Construirea sistemelor de stocare a energiei pe bază de baterii (BESS) pe piloni de fundație — standarde europene

Construirea unui sistem de stocare a energiei pe bază de baterii (BESS) pe piloni de fundare se reglementează în UE prin Eurocodul 7 privind proiectarea geotehnică a sarcinilor punctuale și prin standardul EN 1990 privind combinațiile de sarcini, în timp ce distanțele de siguranță împotriva incendiilor dintre containere sunt reglementate de normele naționale ale fiecărui stat membru.

Două niveluri de reglementare: proiectarea fundației și siguranța exploatării

La fel ca în cazul construcțiilor din lemn, și în cazul BESS se aplică regula celor două specializări. Proiectarea geotehnică a fundației (ancoră, lungimea acesteia, capacitatea portantă, dispunerea) este reglementată de Eurocod 7. Soluția structurală a cadrului containerului și combinațiile de sarcini sunt reglementate de EN 1990 și de Eurocodurile conexe pentru structuri din oțel (EN 1993). Siguranța electrică și împotriva incendiilor în exploatarea sistemului BESS ca echipament tehnologic reprezintă un domeniu distinct, reglementat în UE de standardul internațional IEC 62933 și de normele naționale de protecție împotriva incendiilor — acesta nu are legătură directă cu geotehnica fundației, dar investitorul și proiectantul trebuie să îl abordeze în paralel.

Eurocod 7 — sarcini punctuale provenite de la containere

Eurocodul 7 (EN 1997-1, secțiunea 7 — fundații pe piloni) se aplică la șuruburile de pământ utilizate pentru BESS în același mod ca și la alte tipuri de sarcini. O prezentare generală detaliată a standardului se găsește într-un articol separat: Eurocodul 7 și piloții elicoidali.

O caracteristică specifică a sistemului BESS este natura sarcinii:

Sarcină punctuală concentrată. Spre deosebire de sarcina distribuită uniform (de exemplu, în cazul unei structuri fotovoltaice), fiecare șurub de sub containerul BESS suportă o sarcină unitară semnificativ mai mare, concentrată în câteva puncte de susținere. Inginerul structural trebuie să verifice capacitatea portantă atât a fiecărui șurub în parte, cât și a întregului grup (efectul de grup conform EC7 §7.6.2).

Combinația dintre sarcina verticală și cea orizontală. Vântul care lovește peretele lateral al containerului generează o componentă orizontală pe care șurubul și capul de susținere trebuie să o transfere împreună cu sarcina verticală — abordarea de proiectare DA1 (combinațiile 1 și 2) este standard în Republica Cehă, Slovacia, Austria și Germania.

Documentație separată pentru fiecare punct. Având în vedere sarcina unitară mai mare, în cazul sistemului BESS este obișnuit să se documenteze înregistrarea telemetrică (cuplu × adâncime) pentru fiecare șurub în parte, nu doar pentru un eșantion — aceasta servește drept bază atât pentru calculele statice, cât și pentru asigurarea investiției.

EN 1990 — combinații de sarcini

EN 1990 (Eurocod: Bazele proiectării structurilor) stabilește modul în care se combină sarcinile individuale (greutatea proprie, sarcinile de exploatare, vântul, zăpada și, eventual, sarcinile seismice) în combinații de proiectare pe care trebuie să le îndeplinească atât fundația, cât și structura portantă.

Pentru containerul BESS sunt relevante în special:

Sarcină permanentă — greutatea proprie a containerului și a bateriilor (zeci de tone, în funcție de tipul și compoziția chimică a bateriei)
Solicitarea climatică — vântul care lovește suprafața laterală sau, după caz, zăpada de pe acoperișul containerului în zonele cu o încărcătură de zăpadă semnificativă
Solicitare excepțională — în zonele seismice (în special în Europa de Sud) completat cu Eurocodul 8

Anexele naționale ale fiecărei țări din UE reglementează coeficienții parțiali de încărcare și regulile de combinare — un proiect realizat în Republica Cehă nu poate fi transpus în Germania sau Italia fără modificări.

IEC 62933 — siguranța sistemelor de stocare a energiei (BESS) ca echipamente tehnologice

Standard internațional IEC 62933-5-2 (Cerințe de siguranță pentru sistemele de stocare a energiei electrochimice integrate în rețea) reglementează siguranța electrică și de exploatare a depozitului în sine — nu aspectele geotehnice ale fundației. Pentru investitor este important să știe că:

Standardul IEC 62933 se referă la baterii, sistemul de control și protecția împotriva incendiilor din interiorul containerului
Eurocodul 7 și EN 1990 tratează fundația și structura portantă
Cele două domenii se intersectează în documentația de proiect, dar sunt evaluate separat și, adesea, de către specialiști diferiți

Fundații din beton (baze, stâlpi, traverse) se realizează prin săpare, armare cu oțel și turnare cu beton de ciment. Înainte de a fi supuse la sarcină, este necesar să se aștepte 7–28 de zile pentru întărire. Capacitatea portantă ajunge la 20–100+ tone pe punct, dar la prețul unor costuri semnificativ mai mari și al unui timp mai îndelungat.

Distanțele de siguranță împotriva incendiilor — reglementări naționale

Spre deosebire de Eurocoduri, nu există un standard european armonizat privind distanțele de separare dintre containerele BESS. Acest domeniu este reglementat de normele naționale de protecție împotriva incendiilor, iar în practică se evaluează de la caz la caz, împreună cu autoritatea locală de pompieri sau cu o persoană autorizată în domeniul siguranței la incendiu a clădirilor.

Implicații practice pentru furnizorii EPC: Distanțele de separare influențează amplasarea containerelor pe teren și, prin urmare, și amplasarea punctelor de fundație. Vă recomandăm să stabiliți planul de protecție împotriva incendiilor înainte de finalizarea proiectului geotehnic al fundației — modificarea amplasării containerelor după înșurubarea șuruburilor de ancorare este costisitoare.

Cum sunt abordate proiectele BESS în țările-cheie ale UE

Republica Cehă: Proiectul geotehnic conform standardului ČSN EN 1997. Siguranța la incendiu a sistemului BESS este evaluată de un specialist autorizat în siguranța la incendiu a clădirilor (PBS), ca parte a documentației pentru autorizația de construire.

Germania: DIN EN 1997 ca transpunere națională a EC7. Instalațiile BESS care depășesc o anumită capacitate sunt supuse aprobării în conformitate cu BImSchG (Legea privind protecția împotriva emisiilor) și cerințelor VDE privind siguranța electrică.

Austria: ÖNORM B 4435 completează Eurocodul 7. Evaluarea la foc a sistemului BESS este efectuată de autoritatea locală de pompieri (Landesfeuerwehrverband) în funcție de dimensiunea instalației.

Franța: NF EN 1997 ca transpunere națională. Sistemele BESS care depășesc o anumită capacitate intră sub incidența regimului ICPE (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement), care prevede cerințe specifice privind distanțele de siguranță și siguranța.

Polonia: PN-EN 1997 ca standard național. Creșterea pieței BESS în Polonia este determinată de combinarea cu proiectele de parcuri fotovoltaice, proiectarea geotehnică realizându-se în mod standard conform Eurocodului 7.

În toate țările se aplică următoarele: fundamentele geotehnice conform Eurocod 7 + EN 1990 sunt universale la nivelul UE, în timp ce autorizațiile de incendiu și de exploatare sunt întotdeauna reglementate de legislația locală și de autoritatea locală.

Lista de verificare pentru proiectul BESS cu șuruburi de pământ în UE

Fișa tehnică a containerului cu sarcini punctuale de la producătorul BESS
Studiu geotehnic al amplasamentului și determinarea capacității portante conform EN 1997
Calculul static al combinațiilor de sarcini conform EN 1990 (inclusiv vântul și, după caz, seismicitatea)
Proiectarea capetelor/profilelor portante pentru transmiterea sarcinii punctuale către șurub
Conceptul de protecție împotriva incendiilor și distanțele de siguranță conform reglementărilor naționale — trebuie stabilite înainte de fixarea amplasării
Înregistrarea telemetrică a instalării pentru fiecare șurub (cuplu × adâncime)
Verificarea geodezică a planeității în limitele toleranței specificate de producătorul containerului
Certificarea CE a mașinii de foraj și documentația pentru autoritatea de construcții

Întrebări frecvente

Există un standard european unitar privind distanțele de siguranță pentru containerele BESS?
Nu. Distanțele de siguranță sunt reglementate de normele naționale de protecție împotriva incendiilor din fiecare țară a UE, nu de un standard european armonizat. Este necesar să se consulte autoritatea locală de protecție împotriva incendiilor sau o persoană autorizată.
În ce fel diferă proiectarea geotehnică pentru BESS de cea pentru o instalație fotovoltaică?
Containerul BESS transferă sarcina către câteva puncte concentrate, cu o sarcină unitară mai mare, în timp ce structura FVE distribuie sarcina pe o suprafață mai mare, pe un număr mai mare de puncte cu sarcină mai mică. Eurocodul 7 abordează ambele situații, însă dimensionarea fiecărui șurub în parte și evaluarea efectului de grup diferă.
Ce rol joacă standardul IEC 62933 în proiectul BESS?
IEC 62933-5-2 reglementează siguranța electrică și de funcționare a depozitului în sine (baterii, sistemul de control, protecția împotriva incendiilor în interiorul containerului). Nu are legătură cu geotehnica fundației, care este reglementată de Eurocod 7 și EN 1990.
Este necesar ca pentru fiecare țară din UE să se recalculeze statica fundației?
Anexele naționale la Eurocoduri reglementează coeficienții parțiali și regulile de combinare; prin urmare, calculul static realizat pentru o țară nu este valabil în mod automat în altă țară. Vă recomandăm să colaborați cu un inginer structural autorizat din țara respectivă.

Unde să continui

Cum se desfășoară, în practică, instalarea fundației pentru containerele BESS: Sisteme de stocare cu baterii pe țărâni

Prezentare generală a proiectării geotehnice conform Eurocod 7: Eurocodul 7 și piloții elicoidali