De aanleg van batterijopslaginstallaties (BESS) op grondankers — Europese normen

De aanleg van een batterijopslaginstallatie (BESS) op grondankers valt in de EU onder Eurocode 7 voor het geotechnisch ontwerp van puntbelastingen en de norm EN 1990 voor belastingscombinaties, terwijl de brandveiligheidsafstanden tussen de containers worden geregeld door de nationale voorschriften van de afzonderlijke lidstaten.

Twee reguleringsniveaus: de constructie van de fundering en de veiligheid van de exploitatie

Net als bij houten constructies geldt ook bij BESS de regel van de twee vakgebieden. Het geotechnisch ontwerp van de fundering (grondankers, de lengte daarvan, draagvermogen, plaatsing) wordt geregeld door Eurocode 7. Het constructief ontwerp van het containerkader en de combinatie van belastingen worden geregeld door EN 1990 en de daarmee samenhangende Eurocodes voor staalconstructies (EN 1993). De elektrische en brandveiligheid van de BESS als technologische installatie vormt een afzonderlijk gebied dat in de EU wordt geregeld door de internationale norm IEC 62933 en de nationale brandveiligheidsvoorschriften — dit houdt geen direct verband met de geotechniek van de fundering, maar de opdrachtgever en de ontwerper dienen hier tegelijkertijd aandacht aan te besteden.

Eurocode 7 — puntbelasting door containers

Eurocode 7 (EN 1997-1, hoofdstuk 7 — paalfunderingen) is evenzeer van toepassing op grondschroeven onder BESS als op andere soorten belastingen. Een gedetailleerd algemeen overzicht van de norm vindt u in een afzonderlijk artikel: Eurocode 7 en grondankers.

Kenmerkend voor BESS is de aard van de belasting:

Geconcentreerde puntbelasting. In tegenstelling tot een gelijkmatig verdeelde belasting (bijvoorbeeld bij een zonnepanelconstructie) draagt elke schroef onder de BESS-container een aanzienlijk hogere belasting per eenheid, die geconcentreerd is op enkele draagpunten. De bouwkundig ingenieur dient de draagkracht van zowel de afzonderlijke schroeven als de gehele groep te controleren (groepseffect volgens EC7 §7.6.2).

Een combinatie van verticale en horizontale belasting. De wind op de zijwand van de container veroorzaakt een horizontale component die de schroef en de draagkop samen met de verticale belasting moeten overbrengen — de ontwerpbenadering DA1 (combinatie 1 en 2) is de norm in Tsjechië, Slowakije, Oostenrijk en Duitsland.

Documentatie voor elk punt afzonderlijk. Gezien de hogere belasting per eenheid is het bij BESS gebruikelijk om de telemetrische gegevens (koppel × indringdiepte) voor elke afzonderlijke schroef vast te leggen, en niet slechts voor een steekproef — dit dient als onderbouwing voor de statische berekeningen en voor de verzekering van de investering.

EN 1990 — combinatie van belastingen

EN 1990 (Eurocode: Grondbeginselen van het ontwerpen van constructies) bepaalt hoe de afzonderlijke belastingen (eigengewicht, gebruiksbelasting, wind, sneeuw en, indien van toepassing, seismische belasting) moeten worden gecombineerd tot ontwerpcombinaties waaraan zowel de fundering als de draagconstructie moeten voldoen.

Voor de BESS-container zijn met name de volgende aspecten van belang:

Permanente belasting — het eigen gewicht van de container en de batterijen (tientallen tonnen, afhankelijk van het type en de chemische samenstelling van de batterij)
Klimaatbelasting — wind op de zijkant, of eventueel sneeuw op het dak van de container in gebieden met een aanzienlijke sneeuwbelasting
Buitengewone belasting — in seismische gebieden (met name Zuid-Europa) aangevuld met Eurocode 8

De nationale bijlagen van de afzonderlijke EU-lidstaten regelen de deelbelastingscoëfficiënten en de combinatieregels — een project dat in Tsjechië wordt uitgevoerd, kan niet zonder aanpassingen worden overgedragen naar Duitsland of Italië.

IEC 62933 — veiligheid van BESS als technologische apparatuur

Internationale norm IEC 62933-5-2 (Veiligheidseisen voor in het netwerk geïntegreerde elektrochemische energieopslagsystemen) regelt de elektrische en operationele veiligheid van de opslagplaats zelf — niet de geotechniek van de fundering. Voor de investeerder is het belangrijk om te weten dat:

IEC 62933 heeft betrekking op de batterijen, het besturingssysteem en de brandbeveiliging binnenin de container
Eurocode 7 en EN 1990 hebben betrekking op de fundering en de draagconstructie
Beide gebieden komen in de projectdocumentatie aan bod, maar worden afzonderlijk beoordeeld, vaak door verschillende specialisten

Betonnen funderingen (funderingen, pijlers, dwarsbalken) worden vervaardigd door middel van uitgraving, versteviging met staalwapening en het gieten van cementbeton. Alvorens de constructie te belasten, dient men 7–28 dagen te wachten tot het beton is uitgehard. Het draagvermogen bedraagt 20–100+ ton per punt, maar dit gaat gepaard met aanzienlijk hogere kosten en een langere doorlooptijd.

Brandveiligheidsafstanden — nationale voorschriften

In tegenstelling tot de Eurocodes bestaat er geen geharmoniseerde Europese norm voor de afstanden tussen BESS-containers. Dit gebied wordt geregeld door nationale brandveiligheidsvoorschriften en wordt in de praktijk per geval beoordeeld in overleg met de plaatselijke brandweer of een bevoegde brandveiligheidsdeskundige voor gebouwen.

Praktische gevolgen voor EPC-leveranciers: De veiligheidsafstanden zijn van invloed op de plaatsing van de containers op het terrein en daarmee ook op de plaatsing van de funderingspunten. Wij raden u aan het brandveiligheidsconcept uit te werken voordat het geotechnisch ontwerp van de fundering definitief wordt vastgesteld — het wijzigen van de plaatsing van de containers nadat de schroeven zijn aangebracht, brengt hoge kosten met zich mee.

Hoe worden BESS-projecten in de belangrijkste EU-landen aangepakt?

Tsjechië: Geotechnisch ontwerp volgens ČSN EN 1997. De brandveiligheid van BESS wordt beoordeeld door een erkende specialist op het gebied van brandveiligheid van bouwwerken (PBS) als onderdeel van de documentatie voor de bouwvergunning.

Duitsland: DIN EN 1997 als nationale implementatie van EC7. BESS-installaties boven een bepaalde capaciteit zijn onderworpen aan goedkeuring overeenkomstig de BImSchG (wet inzake de bescherming tegen emissies) en aan de VDE-eisen voor elektrische veiligheid.

Oostenrijk: ÖNORM B 4435 vormt een aanvulling op Eurocode 7. De brandveiligheidsbeoordeling van BESS wordt uitgevoerd door de regionale brandweerorganisatie (Landesfeuerwehrverband), afhankelijk van de omvang van de installatie.

Frankrijk: NF EN 1997 als nationale implementatie. BESS-systemen boven een bepaalde capaciteit vallen onder het ICPE-regime (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement) met eigen eisen inzake afstanden en veiligheid.

Polen: PN-EN 1997 als nationale norm. De groei van de BESS-markt in Polen wordt gestimuleerd door de combinatie met zonne-energieprojecten; het geotechnisch ontwerp vindt standaard plaats volgens Eurocode 7.

In alle landen geldt het volgende: de geotechnische basis volgens Eurocode 7 + EN 1990 is universeel binnen de EU, terwijl brandveiligheids- en gebruiksvergunningen altijd worden geregeld door de lokale wetgeving en de lokale autoriteiten.

Checklist voor het BESS-project met grondankers in de EU

Technisch gegevensblad van de container met puntbelastingen van de fabrikant BESS
Geotechnisch onderzoek van de locatie en bepaling van het draagvermogen volgens EN 1997
Statische berekening van belastingscombinaties volgens EN 1990 (inclusief wind en, indien van toepassing, seismische activiteiten)
Ontwerp van draagkoppen/profielen voor de overdracht van puntbelasting naar de schroef
Brandveiligheidsconcept en veiligheidsafstanden volgens de nationale voorschriften — dit dient te worden geregeld voordat de opstelling definitief wordt vastgesteld
Telemetrische registratie van de installatie voor elke schroef (koppel × diepte)
Geodetische controle van de vlakheid binnen de door de fabrikant van de container opgegeven tolerantie
CE-certificering van de boormachine en documentatie voor de bouwinspectie

Veelgestelde vragen

Bestaat er een uniforme Europese norm voor de veiligheidsafstanden van BESS-containers?
Nee. De veiligheidsafstanden worden bepaald door de nationale brandveiligheidsvoorschriften van de afzonderlijke EU-lidstaten, en niet door een geharmoniseerde Europese norm. U dient dit te bespreken met de lokale brandweer of een bevoegde deskundige.
In hoeverre verschilt het geotechnisch ontwerp voor een BESS van dat voor een fotovoltaïsche installatie?
De BESS-container verdeelt de belasting over een aantal geconcentreerde punten met een hogere belasting per eenheid, terwijl de FVE-constructie de belasting over een groter aantal punten met een lagere belasting verdeelt. Eurocode 7 behandelt beide situaties, maar de dimensionering van de afzonderlijke schroef en de beoordeling van het groepseffect verschillen.
Welke rol speelt de norm IEC 62933 in het BESS-project?
IEC 62933-5-2 regelt de elektrische en operationele veiligheid van de opslaginstallatie zelf (batterijen, besturingssysteem, brandbeveiliging binnenin de container). Deze norm heeft geen betrekking op de geotechnische aspecten van de fundering, die worden geregeld door Eurocode 7 en EN 1990.
Moet de statische berekening van de fundering voor elk EU-land opnieuw worden uitgevoerd?
De nationale bijlagen bij de Eurocodes regelen de deelcoëfficiënten en combinatieregels; daarom is een statische berekening die voor één land is uitgevoerd, niet automatisch geldig in een ander land. Wij raden u aan samen te werken met een lokale erkende bouwkundig ingenieur.

Waar moet ik verdergaan?

Hoe verloopt de installatie van de fundering voor BESS-containers in de praktijk: Batterijopslag op grondankers

Algemeen overzicht van geotechnisch ontwerp volgens Eurocode 7: Eurocode 7 en grondankers