Akkujen varastointijärjestelmien (BESS) perustaminen maakiinnikkeisiin — eurooppalaiset standardit

Akkujen varastointijärjestelmän (BESS) perustaminen maapultteihin perustuu EU:ssa Eurokoodiin 7, joka koskee pistekuormien geoteknistä suunnittelua, sekä standardiin EN 1990, joka koskee kuormitusyhdistelmiä, kun taas konttien väliset paloturvallisuusetäisyydet määräytyvät kunkin jäsenvaltion kansallisten määräysten mukaisesti.

Kaksi sääntelytasoa: perustuksen rakenne ja käytön turvallisuus

Aivan kuten puurakennuksissa, myös BESS-rakennuksissa noudatetaan kahden asiantuntijuusalueen sääntöä. Perustuksen geotekninen suunnittelu (pultti, sen pituus, kantavuus, sijoittelu) määritellään Eurocode 7:ssä. Kontin rungon rakenteellinen suunnittelu ja kuormitusyhdistelmät määritellään standardissa EN 1990 ja siihen liittyvissä teräsrakenteita koskevissa Eurocode-standardeissa (EN 1993). BESS-järjestelmän, teknologisen laitteiston, käytön sähkö- ja paloturvallisuus on erillinen alue, jota EU:ssa säännellään kansainvälisellä standardilla IEC 62933 ja kansallisilla paloturvallisuusmääräyksillä — se ei liity suoraan perustuksen geotekniikkaan, mutta sijoittajan ja suunnittelijan on käsiteltävä sitä samanaikaisesti.

Eurokoodi 7 — konttien aiheuttamat pistekuormitukset

Eurokoodi 7 (EN 1997-1, luku 7 – paaluperustukset) koskee BESS-järjestelmän maapaaluja samalla tavalla kuin muita kuormitustyyppejä. Yksityiskohtainen yleiskatsaus standardista on erillisessä artikkelissa: Eurokoodi 7 ja maakiinnikkeet.

BESS-järjestelmälle on ominaista seuraava kuormitusprofiili:

Keskittynyt pistekuormitus. Toisin kuin tasaisesti jakautuneessa kuormituksessa (esim. aurinkovoimalaitoksen rakenteessa), jokainen BESS-kontin alla oleva ruuvi siirtää huomattavasti suuremman yksikkökuormituksen, joka keskittyy muutamaan tukipisteeseen. Rakennesuunnittelijan on tarkastettava sekä yksittäisen ruuvin että koko ryhmän kantavuus (ryhmävaikutus standardin EC7 §7.6.2 mukaisesti).

Pystysuuntaisen ja vaakasuuntaisen kuormituksen yhdistelmä. Kontin sivuseinään kohdistuva tuuli aiheuttaa vaakasuuntaisen komponenttikuormituksen, jonka ruuvin ja kantopään on siirrettävä yhdessä pystysuuntaisen kuormituksen kanssa — suunnittelumenetelmä DA1 (yhdistelmät 1 ja 2) on standardi Tšekissä, Slovakiassa, Itävallassa ja Saksassa.

Kunkin kohdan osalta erilliset asiakirjat. Koska yksikkökohtainen kuormitus on suurempi, BESS-järjestelmässä on tavallista dokumentoida telemetriatiedot (vääntömomentti × syvyys) jokaisesta yksittäisestä ruuvista, ei pelkästään otoksesta — näitä tietoja käytetään perustana sekä rakennesuunnittelussa että investoinnin vakuutuksessa.

EN 1990 — kuormitusyhdistelmät

Standardissa EN 1990 (Eurokoodi: Rakenteiden suunnittelun perusteet) määritellään, miten yksittäiset kuormitukset (oma paino, käyttökuormitus, tuuli, lumi ja tarvittaessa maanjäristys) yhdistetään suunnitteluyhdistelmiksi, jotka perustuksen ja kantavan rakenteen on täytettävä.

BESS-kontin osalta merkityksellisiä ovat erityisesti:

Jatkuva kuormitus — kontin ja akkujen oma paino (kymmeniä tonneja akkutyypistä ja kemiallisesta koostumuksesta riippuen)
Ilmastokuormitus — sivupintaan kohdistuva tuuli tai mahdollisesti kontin katolla oleva lumi alueilla, joilla lumikuormitus on merkittävää
Poikkeuksellinen kuormitus — seismisillä alueilla (erityisesti Etelä-Euroopassa) täydennetty Eurocode 8:lla

EU:n eri maiden kansalliset liitteet säätelevät osakuormituskertoimia ja yhdistelmäsääntöjä — Tšekin tasavallassa toteutettua hanketta ei voida siirtää sellaisenaan Saksaan tai Italiaan.

IEC 62933 — BESS:n turvallisuus teknologisena laitteena

Kansainvälinen standardi IEC 62933-5-2 (Verkkoon integroitujen sähkökemiallisten energianvarastojen turvallisuusvaatimukset) koskee itse varaston sähkö- ja käyttöturvallisuutta — ei perustuksen geotekniikkaa. Sijoittajan on tärkeää tietää, että:

IEC 62933 -standardi koskee akkuja, ohjausjärjestelmää ja paloturvallisuutta kontin sisällä
Eurokoodi 7 ja standardi EN 1990 käsittelevät perustuksia ja kantavaa rakennetta
Nämä molemmat alueet kohtaavat hankedokumentaatiossa, mutta niitä arvioidaan erikseen ja usein eri asiantuntijoiden toimesta

Betoniperustukset (jalustat, pylväät, vyöhykkeet) muodostetaan kaivamalla, vahvistamalla teräsraudoituksella ja valamalla sementtibetonilla. Ennen kuormitusta on odotettava 7–28 päivää betonin kovettumista. Kantavuus on 20–100+ tonnia pistettä kohti, mutta kustannukset ovat huomattavasti korkeammat ja rakentaminen kestää kauemmin.

Paloturvallisuusetäisyydet — kansalliset määräykset

Toisin kuin Eurokoodien osalta, BESS-konttien välisiä etäisyyksiä koskevaa yhdenmukaistettua eurooppalaista standardia ei ole olemassa. Tätä alaa säännellään kansallisilla paloturvallisuusmääräyksillä, ja käytännössä asia arvioidaan tapauskohtaisesti yhdessä paikallisen paloviranomaisen tai rakennusten paloturvallisuudesta vastaavan valtuutetun henkilön kanssa.

Käytännön vaikutukset EPC-toimittajille: Välietäisyydet vaikuttavat konttien sijoitteluun tontilla ja siten myös perustuspisteiden sijaintiin. Suosittelemme paloturvallisuussuunnitelman laatimista ennen perustuksen geoteknisen suunnitelman vahvistamista – konttien sijoittelun muuttaminen ruuvien poraamisen jälkeen on kallista.

Miten BESS-hankkeita toteutetaan EU:n keskeisissä maissa

Tšekin tasavalta: Geotekninen suunnittelu standardin ČSN EN 1997 mukaisesti. BESS:n paloturvallisuuden arvioinnin suorittaa valtuutettu rakennusten paloturvallisuuden asiantuntija (PBS) osana rakennuslupadokumentaatiota.

Saksa: DIN EN 1997 on EC7:n kansallinen täytäntöönpanomääräys. Tiettyä kapasiteettia ylittävät BESS-asennukset edellyttävät BImSchG:n (ilmanlaadun suojelulaki) mukaista hyväksyntää sekä VDE:n sähköturvallisuusvaatimusten noudattamista.

Itävalta: ÖNORM B 4435 täydentää Eurocode 7:ää. BESS-paloturvallisuusarvioinnin suorittaa paikallinen palolaitos (Landesfeuerwehrverband) laitoksen koon mukaan.

Ranska: NF EN 1997 kansallisena täytäntöönpanona. Tiettyä kapasiteettia suuremmat BESS-järjestelmät kuuluvat ICPE-järjestelmän (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement) piiriin, jolla on omat etäisyys- ja turvallisuusvaatimuksensa.

Puola: PN-EN 1997 kansallisena standardina. BESS-markkinoiden kasvu Puolassa perustuu aurinkosähköhankkeisiin, ja geotekninen suunnittelu noudattaa vakiona Eurokoodi 7:ää.

Kaikissa maissa pätee seuraava: Eurocode 7:n ja standardin EN 1990 mukaiset geotekniset perustukset ovat yleispäteviä koko EU:ssa, kun taas palo- ja käyttöhyväksynnät kuuluvat aina paikallisen lainsäädännön ja paikallisten viranomaisten toimivaltaan.

Tarkistuslista maakiinnitteisten akkujärjestelmien (BESS) hankkeille EU:ssa

BESS-valmistajan kontin tekniset tiedot, joissa on pistekuormitukset
Alueen geotekninen tutkimus ja kantavuuden määrittäminen standardin EN 1997 mukaisesti
Kuormitusyhdistelmien staattinen laskenta standardin EN 1990 mukaisesti (mukaan lukien tuuli ja tarvittaessa maanjäristykset)
Kantavien päiden/profiilien suunnittelu pistekuormituksen siirtämiseksi ruuviin
Paloturvallisuussuunnitelma ja turvaetäisyydet kansallisten määräysten mukaisesti — käsiteltävä ennen sijoittelun vahvistamista
Asennuksen telemetriset mittaustiedot jokaisesta ruuvista (vääntömomentti × syvyys)
Tasaisuuden geodeettinen tarkastus kontin valmistajan määrittelemien toleranssien puitteissa
Porakoneen CE-sertifiointi ja rakennusviranomaiselle toimitettavat asiakirjat

Usein kysyttyjä kysymyksiä

Onko olemassa yhtenäistä eurooppalaista standardia BESS-konttien turvaetäisyyksille?
Ei. Turvavälit määräytyvät kunkin EU-maan kansallisten paloturvallisuusmääräysten mukaan, eivät yhdenmukaistetun eurooppalaisen standardin perusteella. Asiasta on sovittava paikallisen paloviranomaisen tai valtuutetun henkilön kanssa.
Miten BESS-järjestelmän geotekninen suunnittelu eroaa aurinkosähköjärjestelmän suunnittelusta?
BESS-kontti siirtää kuormituksen useisiin keskittyneisiin pisteisiin, joissa yksikkökuormitus on suurempi, kun taas FVE-rakenteessa kuormitus jakautuu laajalle alueelle useampaan kevyempään pisteeseen. Eurokoodi 7 käsittelee molempia tilanteita, mutta yksittäisen ruuvin mitoitus ja ryhmävaikutuksen arviointi eroavat toisistaan.
Mikä rooli IEC 62933 -standardilla on BESS-projektissa?
IEC 62933-5-2 -standardi säätelee itse varastointijärjestelmän (akut, ohjausjärjestelmä, kontin sisäinen palontorjunta) sähkö- ja käyttöturvallisuutta. Se ei liity perustuksen geotekniikkaan, jota käsitellään Eurocode 7:ssä ja standardissa EN 1990.
Onko jokaisen EU-maan osalta laskettava perustuksen rakenteellinen kestävyys uudelleen?
Eurokoodien kansalliset liitteet määrittelevät osakertoimet ja yhdistelmäsäännöt, minkä vuoksi yhdelle maalle laadittu rakennesuunnittelulaskelma ei ole automaattisesti pätevä toisessa maassa. Suosittelemme yhteistyötä paikallisen valtuutetun rakennesuunnittelijan kanssa.

Mistä jatkaa

Miten BESS-konttien perustuksen asennus käytännössä tapahtuu: Maakiinnikkeisiin asennettavat akkuvarastot

Yleiskatsaus geotekniseen suunnitteluun Eurocode 7:n mukaisesti: Eurokoodi 7 ja maakiinnikkeet