Als onderdeel van de Nederlandse Batterijenstrategie heeft het ministerie Infrastructuur en Waterstaat een onderzoek door RoyalHaskoning laten uitvoeren rondom de ontwikkeling van veiligheid bij energieopslagsystemen. Het doel van het onderzoek is om inzicht te krijgen in de gevaren van huidige Elektriciteit Opslag Systeem (EOS) die de komende vijf tot tien jaar op de markt komen en mogelijkheden om deze gevaren te voorkomen of beperken. Daarnaast is de wet- en regelgeving om deze gevaren te beheersen geanalyseerd. Energy Storage NL heeft meegewerkt aan de totstandkoming van het onderzoek.
Veiligheidsgevaren
Het onderzoeksbureau verwacht dat naar alle waarschijnlijkheid – de komende vijf tot tien jaar lithium-ion batterijen dominant in de markt aanwezig zullen zijn en op grootschalige en commerciële schaal zullen worden toegepast. Lithium-ion batterijen zijn nog steeds in ontwikkeling. Andere technologieën komen op de korte termijn naar voren in de vorm van pilots of onderzoek. De gevaarsaspecten van EOS zijn afhankelijk van de gebruikte techniek en stoffen. Beknopt zijn dit:
- Het grootste risico van lithium-ion batterijen is het ontstaan van een thermal runaway reactie door celfalen. Een thermal runaway is een reactie waarbij de toename in temperatuur de reactie verder versnelt. Hierdoor ontstaat een soort sneeuwbaleffect die niet te stoppen is. De effecten die bij een thermal runaway kunnen ontstaan, zijn het vrijkomen van een toxische en brandbare gascompositie, een batterijbrand en een dampwolkexplosie of wolkbrand.
- De veiligheidsrisico’s van natrium-ionbatterijen komen overeen met die van lithium-ionbatterijen. Echter, omdat de energiedichtheid van natrium-ionbatterijen lager is, zijn zowel de kans op het ontstaan als de ernst van deze thermal runaway, minder dan bij lithium-ion batterijcellen.
- Solid-state batterijen hebben eenzelfde soort gevaar op een thermal runaway, maar zijn veiliger omdat deze batterijen geen brandbaar vloeibaar elektrolyt gebruiken. Het risico op thermal runaway kan bij de chemie van deze batterijen echter nooit volledig geëlimineerd worden.
- Bij een redox flowbatterij vormt de grote hoeveelheid opgeslagen vloeibare toxische stoffen in opslagtanks het grootste veiligheidsrisico, omdat deze vrij kunnen komen bij een incident en toxische dampen zich dan verspreiden in de omgeving. Er is geen sprake van een risico op een thermal runaway.
- De fuel cells in waterstofbatterijen zijn componenten die elektriciteit opwekken uit waterstof en zuurstof zonder verbranding. Waterstof is een zeer brandbaar en explosief gas en ontsteekt vrijwel direct na vrijkomen.
- Bij Sodium-Metal-Chloride batterijen (SMC-cellen) is een thermische runaway mogelijk, die zorgt voor complete verbranding van de cellen, maar niet zal leiden tot een explosie of brand.
- IJzer-zuurstofbatterijen zijn veiliger door de afwezigheid van brandbare elektrolyten of vluchtige componenten. Deze batterijen bevinden zich nog in de onderzoeksfase en de gevaren zijn nog niet volledig beoordeeld. Risico’s lijken zich toe te spitsen op zuurstofverdringing en vormen van brandbare wolken in een besloten ruimte.
Aanbevelingen
Gezien de veiligheidsgevaren bij bovenstaande technologieën komt RoyalHaskoning met de volgende aanbevelingen:
- Op gebied van een veilige techniek wordt geadviseerd om:
- Eenduidige risicobeoordelingen (Technische safety reviews) uit te voeren voor een EOS, bij voorkeur met een layer of protection analyse (LOPA, HAZOP enz.), en visualisering in een Bow-tie, die voldoet aan de veiligheidseis in de Europese Batterijverordening.
- Op gebied van wetgeving moet meer en specifieker aandacht komen voor veiligheid rond EOS. Meer specifiek wordt geadviseerd om:
- Op rijksniveau de opslag van energiedragers en de opslag en/of het gebruik van EOS als milieubelastende activiteit aan te wijzen in het Besluit activiteiten leefomgeving (Bal). De ruimtelijke inpassing van een EOS kan op gemeentelijk niveau worden gereguleerd via het omgevingsplan.
- Een verwijzing op te nemen in het Arbobesluit naar de Batterijverordening en daarbij te verwijzen naar de eisen met betrekking tot veiligheid, keuring, deugdelijkheid, onderhoud, de communicatie en de toepassing ervan, inclusief een verwijzing naar de Bow-tie als visualisatie van de risicobeoordeling en borging van veiligheid per installatie.
- Het toepassingsbereik van de PGS 37-1 (en mogelijk ook PGS 37-2) uit breiden met meerdere batterijtechnologieën die eveneens een risico op een thermal runaway hebben.
- Een kader op te stellen voor het uitvoeren van de specifieke risicobeoordeling van elke EOS, in lijn met de Batterijverordening, met minimale eisen voor EOS en gebaseerd op een systeemanalyse: gevisualiseerd in een Bow-tie per specifieke installatie. Het kader bevat een versie voor de niet technisch geschoolden en versie met alle details voor de professionele gebruiker en toezichthouder.
- Op gebied van kennisopbouw en communicatie ter verduidelijking van wetgeving, wordt geadviseerd om:
- Een onderzoek uit te voeren naar de volgende vragen: of de opslag van batterijen of gebruik van een EOS onder de reikwijdte van de Seveso-inrichting vallen, en zo ja, of Sevesodrempelwaarden kunnen worden overschreden en hoe dit kan worden vastgesteld. Evenzo om dit op Europees niveau aan te kaarten. In dit onderzoek kan ook worden betrokken of en zo ja in welke gevallen een EOS onder de ARIE-regeling van het Arbobesluit zou moeten vallen.
- Een onderzoek te doen of technische bouwvoorschriften in het Bbl de regulering van veiligheids- en milieuaspecten in het Bal kunnen ondersteunen bij de mitigatie van risico’s en effecten van het gebruik van EOS.
- Te onderzoeken wat de consequenties voor de uitvoering zijn op gebied van kennis en capaciteit bij gemeenten, omgevingsdiensten en veiligheidsregio’s, in het geval dat EOS (op rijksniveau of decentraal niveau) worden aangewezen als een vergunningplichtige of meldingplichtige milieubelastende activiteit.
- Een landelijke kennisinfrastructuur op te zetten, waarbij het bedrijfsleven aansluit, waarbij via één centrale locatie de informatie over EOS publiek beschikbaar is voor overheden en initiatiefnemers.
Netwerkbijeenkomst – Veiligheid 8 februari
Energy Storage NL organiseert op 8 februari een netwerkbijeenkomst over het onderwerp Veiligheid, waarbij onder meer de opdrachtgevers van het veiligheidsonderzoek komen spreken over de belangrijkste conclusies en aanbevelingen. Wil je daarbij zijn? Meld je dan aan via de volgende link: https://www.energystoragenl.nl/event/esnl-netwerkbijeenkomst-veiligheid-pgs-37/
