A földbe süllyesztett csavarokra épülő akkumulátoros energiatárolók (BESS) létesítése — európai szabványok

Az akkumulátoros energiatároló rendszerek (BESS) földbe fúrt csavarokra történő telepítését az EU-ban az Eurocode 7 – a pontszerű terhelések geotechnikai tervezésére vonatkozó szabvány – és az EN 1990 – a terheléskombinációkra vonatkozó szabvány – szabályozza, míg a konténerek közötti tűzvédelmi távolságokat az egyes tagállamok nemzeti előírásai szabályozzák.

Két szintű szabályozás: az alapok kialakítása és az üzemeltetés biztonsága

Akárcsak a faépületek esetében, a BESS-nél is érvényes a két szakterület szabálya. Az alapozás geotechnikai tervezését (csavar, annak hossza, teherbírása, elhelyezkedése) az Eurocode 7 szabályozza. A konténerváz szerkezeti kialakítását és a terhelések kombinációját az EN 1990, valamint az acélszerkezetekre vonatkozó kapcsolódó Eurocode-ok (EN 1993). A BESS mint technológiai berendezés üzemeltetésének elektromos és tűzbiztonsága önálló terület, amelyet az EU-ban az IEC 62933 nemzetközi szabvány és a nemzeti tűzvédelmi előírások szabályoznak — ez közvetlenül nem kapcsolódik az alapozás geotechnikai tervezéséhez, de a beruházónak és a tervezőnek ezt párhuzamosan kell megoldania.

Eurocode 7 — konténerekből származó pontszerű terhelések

Az Eurocode 7 (EN 1997-1, 7. szakasz – cölöpös alapozások) a BESS alatti földcsavarokra ugyanúgy vonatkozik, mint más terheléstípusokra. A szabványról részletes általános áttekintés egy külön cikkben található: 7. Eurokód és földcsavarok.

A BESS-re jellemző a terhelés jellege:

Koncentrált pontszerű terhelés. A területi eloszlású terheléssel (pl. a fotovoltaikus rendszer szerkezeténél) ellentétben a BESS-konténer alatt elhelyezett minden egyes csavar lényegesen nagyobb egységterhelést visel, amely néhány teherviselő pontra koncentrálódik. A statikusnak ellenőriznie kell az egyes csavarok, valamint az egész csoport teherbírását (csoportos hatás az EC7 7.6.2. § szerint).

Függőleges és vízszintes terhelés kombinációja. A konténer oldalfalára ható szél vízszintes komponenst hoz létre, amelyet a csavar és a teherviselő fejnek a függőleges terheléssel együtt kell átvennie — a DA1 tervezési módszer (az 1. és 2. kombináció) a szabvány Csehországban, Szlovákiában, Ausztriában és Németországban.

Minden pontra vonatkozó dokumentáció külön-külön. A nagyobb egységnyi terhelés miatt a BESS esetében szokásos, hogy minden egyes csavarról – nem csupán egy mintáról – dokumentálják a telemetriai adatokat (nyomaték × behatolási mélység); ezek alapul szolgálnak mind a statikai számításokhoz, mind a beruházás biztosításához.

EN 1990 — terheléskombinációk

Az EN 1990 (Eurokód: A szerkezetek tervezésének alapjai) meghatározza, hogyan kell az egyes terheléseket (saját tömeg, üzemi terhelés, szél, hó, illetve adott esetben szeizmikus terhelés) olyan tervezési kombinációkká összevonni, amelyeknek az alapnak és a teherhordó szerkezetnek is meg kell felelnie.

A BESS konténer esetében különösen a következők relevánsak:

Állandó terhelés — a konténer és az akkumulátorok saját tömege (több tíz tonna, az akkumulátor típusától és kémiai összetételétől függően)
Klimatikus terhelés — az oldalfelületre ható szél, illetve a konténer tetején lerakódó hó olyan területeken, ahol jelentős hóterhelés jelentkezik
Rendkívüli terhelés — a szeizmikus területeken (főként Dél-Európában) kiegészítve az Eurocode 8-cal

Az egyes EU-tagállamok nemzeti mellékletei szabályozzák a részterhelési együtthatókat és a kombinációs szabályokat – a Csehországban megvalósított projektet módosítás nélkül nem lehet átvinni Németországba vagy Olaszországba.

IEC 62933 — a BESS mint technológiai berendezés biztonsága

Nemzetközi szabvány IEC 62933-5-2 (A hálózatba integrált elektrokémiai energiatárolókra vonatkozó biztonsági követelmények) a tároló elektromos és üzemeltetési biztonságát szabályozza – nem pedig az alapzat geotechnikai jellemzőit. A beruházó számára fontos tudni, hogy:

Az IEC 62933 szabvány az akkumulátorokra, a vezérlőrendszerre és a konténer belsejében biztosított tűzvédelemre vonatkozik
Az Eurocode 7 és az EN 1990 az alapozást és a teherhordó szerkezetet szabályozza
A két terület a projektdokumentációban összefonódik, de külön-külön, gyakran különböző szakértők által kerülnek értékelésre

Betonalapok (alapok, pillérek, gerendák) kialakítása ásással, acélvasalással történő megerősítéssel és cementbetonnal való kitöltéssel történik. A terhelés előtt 7–28 napot kell várni a kikeményedésre. A teherbírás eléri a 20–100+ tonnát pontonként, de ez jelentősen magasabb költségekkel és hosszabb idővel jár.

Tűzvédelmi távolságok — nemzeti előírások

Az Eurocod-szabványokkal ellentétben a BESS-konténerek közötti távolságokra vonatkozóan nincs harmonizált európai szabvány. Ezt a területet a nemzeti tűzvédelmi előírások szabályozzák, és a gyakorlatban az egyes eseteket egyénileg bírálják el a helyi tűzoltósággal vagy egy építési tűzvédelmi szakértővel együttműködve.

Gyakorlati következmények az EPC-szolgáltatók számára: A biztonsági távolságok befolyásolják a konténerek elhelyezkedését a telken, és így az alapozási pontok elrendezését is. Javasoljuk, hogy a tűzvédelmi tervet még az alapozás geotechnikai tervének véglegesítése előtt dolgozzák ki – a konténerek elrendezésének megváltoztatása a csavarok becsavarása után költséges.

Hogyan valósulnak meg a BESS-projektek az EU legfontosabb országaiban?

Cseh Köztársaság: Geotechnikai tervezés a ČSN EN 1997 szabvány szerint. A BESS tűzbiztonságát egy épületek tűzbiztonságára szakosodott, engedélyezett szakértő (PBS) értékeli az építési engedélyhez szükséges dokumentáció részeként.

Németország: A DIN EN 1997 az EC7 nemzeti átültetése. A BESS-rendszerek bizonyos kapacitás felett engedélykötelesek a BImSchG (környezetszennyezés-megelőzési törvény) szerint, valamint meg kell felelniük a VDE elektromos biztonsági követelményeinek.

Ausztria: Az ÖNORM B 4435 kiegészíti az Eurocode 7-et. A BESS tűzvédelmi értékelését a telepítés méretétől függően a helyi tűzoltósági szerv (Landesfeuerwehrverband) végzi.

Franciaország: Az NF EN 1997 nemzeti végrehajtási szabványként. Az egy bizonyos kapacitást meghaladó BESS-ek az ICPE (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement) szabályozási rendszer hatálya alá tartoznak, amelynek saját távolságra és biztonságra vonatkozó követelményei vannak.

Lengyelország: A PN-EN 1997 nemzeti szabványként. A lengyelországi BESS-piac növekedését a fotovoltaikus projektekkel való kombináció hajtja elő, a geotechnikai tervezés pedig alapértelmezés szerint az Eurocode 7 szerint történik.

Minden országban az alábbi szabály érvényes: az Eurocode 7 + EN 1990 szerinti geotechnikai alapozás az egész EU-ban egységes, míg a tűzvédelmi és üzemeltetési engedélyekről mindig a helyi jogszabályok és a helyi hatóságok rendelkeznek.

Ellenőrzőlista az EU-ban megvalósítandó, talajcsavaros BESS-projekthez

A BESS gyártó által kiadott, pontszerű terheléseket tartalmazó konténer műszaki adatlapja
A terület geotechnikai felmérése és a teherbírás meghatározása az EN 1997 szabvány szerint
A terheléskombinációk statikai számítása az EN 1990 szerint (beleértve a szélterhelést és adott esetben a szeizmikus hatásokat is)
A pontszerű terhelés csavarba történő átvitelére szolgáló teherviselő fejek/profilok tervezése
Tűzvédelmi terv és a nemzeti előírások szerinti biztonsági távolságok — ezeket az elrendezés véglegesítése előtt kell megoldani
A telepítés telemetrikus adatai minden egyes csavarral kapcsolatban (nyomaték × mélység)
A síkosság geodéziai ellenőrzése a konténer gyártójának tűréshatárain belül
A csavarozógép CE-tanúsítása és az építési hatóság számára szükséges dokumentáció

Gyakran feltett kérdések

Van-e egységes európai szabvány a BESS-konténerek közötti távolságra vonatkozóan?
Nem. A biztonsági távolságokat az egyes EU-tagállamok nemzeti tűzvédelmi előírásai szabályozzák, nem pedig egy harmonizált európai szabvány. Ezeket a kérdéseket a helyi tűzvédelmi hatósággal vagy egy felhatalmazott szakemberrel kell egyeztetni.
Miben különbözik a BESS geotechnikai tervezése a fotovoltaikus szerkezet tervezésétől?
A BESS-konténer a terhelést több, nagyobb egységnyi terheléssel rendelkező koncentrált pontra viszi át, míg a FVE-szerkezet a terhelést nagyobb számú, kisebb terhelésű pontra osztja szét. Az Eurocode 7 mindkét helyzetet szabályozza, de az egyes csavarok méretezése és a csoportos hatás értékelése eltérő.
Milyen szerepet játszik az IEC 62933 szabvány a BESS-projektben?
Az IEC 62933-5-2 szabvány a tárolóegység (akkumulátor, vezérlőrendszer, a konténer belsejében található tűzvédelmi rendszer) elektromos és üzemeltetési biztonságát szabályozza. Nincs köze az alapozás geotechnikai szempontjaihoz, amelyekkel az Eurocode 7 és az EN 1990 foglalkozik.
Minden egyes EU-tagállam esetében újra kell számolni az alapzat statikáját?
Az Eurocodok nemzeti mellékletei szabályozzák a részleges együtthatókat és a kombinációs szabályokat, ezért az egy országra elkészített statikai számítás nem feltétlenül érvényes egy másik országban. Javasoljuk, hogy forduljon a helyi engedélyezett statikushoz.

Hogyan folytassuk?

Hogyan zajlik gyakorlatilag a BESS-konténerek alapjának telepítése: Akkumulátoros tárolók földbe rögzített csavarokkal

Általános áttekintés a geotechnikai tervezésről az Eurocode 7 szerint: 7. Eurokód és földcsavarok