Изграждане на батерийни съоръжения за съхранение на енергия (BESS) върху земни винтове — европейски стандарти

Изграждането на батерийно съоръжение за съхранение (BESS) върху земни винтове в ЕС се регулира от Еврокод 7 за геотехническо проектиране на точкови натоварвания и от стандарт EN 1990 за комбинации от натоварвания, докато противопожарните разстояния между контейнерите се регулират от националните разпоредби на отделните държави-членки.

Две нива на регулиране: конструкция на основата и безопасност на експлоатацията

Както при дървените конструкции, така и при BESS важи правилото за двете специалности. Геотехническото проектиране на основата (винт, неговата дължина, носеща способност, разположение) се урежда от Еврокод 7. Конструктивното решение на рамката на контейнера и комбинацията от натоварвания се уреждат от EN 1990 и свързаните с него Еврокодове за стоманени конструкции (EN 1993). Електрическата и противопожарната безопасност при експлоатацията на BESS като технологично съоръжение е отделна област, която в ЕС се урежда от международния стандарт IEC 62933 и националните противопожарни разпоредби — тя не е пряко свързана с геотехниката на фундамента, но инвеститорът и проектантът трябва да я разгледат успоредно.

Еврокод 7 — точкови натоварвания от контейнери

Еврокод 7 (EN 1997-1, раздел 7 — пилотни основи) се отнася за земните винтове под BESS по същия начин, както и за други видове натоварвания. Подробен общ преглед на стандарта е представен в отделна статия: Еврокод 7 и земни винтове.

Характерът на натоварването е специфичен за BESS:

Концентрирано точково натоварване. За разлика от равномерно разпределеното натоварване (например при конструкцията на фотоволтаична централа), всеки винт под контейнера на BESS понася значително по-високо единично натоварване, концентрирано в няколко носещи точки. Строителният инженер трябва да провери носещата способност както на всеки отделен винт, така и на цялата група (групов ефект съгласно EC7 §7.6.2).

Комбинация от вертикално и хоризонтално натоварване. Вятърът, действащ върху страничната стена на контейнера, създава хоризонтална съставна сила, която винтът и носещата глава трябва да поемат заедно с вертикалното натоварване — проектният подход DA1 (комбинация 1 и 2) е стандарт в Чехия, Словакия, Австрия и Германия.

Документация за всяка точка поотделно. Поради по-високото единично натоварване при BESS е обичайно да се документира телеметричният запис (момент × дълбочина) за всеки отделен винт, а не само за извадка — това служи като основа както за статиката, така и за осигуряването на инвестицията.

EN 1990 — комбинация от натоварвания

EN 1990 (Еврокод: Основи на проектирането на конструкции) определя как да се комбинират отделните натоварвания (собствено тегло, експлоатационно натоварване, вятър, сняг и, при необходимост, сеизмичност) в проектни комбинации, на които трябва да отговарят както фундаментът, така и носещата конструкция.

За контейнера BESS са от значение преди всичко:

Постоянно натоварване — собственото тегло на контейнера и батериите (десетки тона в зависимост от типа и химичния състав на батериите)
Климатично натоварване — вятър, действащ върху страничната повърхност, или сняг върху покрива на контейнера в райони със съответното снегово натоварване
Извънредно натоварване — в сеизмични райони (особено в Южна Европа) допълнено с Еврокод 8

Националните приложения на отделните държави от ЕС уреждат частичните коефициенти на натоварване и правилата за комбиниране — проект, реализиран в Чешката република, не може да бъде пренесен в Германия или Италия без адаптация.

IEC 62933 — безопасност на BESS като технологично съоръжение

Международен стандарт IEC 62933-5-2 (Изисквания за безопасност на мрежово интегрираните електрохимични съоръжения за съхранение на енергия) урежда електрическата и експлоатационната безопасност на самото хранилище — а не геотехническите характеристики на основата. За инвеститора е важно да знае, че:

Стандартът IEC 62933 урежда въпросите, свързани с батериите, системата за управление и противопожарната защита вътре в контейнера
Еврокод 7 и EN 1990 уреждат основата и носещата конструкция
Двете области се пресичат в проектната документация, но се разглеждат поотделно и често от различни специалисти

Бетонни основи (основи, стълбове, превръзки) се изграждат чрез изкопаване, укрепване със стоманена арматура и заливане с циментов бетон. Преди натоварване е необходимо да се изчака 7–28 дни за втвърдяване. Носещата способност достига 20–100+ тона на точка, но на цената на значително по-високи разходи и по-дълго време.

Противопожарни разстояния — национални разпоредби

За разлика от Еврокодовете, не съществува хармонизиран европейски стандарт за разстоянията между контейнерите BESS. Тази област се регулира от националните противопожарни разпоредби, а на практика се оценява индивидуално съвместно с местния пожарен орган или оторизирано лице по пожарна безопасност на сградите.

Практически последици за доставчиците на EPC: Разстоянията за отстъп влияят върху разположението на контейнерите на терена и, следователно, върху разположението на опорните точки. Препоръчваме пожарозащитната концепция да се изготви, преди да бъде утвърден геотехническият проект на фундамента — промяната в разположението на контейнерите след забиването на винтовете е скъпа.

Как се реализират проектите по програмата BESS в ключовите държави от ЕС

Чешка република: Геотехническо проектиране съгласно ČSN EN 1997. Пожарната безопасност на BESS се оценява от оторизиран специалист по пожарна безопасност на сградите (PBS) като част от документацията за издаване на разрешение за строеж.

Германия: DIN EN 1997 като национално приложение на EC7. Инсталациите на BESS с капацитет над определена стойност подлежат на одобрение съгласно BImSchG (Закон за защита от емисии) и изискванията на VDE за електрическа безопасност.

Австрия: ÖNORM B 4435 допълва Еврокод 7. Оценката на пожарната безопасност на BESS се извършва от местната пожарна служба (Landesfeuerwehrverband) в зависимост от размера на инсталацията.

Франция: NF EN 1997 като национална имплементация. Системите BESS с капацитет над определена стойност попадат в обхвата на режима ICPE (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement) със собствени изисквания за разстояния и безопасност.

Полша: PN-EN 1997 като национален стандарт. Растежът на пазара на BESS в Полша се дължи на съчетанието с проекти за фотоволтаични централи, като геотехническото проектиране се извършва стандартно съгласно Еврокод 7.

Във всички държави важи следното: геотехническите основи съгласно Еврокод 7 + EN 1990 са универсални в цялата ЕС, докато одобренията за пожарна безопасност и експлоатация винаги се уреждат от местното законодателство и местните власти.

Контролен списък за проекта BESS с земни винтове в ЕС

Техническа спецификация на контейнера с точкови натоварвания от производителя BESS
Геотехническо проучване на обекта и определяне на носещата способност съгласно EN 1997
Статичен анализ на комбинации от натоварвания съгласно EN 1990 (включително вятър и, при необходимост, сеизмичност)
Проектиране на носещи глави/профили за предаване на точково натоварване към винта
Концепция за пожарна безопасност и разстояния за безопасност съгласно националните разпоредби — да се определи преди фиксирането на разположението
Телеметрични данни за инсталацията за всеки винт (въртящ момент × дълбочина)
Геодезична проверка на равнинността в рамките на допустимите отклонения, посочени от производителя на контейнера
CE сертификат за машината за пробиване и документация за строителния орган

Често задавани въпроси

Съществува ли единна европейска норма за разстоянията между контейнерите BESS?
Не. Разстоянията за безопасност се регулират от националните противопожарни разпоредби на отделните държави от ЕС, а не от хармонизиран европейски стандарт. Тези въпроси трябва да се обсъждат с местния противопожарен орган или с упълномощено лице.
В какво се различава геотехническото проектиране за BESS от това за фотоволтаична конструкция?
Контейнерът BESS пренася натоварването към няколко концентрирани точки с по-високо единично натоварване, докато конструкцията FVE разпределя натоварването по повърхността върху по-голям брой точки с по-малко натоварване. Еврокод 7 разглежда и двете ситуации, но оразмеряването на отделния винт и оценката на груповия ефект се различават.
Каква роля играе стандартът IEC 62933 в проекта BESS?
IEC 62933-5-2 урежда електрическата и експлоатационната безопасност на самото хранилище (батерии, система за управление, противопожарна защита вътре в контейнера). Той не е свързан с геотехниката на фундамента, която се урежда от Еврокод 7 и EN 1990.
Необходимо ли е за всяка страна от ЕС да се преизчисли статиката на фундамента?
Националните приложения към Еврокодовете регламентират частичните коефициенти и правилата за комбиниране, поради което статичното изчисление, изготвено за една страна, не е автоматично валидно в друга. Препоръчваме да се обърнете към местен оторизиран инженер-конструктор.

Къде да продължим

Как на практика се извършва монтажът на основата за контейнерите BESS: Батерийни съоръжения, закрепени върху земни винтове

Общ преглед на геотехническото проектиране съгласно Еврокод 7: Еврокод 7 и земни винтове