Energia em conserva

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Energia em conserva

Por Brian O'Connor

NFPA 855 port Page 1

Nova norma para a instalação de sistemas de armazenamento de energia

Dean Kamen, o conhecido engenheiro e inventor, disse que “de vez em quando, uma nova tecnologia, um velho problema e uma grande ideia produzem uma inovação.”

Uma inovação que floresceu nos últimos anos é a dos sistemas de armazenamento de energia, ou ESS, que utilizam novas tecnologias como as baterias de íon-lítio para criar sistemas que armazenam energia que será usada como eletricidade mais tarde. Em resposta a essas inovações no armazenamento de energia e aos riscos que as acompanham, a NFPA desenvolveu uma nova norma: a NFPA 855, Norma para a Instalação de Sistemas de Armazenamento de Energia.

Existem diferentes tipos de sistemas de armazenamento de energia, cada um com as suas características próprias: sistema por central hidroelétrica reversível, sistema por bateria, sistema por volante de inércia, sistema por ar comprimido e sistema térmico. O comum denominador entre essas tecnologias é que todas armazenam energia e incluem componentes que convertem essa energia em eletricidade. Os sistemas de armazenamento eletroquímicos ou por baterias constituem a grande maioria das novas instalações em todo o mundo, de acordo com a base de dados global sobre armazenamento de energia do Departamento de Energia, motivo pelo qual o maior enfoque dos últimos tempos nos ESS tem sido nessa tecnologia em particular.

Os ESS têm muitas aplicações úteis e que permitem poupanças, como por exemplo complementar energias renováveis, nivelar a curva de carga diária e reduzir os picos de demanda. Complementar as energias renováveis permite aos usuários armazenar a energia excedente produzida por turbinas eólicas ou painéis solares. O nivelamento da curva de carga permite às concessionárias usar as reservas do ESS durante as horas pico de consumo de eletricidade, evitando o aumento drástico da produção de energia. Da mesma forma, a redução dos picos de demanda permite aos usuários de ESS utilizar a energia de reserva durante as horas do dia onde o custo da energia é mais alto e recarregar a noite quando as tarifas são mais baixas. Esse tipo de flexibilidade fez dos ESS uma opção cada vez mais atrativa para uma série de partes interessadas; de acordo com a base de dados global sobre armazenamento de energia do Departamento de Energia o número de projetos de sistemas de armazenamento de energia nos Estados Unidos aumentou em 174 por cento entre 2013 e 2018.

NFPA 855 port Page 2

A tecnologia é atrativa, mas não é isenta de riscos. Inovações recentes permitem o armazenamento de mais energia num espaço menor, aumentando a densidade da energia o que por sua vez aumenta os riscos no aspeto da proteção contra incêndio e segurança humana associados a certos ESS. Embora existam atualmente exigências sobre ESS no NFPA 1, Código de Incêndio e na NFPA 70®, Código Eléctrico Nacional, as autoridades competentes estão procurando mais orientações quando recebem um pedido de instalação de ESS.

É aqui onde entra em jogo a NFPA 855. A edição 2020 da NFPA 855 começou em 2016 quando o Conselho de Normas da NFPA aprovou um pedido de desenvolvimento duma norma NFPA sobre sistemas fixos de ESS e foi publicada uma chamada para membros do comitê. O pedido original foi apresentado em nome da California Energy Storage Alliance para suprir as lacunas da regulamentação identificadas em seminários realizados pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos e a Fundação de Pesquisa para a Proteção Contra Incêndio. Mais tarde em 2016, o Conselho de Normas criou o primeiro Comitê Técnico da NFPA sobre Sistemas de Armazenamento de Energia. A primeira versão da norma foi desenvolvida pelo comitê em três reuniões e foi apresentada ao público em 2017. Durante os dois anos seguintes o comitê se reuniu várias vezes para analisar as contribuições do público e introduzir aprimoramentos da norma. A publicação da primeira edição da NFPA 855 está prevista para o mês de setembro.

Já que o desenvolvimento da NFPA 855 está quase completo, grande parte do seu conteúdo ficará provavelmente o mesmo através do processo de desenvolvimento das normas. Várias propostas de emendas provisórias foram submetidas para retirar as concessionárias de eletricidade do escopo da norma e aumentar a capacidade dos grupos de ESS que devem ser afastados entre eles. Com essas possíveis mudanças na agenda, apresentamos aqui alguns dos aspetos essenciais da NFPA 855.
Escopo, objetivo e aplicação.

A importância das declarações sobre escopo, objetivo e aplicação que se encontram no início da norma é muitas vezes ignorada. Os utilizadores assumem muitas vezes que sabem qual é o âmbito da aplicação da norma simplesmente por ler o título, mas não é sempre assim. Uma suposição com a NFPA 855 é que ela se aplica apenas aos ESS de baterias de íon-lítio, mas isso é incorreto – o escopo é muito mais amplo.

O escopo da NFPA 855 abrange diferentes tecnologias e sistemas de armazenamento de energia dum certo tamanho e capacidade. O limiar de aplicação da NFPA 855 é diferente para cada tecnologia. Por exemplo a norma se aplica aos ESS de bateria chumbo-ácido com uma capacidade combinada de 70 KWh (quilowatt-hora) ou mais, enquanto os ESS que usam as baterias de íon-lítio requerem um limiar de 20 KWh para que a NFPA 855 se aplique. Para as pessoas que não estão familiarizadas com as unidades de KWh, um smartphone típico tem uma bateria de 5 watt-hora (0.005 KWh), um laptop tem uma bateria de 50 watt-hora (0.05 KWh) e um veículo elétrico tem uma bateria de 75 KWh.

Localização das instalações de ESS
Outro aspecto essencial da NFPA 855 é que leva em consideração a localização da instalação do ESS para a aplicação dos requisitos – a norma reconhece que existem diferentes riscos para diferentes localizações. Por exemplo, um sistema ESS no meio dum campo vazio deverá obedecer a um menor número de exigências menos estritas do que um ESS dentro de um centro comercial.


A NFPA 855 divide incialmente as localizações em categorias interior e exterior. As localizações interiores consideram se o edifício será usado apenas com o objetivo de conter um ESS. A norma utiliza os termos “edifício de uso exclusivo” e “edifício de uso não exclusivo” para descrevê-las. Se você tem um edifício de uso não exclusivo, a norma requer uma separação corta-fogo certificada entre o local do ESS e as outras ocupações, com uma parede com resistência ao fogo de uma ou duas horas dependendo do tipo de ocupação protegida pela separação. Outra exigência importante que se aplica as instalações interiores é que as instalações de ESS devem ser aprovadas pela autoridade competente se estiverem instaladas abaixo do nível mais baixo da descarga de saída, acima das capacidades das escadas externas dos bombeiros, ou sobre telhados não combustíveis.


Quando se trata de uma instalação exterior, a sua classificação depende de se os objetos expostos são remotos ou próximos. Para ser considerada remota, uma instalação deve estar a uma distância igual ou superior a 100 pés de qualquer objeto exposto, como outros edifícios, caminhos ou materiais combustíveis. Se a instalação não é remota, é considerada como próxima dos objetos expostos. Outras instalações exteriores aceitáveis que tem requisitos específicos são telhados, edifícios de estacionamento abertos e unidades independentes accessíveis como containers de transporte


Tamanho e separação das instalações de ESS
Outro requisito essencial da NFPA 855 se aplica ao tamanho e separação das instalações de ESS. São requeridos três pés de espaço livre entre cada grupo de ESS de 50 KWh, assim como entre os grupos de 50 KWh e as paredes do local.


A intenção desse requisito é prevenir a propagação horizontal do fogo numa instalação ESS. A propagação horizontal do fogo pode exceder a capacidade do sistema de supressão de incêndio e torná-lo inefetivo. Essa foi uma questão controvertida, porque uns dos benefícios de certas tecnologias de ESS é a possibilidade de concentrar uma grande quantidade de energia numa área pequena e essa exigência pode ampliar a área ocupada por uma instalação. Contudo isso não é exigido para as localizações remotas porque, em caso de incêndio, a probabilidade de propagação a objetos expostos adjacentes é menor.


NFPA 855 port Page 3Supressão e controle de incêndio
Um sistema de sprinklers deve ser instalado de acordo com a NFPA 13, Norma de Instalação dos Sistemas de Sprinklers, com uma densidade de 0,3 galões por minuto por pé quadrado numa área de projeto de 2500 pés quadrados. Essa informação foi extrapolada a partir da pesquisa existente, dos testes e da compreensão do desempenho dos sistemas de supressão para este risco. Além disso, um projeto da Fundação de Pesquisa para a Proteção contra Incêndio está atualmente testando essa densidade exata de descarga sobre um ESS e estará disponível em breve em nfpa.org/foundation [ver “Compreender os ESS”].


Os métodos de supressão de incêndio alternativos são permitidos se os testes mostrarem que são efetivos, mas não existem muitos dados de testes publicados sobre a extinção de incêndios de ESS. Uma das maiores preocupações em relação à extinção de incêndios de ESS é o arrefecimento do sistema de armazenamento de energia abaixo da temperatura de autoignição dos gases inflamáveis que os ESS podem descarregar num evento de incêndio e explosão (thermal runaway). A água é um agente de extinção efetivo para a maioria dos incêndios de ESS incluindo os sistemas de baterias de íon-lítio e foi essa a exigência que o comitê definiu.


Aplicação às concessionárias de energia elétrica e empresas de comunicações
Houve muitas discussões sobre a aplicação da NFPA 855 às concessionárias de eletricidade (usinas elétricas) e instalações de telecomunicações. A maior preocupação diz respeito às instalações de ESS em subestações não remotas que poderiam estar próximas de áreas comerciais ou residenciais. Já que o comitê não se sentia à vontade com uma isenção completa para essas aplicações no escopo, várias passagens na norma permitem que as companhias de eletricidade ou telecomunicações não cumpram algumas exigências. O raciocínio é que ambas constituem infraestruturas essenciais que já estão reguladas por diferentes entidades, incluindo outras normas da NFPA e práticas recomendadas. Além disso elas se encontram muitas vezes em áreas onde os socorristas não entrariam sem uma escolta da concessionaria de eletricidade.


Essas são apenas algumas das exigências principais da NFPA 855 – outras cobrem a ventilação, a detecção, a sinalização, as certificações, os planos de emergência e muito mais. Além disso, não é a primeira norma que lida com a segurança contra incêndio dos ESS – as edições atuais do NFPA 70 e do NFPA 1 contêm exigências extensas para os ESS e podem ser adotadas já. A informação na NFPA 855 reflete fielmente a informação do NFPA 1, Capítulo 52, sobre os sistemas de armazenamento de energia.


Apesar das exigências contidas naqueles códigos, a NFPA 855 é necessária para cobrir detalhes adicionais de segurança dos ESS como parte da complexa infraestrutura moderna de energia. Os sistemas de armazenamento de energia são uma tecnologia que traz enormes benefícios com uma popularidade crescente e muitas aplicações. Enquanto os ESS estão aqui para ficar, a NFPA 855 vai garantir que sejam instalados de forma segura para que essa tecnologia possa ser adotada numa série de aplicações em todo o mundo.

Brian O'Connor é engenheiro licenciado em proteção contra incêndio da NFPA e vice-presidente do Capítulo de Nova Inglaterra do SFPE.

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