Instalação de sistemas de armazenamento de energia por baterias (BESS) em estacas de terra — normas europeias

A instalação de sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) com parafusos de fundação é regulada na UE pelo Eurocódigo 7, relativo ao dimensionamento geotécnico de cargas pontuais, e pela norma EN 1990, relativa às combinações de cargas, enquanto as distâncias de segurança contra incêndio entre os contentores são reguladas pela legislação nacional de cada Estado-Membro.

Dois níveis de regulamentação: a construção da base e a segurança da exploração

Tal como nas construções em madeira, também na BESS se aplica a regra das duas especializações. A conceção geotécnica da fundação (parafuso, o seu comprimento, capacidade de carga, disposição) é regulada pelo Eurocódigo 7. A conceção estrutural da estrutura do contentor e a combinação de cargas são reguladas pela norma EN 1990 e pelos Eurocódigos conexos para estruturas de aço (EN 1993). A segurança elétrica e contra incêndios do funcionamento do BESS, enquanto equipamento tecnológico, constitui uma área distinta, regulada na UE pela norma internacional IEC 62933 e pelos regulamentos nacionais de proteção contra incêndios — não está diretamente relacionada com a geotecnia das fundações, mas o investidor e o projetista devem tratá-la em paralelo.

Eurocódigo 7 — cargas pontuais provenientes de contentores

O Eurocódigo 7 (EN 1997-1, secção 7 — fundações com estacas) aplica-se aos parafusos de terra utilizados em sistemas BESS da mesma forma que a outros tipos de cargas. Pode encontrar-se uma visão geral detalhada da norma num artigo separado: Eurocódigo 7 e parafusos de fixação no solo.

Uma característica específica dos BESS é a natureza da carga:

Carga pontual concentrada. Ao contrário de uma carga distribuída uniformemente (por exemplo, numa estrutura de parque fotovoltaico), cada parafuso sob o contentor BESS suporta uma carga unitária significativamente mais elevada, concentrada em vários pontos de apoio. O engenheiro estrutural deve verificar a capacidade de suporte de cada parafuso, bem como de todo o conjunto (efeito de grupo, de acordo com a norma EC7, §7.6.2).

Combinação de cargas verticais e horizontais. O vento que incide na parede lateral do contentor gera uma componente horizontal que o parafuso e a cabeça de suporte têm de suportar em conjunto com a carga vertical — a abordagem de dimensionamento DA1 (combinação 1 e 2) é a norma na República Checa, na Eslováquia, na Áustria e na Alemanha.

Documentação para cada ponto, separadamente. Devido à maior carga unitária, é habitual no sistema BESS documentar o registo telemétrico (binário × profundidade) para cada parafuso individual, e não apenas para uma amostra — servindo como base para a análise estática e para o seguro do investimento.

EN 1990 — combinação de cargas

A norma EN 1990 (Eurocódigo: Princípios básicos de dimensionamento de estruturas) estabelece como combinar as diferentes cargas (peso próprio, cargas de serviço, vento, neve e, se for o caso, sismicidade) em combinações de dimensionamento que tanto a fundação como a estrutura portante devem satisfazer.

No que diz respeito ao contentor BESS, são especialmente relevantes:

Carga permanente — peso próprio do contentor e das baterias (dezenas de toneladas, dependendo do tipo e da composição química da bateria)
Carga climática — o vento nas superfícies laterais ou, eventualmente, a neve no telhado do contentor em locais com carga de neve significativa
Carga extraordinária — em zonas sísmicas (nomeadamente no sul da Europa), complementado pelo Eurocódigo 8

Os anexos nacionais de cada país da UE regulam os coeficientes parciais de carga e as regras de combinação — um projeto realizado na República Checa não pode ser transposto para a Alemanha ou para a Itália sem adaptações.

IEC 62933 — segurança dos sistemas de armazenamento de energia (BESS) enquanto equipamentos tecnológicos

Norma internacional IEC 62933-5-2 (Requisitos de segurança para sistemas de armazenamento de energia eletroquímicos integrados na rede) regula a segurança elétrica e operacional do próprio depósito — e não a geotecnia da base. É importante que o investidor saiba que:

A norma IEC 62933 aborda as baterias, o sistema de controlo e a proteção contra incêndios no interior do contentor
O Eurocódigo 7 e a norma EN 1990 tratam das fundações e da estrutura portante
Ambas as áreas cruzam-se na documentação do projeto, mas são avaliadas separadamente e, frequentemente, por especialistas diferentes

Fundações de betão (bases, pilares, vigas) são construídos através de escavação, reforço com armadura de aço e enchimento com betão de cimento. Antes de serem submetidos a carga, é necessário aguardar 7 a 28 dias para que o betão endureça. A capacidade de carga atinge 20 a 100+ toneladas por ponto, mas a custo de despesas significativamente mais elevadas e de um tempo de execução mais longo.

Distâncias de segurança contra incêndios — regulamentação nacional

Ao contrário dos Eurocódigos, não existe uma norma europeia harmonizada relativa às distâncias de segurança entre contentores BESS. Esta matéria é regulada pelas normas nacionais de segurança contra incêndios e, na prática, é avaliada caso a caso em conjunto com os bombeiros locais ou com um técnico autorizado em segurança contra incêndios em edifícios.

Impacto prático para os fornecedores de EPC: As distâncias de segurança influenciam a disposição dos contentores no terreno e, consequentemente, também a disposição dos pontos de fundação. Recomendamos que o plano de segurança contra incêndios seja definido antes de se fixar o projeto geotécnico da fundação — alterar a disposição dos contentores após a instalação dos parafusos de fixação é dispendioso.

Como são abordados os projetos BESS nos principais países da UE

República Checa: Projeto geotécnico de acordo com a norma ČSN EN 1997. A segurança contra incêndios do BESS é avaliada por um especialista autorizado em segurança contra incêndios em edifícios (PBS), como parte da documentação para a licença de construção.

Alemanha: A norma DIN EN 1997 constitui a transposição nacional da EC7. As instalações BESS com uma determinada capacidade estão sujeitas a aprovação nos termos da BImSchG (lei de proteção contra as emissões) e aos requisitos da VDE em matéria de segurança elétrica.

Áustria: A norma ÖNORM B 4435 complementa o Eurocódigo 7. A avaliação de risco de incêndio do BESS é realizada pela autoridade local de bombeiros (Landesfeuerwehrverband), consoante a dimensão da instalação.

França: A norma NF EN 1997 como implementação nacional. Os BESS com uma determinada capacidade ou superior estão sujeitos ao regime ICPE (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement), com requisitos próprios em matéria de distâncias e segurança.

Polónia: A norma PN-EN 1997 como norma nacional. O crescimento do mercado de BESS na Polónia é impulsionado pela combinação com projetos de parques fotovoltaicos, sendo a conceção geotécnica efetuada, por norma, de acordo com o Eurocódigo 7.

Em todos os países, aplica-se o seguinte: os fundamentos geotécnicos de acordo com o Eurocódigo 7 + EN 1990 são universais em toda a UE, enquanto as homologações em matéria de segurança contra incêndios e de funcionamento são sempre reguladas pela legislação local e pela autoridade competente local.

Lista de verificação para o projeto BESS com parafusos de terra na UE

Ficha técnica do contentor com cargas pontuais do fabricante BESS
Estudo geotécnico do local e determinação da capacidade de suporte de acordo com a norma EN 1997
Cálculo estático de combinações de cargas de acordo com a norma EN 1990 (incluindo vento e, se for o caso, sismicidade)
Conceção de cabeças/perfis de suporte para a transmissão de cargas pontuais ao parafuso
Conceito de segurança contra incêndios e distâncias de segurança de acordo com a regulamentação nacional — a resolver antes de definir a disposição
Registo telemétrico da instalação para cada parafuso (binário × profundidade)
Verificação geodésica da planicidade dentro dos limites de tolerância do fabricante do contentor
Certificação CE da máquina de perfuração e documentação para a autoridade de construção

Perguntas frequentes

Existe uma norma europeia uniforme relativa às distâncias de segurança dos contentores BESS?
Não. As distâncias de segurança são reguladas pelas normas nacionais de proteção contra incêndios de cada país da UE, e não por uma norma europeia harmonizada. É necessário consultar as autoridades locais de proteção contra incêndios ou um técnico autorizado.
Em que difere o projeto geotécnico para um BESS do projeto para uma estrutura fotovoltaica?
O contentor BESS transfere a carga para vários pontos concentrados com uma carga unitária mais elevada, enquanto a estrutura FVE distribui a carga por uma área mais ampla, por um maior número de pontos com cargas mais leves. O Eurocódigo 7 aborda ambas as situações, mas o dimensionamento de cada parafuso e a avaliação do efeito de grupo diferem.
Que papel desempenha a norma IEC 62933 no projeto BESS?
A norma IEC 62933-5-2 regula a segurança elétrica e operacional do próprio sistema de armazenamento (baterias, sistema de controlo, proteção contra incêndios no interior do contentor). Não está relacionada com a geotecnia da fundação, que é abordada pelo Eurocódigo 7 e pela norma EN 1990.
É necessário recalcular a estática da fundação para cada país da UE?
Os anexos nacionais dos Eurocódigos regulam os coeficientes parciais e as regras de combinação; por isso, um cálculo estático elaborado para um país não é automaticamente válido noutro. Recomendamos que recorra a um engenheiro estrutural autorizado local.

Para onde seguir

Como decorre, na prática, a instalação da base para os contentores BESS: Armazenamento de baterias em parafusos de fixação ao solo

Visão geral do dimensionamento geotécnico de acordo com o Eurocódigo 7: Eurocódigo 7 e parafusos de fixação no solo