Montaż magazynów energii (BESS) na wkrętach gruntowych — normy europejskie

Budowa magazynu energii (BESS) na wkrętach gruntowych podlega w UE normie Eurokod 7 w zakresie projektowania geotechnicznego obciążeń punktowych oraz normie EN 1990 dotyczącej kombinacji obciążeń, podczas gdy odległości przeciwpożarowe między kontenerami są regulowane przepisami krajowymi poszczególnych państw członkowskich.

Dwa poziorty regulacji: konstrukcja bazy i bezpieczeństwo eksploatacji

Podobnie jak w przypadku budynków o konstrukcji drewnianej, w przypadku BESS obowiązuje zasada dwóch specjalizacji. Projektowanie geotechniczne fundamentu (pal wkręcany, jego długość, nośność, rozmieszczenie) reguluje norma Eurokod 7. Projekt konstrukcyjny ramy kontenera oraz kombinacje obciążeń reguluje norma EN 1990 wraz z powiązanymi Eurokodami dla konstrukcji stalowych (EN 1993). Bezpieczeństwo elektryczne i przeciwpożarowe eksploatacji BESS jako urządzenia technologicznego to odrębna dziedzina, którą w UE reguluje norma międzynarodowa IEC 62933 oraz krajowe przepisy przeciwpożarowe – nie jest ona bezpośrednio związana z geotechniką fundamentu, ale inwestor i projektant muszą ją traktować równolegle.

Norma Eurokód 7 — bodová zatížení od kontejnerů

Norma Eurokod 7 (EN 1997-1, sekcja 7 — fundamenty palowe) ma zastosowanie do wkrętów gruntowych pod systemami BESS w taki sam sposób, jak do innych rodzajów obciążeń. Szczegółowy ogólny przegląd normy znajduje się w osobnym artykule: Norma Eurokod 7 a wkręty gruntowe.

Specyficzna dla BESS jest charakterystyka obciążenia:

Skupione obciążenie punktowe. W przeciwieństwie do obciążenia rozłożonego powierzchniowo (np. w przypadku konstrukcji fotowoltaicznej) każda śruba gruntowa pod kontenerem BESS przenosi znacznie większe obciążenie jednostkowe skupione w kilku punktach podporowych. Statyk musi zweryfikować nośność pojedynczej śruby oraz całej grupy (efekt grupowy wg normy EC7 §7.6.2).

Kombinacja obciążenia pionowego i poziomego. Wiatr wiejący na boczną ścianę kontenera tworzy składową poziomą, którą wkręt i łba nośna muszą przenieść razem z obciążeniem pionowym – podejście obliczeniowe DA1 (kombinacja 1 i 2) jest standardem w CZ, SK, AT i DE.

Dokumentacja dla każdego punktu osobno. Ze względu na większe obciążenie jednostkowe w przypadku BESS standardem jest dokumentowanie zapisu telemetrycznego (moment × zagłębienie) dla każdej pojedynczej śruby gruntowej, a nie tylko próbki – służy to jako dokumentacja dla statyka oraz dla ubezpieczenia inwestycji.

EN 1990 — kombinacje obciążeń

Norma EN 1990 (Eurokod: Podstawy projektowania konstrukcji) określa, jak łączyć poszczególne obciążenia (ciężar własny, obciążenia użytkowe, wiatr, śnieg, ewentualnie sejsmiczność) w kombinacje obliczeniowe, które muszą spełniać zarówno fundament, jak i konstrukcja nośna.

Dla kontenera BESS istotne są w szczególności:

Stałe obciążenie — vlastní hmotnost kontejneru a baterií (desítky tun dle typu a chemie baterie)
Obciążenie klimatyczne — wiatr działający na powierzchnię boczną, ewentualnie śnieg na dachu kontenera w lokalizacjach o istotnym obciążeniu śniegiem
Nadzwyczajne obciążenie — w obszarach sejsmicznych (zwłaszcza w Europie Południowej) uzupełniono o normę Eurokod 8

Krajowe załączniki poszczególnych państw UE regulują częściowe współczynniki obciążenia i zasady kombinacji – projekt realizowany w Czechach nie może zostać przeniesiony do Niemiec lub Włoch bez modyfikacji.

IEC 62933 — bezpieczeństwo BESS jako urządzenia technologicznego

Norma międzynarodowa IEC 62933-5-2 (Wymagania bezpieczeństwa dotyczące sieciowo zintegrowanych elektrochemicznych magazynów energii) reguluje elektrickou a provozní bezpečnost samotného úložiště — nikoliv geotechniku základu. Pro investora je důležité vědět, že:

Norma IEC 62933 obejmuje baterie, system sterowania oraz ochronę przeciwpożarową wewnątrz kontenera.
Eurokodu 7 i EN 1990 traktują o fundamencie i konstrukcji nośnej
Oba obszary spotykają się w dokumentacji projektowej, ale są oceniane oddzielnie i często przez różnych specjalistów.

Betonowe fundamenty (stopy, filary, ławy) powstają poprzez wykop, zbrojenie stalem i zalanie betonem cementowym. Przed obciążeniem konieczne jest odczekanie 7–28 dni na stwardnienie. Nośność osiąga 20–100+ ton na punkt, ale kosztem znacznie wyższych kosztów i dłuższego czasu.

Odległości pożarowe — przepisy krajowe

W przeciwieństwie do Eurokodów nie ma zharmonizowanej normy europejskiej dotyczącej odległości separacji między kontenerami BESS. Obszar ten jest regulowany przez krajowe przepisy przeciwpożarowe i w praktyce jest oceniany indywidualnie z lokalną strażą pożarną lub uprawnionym rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych obiektów budowlanych.

Praktyczny wpływ dla wykonawców EPC: Odległości między obiektami wpływają na rozmieszczenie kontenerów na działce, a tym samym na rozmieszczenie punktów bazowych. Zalecamy rozwiązanie koncepcji przeciwpożarowej przed ustaleniem projektu geotechnicznego fundamentu — zmiana rozmieszczenia kontenerów po wkręceniu pali jest kosztowna.

Jak się realizuje projekty BESS w kluczowych krajach UE

Republika Czeska: Projekt geotechniczny według normy ČSN EN 1997. Bezpieczeństwo pożarowe BESS jest oceniane przez uprawnionego specjalistę ds. bezpieczeństwa pożarowego obiektów budowlanych (PBS) w ramach dokumentacji do pozwolenia na budowę.

Niemcy: DIN EN 1997 jako krajowe wdrożenie EC7. Instalacje BESS powyżej określonej wydajności podlegają zatwierdzeniu zgodnie z BImSchG (ustawą o ochronie przed imisjami) oraz wymaganiom VDE dotyczącym bezpieczeństwa elektrycznego.

Austria: Norma ÖNORM B 4435 uzupełnia Eurokod 7. Ocenę przeciwpożarową systemu BESS przeprowadza lokalna straż pożarna (Landesfeuerwehrverband) w zależności od wielkości instalacji.

Francja NF EN 1997 jako wdrożenie krajowe. Systemy magazynowania energii (BESS) powyżej określonej zdolności podlegają reżimowi ICPE (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement) z własnymi wymaganiami dotyczącymi odległości i bezpieczeństwa.

Polsko: PN-EN 1997 jako norma krajowa. Wzrost rynku BESS w PL jest napędzany połączeniem z projektami FV, projektowanie geotechniczne standardowo według Eurokodu 7.

We wszystkich krajach obowiązuje zasada: podstawa geotechniczna według Eurokodu 7 + EN 1990 jest uniwersalna w całej UE, podczas gdy zatwierdzenia przeciwpożarowe i eksploatacyjne są zawsze regulowane przez lokalne przepisy i lokalne organy.

Checklista dla projektu BESS na wkrętach fundamentowych w UE

Karta techniczna kontenera z obciążeniami punktowymi od producenta BESS
Badanie geotechniczne terenu i określenie nośności według normy EN 1997
Statyczny obliczenie kombinacji obciążeń wg EN 1990 (w tym wiatr, ewentualnie sejsmiczność)
Projekt głowic nośnych / profili do przenoszenia obciążenia punktowego na wkręt
Koncepcja przeciwpożarowa i odległości pożarowe według przepisów krajowych — należy rozwiązać przed ustaleniem rozmieszczenia
Telemetryczny zapis instalacji dla każdego wkręta (moment × głębokość)
Geodezyjna weryfikacja płaskości w ramach tolerancji producenta kontenera
Certyfikacja CE wkrętarki i dokumentacja do urzędu budowlanego

Często zadawane pytania

Czy istnieje jednolita norma europejska dotycząca odległości buforowych dla kontenerów BESS?
Nie. Odległości bezpieczne regulują krajowe przepisy przeciwpożarowe poszczególnych państw UE, a nie zharmonizowana norma europejska. Należy je skonsultować z lokalnym organem ds. ochrony przeciwpożarowej lub osobą upoważnioną.
Czym różni się projekt geotechniczny dla magazynu energii (BESS) od projektu dla konstrukcji fotowoltaicznej?
Kontener BESS przenosi obciążenie na kilka skoncentrowanych punktów o wyższym obciążeniu jednostkowym, podczas gdy konstrukcja fotowoltaiczna rozkłada obciążenie powierzchniowo na większą liczbę lżejszych punktów. Normy Eurocode 7 uwzględniają obie sytuacje, jednak wymiarowanie pojedynczego wkrętu, jak również ocena efektu grupowego, różnią się.
Jaką rolę odgrywa norma IEC 62933 w projekcie BESS?
Norma IEC 62933-5-2 reguluje bezpieczeństwo elektryczne i operacyjne samego magazynu energii (baterie, system sterowania, ochrona przeciwpożarowa wewnątrz kontenera). Nie wiąże się ona z geotechniką fundamentu, którą regulują Eurokod 7 oraz EN 1990.
Czy dla każdego kraju UE trzeba przeliczyć statystykę fundamentu?
Krajowe załączniki do Eurokodów regulują współczynniki częściowe i zasady kombinacyjne, dlatego obliczenia statyczne sporządzone dla jednego kraju nie są automatycznie ważne w innym. Zalecamy współpracę z miejscowym uprawnionym statykiem.

Gdzie kontynuować

Jak w praktyce przebiega instalacja fundamentu dla kontenerów BESS: Magazyny energii na wkrętach fundamentowych

Ogólny przegląd projektowania geotechnicznego według Eurokodu 7: Norma Eurokod 7 a wkręty gruntowe