoropropano): Gas incoloro, inodoro y no conductor que suprime las reacciones químicas. Almacenado en estado líquido, se libera en estado gaseoso, sin dejar residuos ni dañar los equipos eléctricos.
- Perfluorohexanona: Un agente de última generación con alta eficiencia, que se vaporiza rápidamente para aislar el oxígeno y enfriar el lugar del incendio.
- Nitrógeno líquido: Un medio ecológico que enfría físicamente y sofoca los incendios al liberar gas nitrógeno, que desplaza al oxígeno.
2. Sistema de aire acondicionado
Las baterías de litio generan calor continuo durante la carga y descarga. La temperatura óptima del compartimento de la batería es de 25 °C, ya que las bajas temperaturas aceleran la pérdida de capacidad y las altas aumentan el riesgo de incendio en equipos eléctricos y baterías.
3. Dispositivos de enclavamiento
Para evitar víctimas debido a malas operaciones o emergencias, los compartimentos de las baterías están equipados con puertas cortafuegos, sistemas de escape y botones de parada de emergencia externos, interbloqueo con alarmas contra incendios, extintores automáticos y ventilación para seguridad de múltiples niveles.
4. Diseño eléctrico
- Protección contra sobretensiones: Los circuitos de alto voltaje están equipados con dispositivos de protección contra rayos y sobretensiones para reducir los riesgos derivados de alto voltaje o corriente.
- Planificación del diseño: Las áreas de almacenamiento de energía móvil tienen al menos 2 salidas; los sistemas sobre el suelo reservan un carril contra incendios de 3,5 m de ancho y los sistemas subterráneos tienen una ruta de escape de 1,5 m de ancho con instalaciones contra incendios.
- Alimentación: Los equipos contra incendios utilizan energía independiente de la red eléctrica con cables resistentes al fuego para garantizar su fiabilidad.
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Hora de publicación: 10 de junio de 2025
