Lo que sabemos y lo que no sabemos sobre el incendio en una instalación de baterías de APS

No se ha nombrado la causa del incendio en una instalación de baterías de Arizona que envió a cuatro bomberos al hospital el viernes.

El portavoz del Departamento de Bomberos de Peoria, Michael Selmer, describió "una explosión" cuando los socorristas intentaron verificar el recinto de la batería, lo que generó dudas sobre si las baterías o algún otro equipo desencadenaron ese evento. Las baterías de iones de litio han estado involucradas en incendios antes, pero solo unas pocas veces en el contexto de la infraestructura de la red de EE. UU.

Utility Arizona Public Service, propietaria del sitio, y Fluence, que proporcionó el sistema de batería, han estado investigando la causa de la conflagración desde el sábado.

Cuatro miembros del Departamento de Bomberos de Peoria fueron hospitalizados con quemaduras químicas y por inhalación de químicos, según el departamento. Las condiciones de los socorristas se habían estabilizado el sábado por la noche, informó el medio local AZ Central.

Esta calamidad llega en un momento delicado para la incipiente industria del almacenamiento, que está preparada para duplicar las implementaciones este año y triplicarlas en 2020, según datos de Wood Mackenzie Power & Renewables.

Arizona Public Service adoptó la tecnología más rápidamente que casi todos sus pares y en febrero anunció planes para instalar 850 megavatios más para 2025, la adquisición más grande anunciada por una empresa de servicios públicos de EE. UU. hasta el momento. La compañía quiere usar baterías para trasladar la energía solar a la noche, cuando se vuelve más valiosa para la red. Esta estrategia ofrece una alternativa más limpia y económica a depender de plantas pico de gas natural.

El resultado de la investigación, entonces, tiene una gran importancia para determinar si la expansión de la batería de Arizona procede según lo planeado. Podría influir en estados como California, Nueva York y Massachusetts, que han hecho del almacenamiento un elemento central de la planificación de su red. Los hallazgos también serán importantes para las otras jurisdicciones que quieran usar las baterías como una herramienta para descarbonizar sus sistemas eléctricos.

Estas son las grandes preguntas que la industria se hará a medida que se desarrolle la investigación. GTM proporcionará actualizaciones a medida que evolucione la historia.

Los expertos de la industria del almacenamiento a veces se preocupan de que los integradores y operadores novatos puedan causar una falla en la batería y dar una mala reputación al almacenamiento. Esa preocupación no está en juego en Arizona, porque ambos participantes tienen experiencia en el campo del despliegue de baterías.

Servicio público de Arizona es la empresa de servicios públicos más grande del estado y una entusiasta adoptante de la tecnología de baterías como activo de la red. La compañía ha incorporado baterías en su planificación de red a nivel macro en un momento en que muchas empresas de servicios públicos aún tienen que lidiar seriamente con la tecnología.

APS instaló la instalación en cuestión en 2017 como parte del Programa Solar Partner, mediante el cual la empresa de servicios públicos utiliza dos baterías a escala de red para equilibrar los efectos de numerosos sistemas solares de techo en un alimentador de distribución en particular. Según lo que APS aprendió de ese proyecto, optó por una solución de batería en Punkin Center, compensando una actualización de cables más costosa para mantener la confiabilidad en esa ciudad remota.

Desde entonces, APS ha ampliado sus ambiciones de baterías, convirtiéndolas en una pieza central de su estrategia para trasladar abundante energía solar a los picos de la noche, en lugar de depender de costosas plantas de picos de gas. Una batería de 50 megavatios cargada con energía solar ganó una licitación en 2018. APS anunció en febrero que construiría otros 850 megavatios para 2025.

fluencia,que suministró el sistema a APS, tiene un historial de una década en la construcción y operación de almacenamiento a gran escala.

La empresa comenzó como una unidad interna dentro de la productora de energía AES encargada de encontrar oportunidades comerciales de almacenamiento dentro de la cartera de esa empresa. Después de años de desarrollar proyectos, AES escindió su negocio de almacenamiento como una empresa conjunta con el gigante industrial alemán Siemens. Fluence se lanzó a principios de 2018 con un enfoque en el suministro de su plataforma Advancion a escala de servicios públicos para proyectos de almacenamiento en todo el mundo.

Fluence afirma tener 760 megavatios desplegados en 80 sitios en 17 países, lo que lo coloca firmemente en los escalones superiores de los proveedores de almacenamiento. Lo logró con un historial limpio.

"Hasta el incidente reciente, la flota de Fluence había entregado más de 6,3 millones de megavatios-hora de servicios de red sin incidentes de seguridad o incendios importantes", dijo un portavoz de la compañía a GTM.

Todavía no sabemos la respuesta a esta pregunta crucial.

"Lo que sabemos en este momento es que tuvimos una falla en el equipo", dijo la portavoz de APS, Anne DeGraw, a GTM en un correo electrónico el lunes. "Una investigación exhaustiva nos ayudará a determinar qué falló exactamente y por qué".

Esa investigación está en marcha, con personal de APS y Fluence en el lugar. La pregunta pendiente es si el fuego se originó en el propio sistema de baterías o en una parte diferente de la subestación que ocupa el mismo sitio.

Los incendios de baterías de red han sido extremadamente raros en los EE. UU. (más sobre esto más adelante), pero la falla catastrófica es un riesgo distinto de cero para cualquier equipo de red de alta potencia.

"Los incendios y las explosiones no son infrecuentes dentro de los sistemas de energía", dijo Ben Kellison, director de investigación de redes en Wood Mackenzie.

Las explosiones de transformadores, por ejemplo, ocurren con tanta frecuencia, a veces varias veces al año, que las empresas de servicios públicos usan paredes especializadas para separar los grandes transformadores de potencia entre sí para evitar fallas en cascada, señaló.

Dependerá de los investigadores rastrear el origen del incendio entre los diversos tipos de equipos de red presentes en la subestación.

Selmer dijo que "ocurrió una explosión" cuando los bomberos ingresaron a las instalaciones de la batería (AZ Central tiene un video de la declaración). También señaló que se desconoce la causa de la explosión.

Las baterías de iones de litio son susceptibles de incendiarse bajo ciertas condiciones. Si se cortocircuitan, las células pueden entrar en un estado conocido como "fuga térmica", en el que continúan calentándose hasta un punto que eventualmente puede encenderse.

Dicho esto, los incendios de baterías tienden a emerger como llamas, no como explosiones.

Nuevamente, no sabemos la causa de la explosión, pero la descripción del departamento de bomberos de la escena recuerda un pasaje de un estudio de seguridad contra incendios de baterías de 2017 que DNV GL realizó en nombre de las partes interesadas de Nueva York. Los autores abordan la pregunta exacta de si las baterías de iones de litio explotan:

"En este programa, DNV GL probó docenas de baterías de iones de litio y no pudo decir de manera concluyente que alguna de ellas 'explotó'", señala el informe. "DNV GL ha realizado cientos de pruebas de abuso en celdas en otros programas y no ha observado de manera concluyente un evento en el que una batería explotó o fue la fuente de un evento de energía rápida".

Sin embargo, la compañía observó una "condición altamente repetible", en la que las celdas de la batería expuestas al calor liberaban gases inflamables.

"El peligro de explosión no es la batería en sí, sino los gases que puede generar", señala el informe.

Dependiendo de la proporción de gases presentes en el recinto antes de que entraran los socorristas, la entrada de aire exterior podría haber creado condiciones para la combustión que no estaban presentes antes.

GTM recorrió el sitio hermano de McMicken, el sistema de batería Festival Ranch, en 2017; los dos son idénticos excepto que McMicken se sienta en una subestación.

El recinto rectangular tiene dos filas de bastidores de celdas de batería, detrás de puertas de malla, a cada lado de una pasarela central. Se parece más a un pequeño centro de datos que a una planta de energía, pero las pilas de baterías LG Chem suman 2 megavatios y 2 megavatios-hora de capacidad de almacenamiento.

El interior estaba climatizado para mantener las baterías en un rango de funcionamiento seguro a pesar del calor que pueda arrojar el verano de Arizona. Un tanque rojo de extintor de incendios era tan ancho y casi tan alto como un humano adulto, conectado a una serie de sensores diseñados para detectar signos de problemas antes de que surgiera el peligro.

"Los sistemas de seguridad de estas unidades de batería incluyen una alarma incorporada y un sistema de extinción de incendios de activación automática, así como un contenedor diseñado para soportar algunos parámetros significativos de calor y presión", dijo DeGraw.

DeGraw no confirmó si los sistemas de seguridad se activaron el viernes.

La empresa de servicios públicos ha puesto a tierra sus operaciones de almacenamiento de energía mientras continúa la investigación.

"No tenemos ninguna razón para creer que hay problemas de seguridad con instalaciones de almacenamiento de energía similares, pero por precaución, hemos desconectado temporalmente nuestros otros sistemas de baterías", dijo DeGraw. "Este es un paso típico para un negocio centrado en la seguridad como el nuestro".

Otros sistemas incluyen la batería Festival Ranch idéntica y el sistema Punkin Center, ambos suministrados por Fluence.

En los EE. UU., solo se ha informado de un puñado de incendios en instalaciones de baterías a escala de red.

APS experimentó su primer incendio en 2012. Un sistema de 1,5 megavatios que poseía y operaba en Flagstaff, suministrado por Electrovaya, se incendió.

También en 2012, se quemó una planta de 15 megavatios en la costa norte de Oahu, Hawái. Esa planta fue suministrada por Xtreme Power, respaldada por VC, que utilizó baterías de plomo ácido avanzadas, en lugar de tecnología de iones de litio. Xtreme Power quebró dos años después.

S&C Electric Company experimentó un incendio en su instalación interna de prueba de baterías en 2016 y publicó un informe detallado sobre cómo resolvió la situación. Sin embargo, esa instalación no estaba operando en el campo como un activo de la red, por lo que pertenece a una categoría diferente.

La base de datos de almacenamiento de energía de WoodMac rastrea un total de 200 sistemas de baterías a gran escala instalados en los EE. UU. Eso pone la proporción de incendios a baterías en dos o tres de 200, dependiendo de si el último incidente se remonta al sistema de almacenamiento o a otra cosa. .

Los incendios de baterías de la red de EE. UU. pueden ser pocos en términos absolutos, pero la tasa de incidencia no es trivial en términos relativos, especialmente cuando la industria planea expandirse masivamente en los próximos años.

"La relación tiene que bajar al menos un orden de magnitud, si no más", dijo Ravi Manghani, director de investigación de almacenamiento de energía de WoodMac. "La industria necesita hacer un mejor trabajo para fabricar ventas más seguras, diseñar sistemas que tengan suficientes niveles de redundancia y contar con monitoreo en tiempo real que involucre análisis predictivos".

Todo esto se reducirá a la causa del incendio. Si resulta ser una pieza diferente del equipo de la subestación, la consulta puede centrarse en cómo aislar correctamente la carcasa de la batería de las amenazas externas.

Si la investigación implica al sistema de baterías en sí, eso generaría una serie de preguntas difíciles para las partes involucradas y podría forzar la reconsideración de los planes de APS para un aumento drástico en las instalaciones de baterías.