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INERIS : gestion des risques, une batterie de tests !

Spé­cial­iste de la ges­tion des risques, l’INERIS dis­pose de moyens expéri­men­taux pour procéder à des tests en grandeur réelle. Après son tra­vail sur l’hydrogène, Rémy Bou­et revient sur la sécu­rité en matière de bat­ter­ies. Un accom­pa­g­ne­ment com­plet sur la sécu­rité, pour les professionnels.

Iden­ti­fi­er les caus­es des sit­u­a­tions inci­den­telles et acci­den­telles, déter­min­er com­ment les prévenir, tra­vailler sur la pro­tec­tion des enjeux vis-à-vis des con­séquences, anticiper sur les risques liés à l’innovation dans le domaine, une telle approche issue de l’expérience de l’INERIS per­met aux sociétés de réalis­er une ges­tion com­plète de leurs risques. Côté « bat­terie », cela va de la con­cep­tion d’un pro­duit à son recy­clage et, côté « appli­ca­tion », cela con­cerne l’u­til­i­sa­tion de ces bat­ter­ies pour de la mobil­ité ou pour des parcs de stock­age d’énergie.

Le risque bat­terie de A à Z

L’INERIS con­duit depuis plusieurs années un pro­gramme de recherche con­sacré aux risques liés aux sys­tèmes de stock­age élec­trochim­ique. Ce pro­gramme a pour prin­ci­pal objec­tif de pro­duire des con­nais­sances et des don­nées sur la réac­tiv­ité, et plus générale­ment sur les dan­gers des dif­férentes tech­nolo­gies de ces sys­tèmes au cours des divers­es étapes du cycle de vie, tant du point de vue expéri­men­tal que du point de vue numérique.

L’INERIS développe des moyens d’essais spé­ci­fiques aux bat­ter­ies dans le cadre de sa plate­forme sécu­rité des bat­ter­ies. Cette plate­forme des­tinée aux essais abusifs sur bat­ter­ies regroupe une large gamme de bancs expéri­men­taux. Ceux-ci per­me­t­tent de réalis­er des essais abusifs d’ordre mécanique (écrase­ment sta­tique et dynamique, chute, péné­tra­tion au clou, etc.), d’ordre élec­trique (sur­charge, sur­décharge, court-cir­cuit) et d’ordre ther­mique (cyclage ther­mique, sta­bil­ité ther­mique, feu externe) ain­si que des essais envi­ron­nemen­taux (influ­ence de la tem­péra­ture, de l’humidité, de l’altitude). L’INERIS prend une part active dans la déf­i­ni­tion de ces essais spé­ci­fiques et dans les exper­tis­es d’incidents. L’INERIS four­nit égale­ment son exper­tise sur cer­taines sub­stances émer­gentes util­isées dans les nou­velles tech­nolo­gies de bat­ter­ies, dont le proces­sus d’innovation est en forte accéléra­tion. Au-delà du tra­vail de recherche, l’INERIS con­tribue à la prise en compte des résul­tats obtenus dans les référen­tiels régle­men­taires (TMD) ou nor­mat­ifs (IEC) en con­cer­ta­tion avec les autres acteurs du domaine.

Tous les tests

L’INERIS a égale­ment une part active dans l’appui aux pou­voirs publics dans le domaine de la sécu­rité des bat­ter­ies. Des essais d’incendie en grandeur réelle sur des véhicules élec­triques et ther­miques équiv­a­lents ont par exem­ple été réal­isés. Les activ­ités à l’INERIS dans le domaine de la sécu­rité des bat­ter­ies sont nombreuses :

– études de sécu­rité, ADR, HAZOP, HAZID de procédés et sys­tèmes met­tant en œuvre dif­férentes tech­nolo­gies de batteries ;

– car­ac­téri­sa­tion expéri­men­tale dans des instal­la­tions à échelle réelle du com­porte­ment de bat­ter­ies en sit­u­a­tion acci­den­telle : défail­lances, util­i­sa­tions abu­sives (choc, court-cir­cuit, échauf­fe­ment…) ou défauts de con­cep­tion sur des bat­ter­ies seules ou dans des con­fig­u­ra­tions proches de leurs usages (mobil­ité, stationnaire…) ;

– car­ac­téri­sa­tion expéri­men­tale de défail­lance de bat­ter­ies dans des espaces con­finés (park­ings…) ;

– éval­u­a­tion de sys­tèmes de détec­tion d’un évène­ment accidentel ;

– éval­u­a­tion expéri­men­tale des per­for­mances de moyens de réduc­tion des risques ;

– mod­éli­sa­tion de la dif­fu­sion des gaz de com­bus­tion en espaces con­finés, encom­brés ou à l’air libre ;

– éval­u­a­tion expéri­men­tale de moyens de protection ;

– éval­u­a­tion des con­séquences acci­den­telles (flux ther­mique, explo­sion, tox­i­c­ité des fumées, impact sur les struc­tures) et des con­séquences envi­ron­nemen­tales dans l’air, dans l’eau et dans les sols ;

– for­ma­tion sécu­rité des bat­ter­ies et des modes de préven­tion et de protection ;

– accom­pa­g­ne­ment pour la cer­ti­fi­ca­tion ou l’homologation de bat­ter­ies ou de sys­tèmes avec des batteries ;

– accom­pa­g­ne­ment des indus­triels dans le développe­ment de leurs pro­duits (résis­tance mécanique, ges­tion des fumées, sélec­tion des cel­lules, vitesses de propagation…).

L’INERIS dis­pose de plusieurs enceintes et plate­formes d’essais de dif­férentes dimen­sions (calorimètre incendie de type Tewar­son pour l’étude de nou­veaux com­posants à l’échelle labo, cham­bres de 10 m3, de 80 m3 et de 1 000 m3, et un tun­nel de 50 m de longueur résis­tant aux incendies) per­me­t­tant de repro­duire les acci­dents en con­di­tions réelles et d’en mesur­er les con­séquences. Lors des essais, les instal­la­tions sont con­nec­tées à un sys­tème de traite­ment des fumées avec un débit allant jusqu’à 100 000 m3/h, per­me­t­tant la neu­tral­i­sa­tion de tous les com­posés émis, gaz et par­tic­ules. Tous les efflu­ents liq­uides issus des tests sont égale­ment cap­turés et maîtrisés. Cela per­met aus­si d’analyser la com­po­si­tion totale des fumées pro­duites en temps réel.

Tous ces moyens d’essais peu­vent être employés pour éval­uer les risques asso­ciés aux bat­ter­ies util­isées à des fins de stock­age sta­tion­naire ou de mobil­ité. « Nous accom­pa­gnons nos clients sur l’analyse de risques. Nous cher­chons à iden­ti­fi­er toutes les sit­u­a­tions de risques et à éval­uer leurs con­séquences (incendie, explo­sion, pro­jec­tion, dis­per­sion des fumées) et leur fréquence d’occurrence. Nos out­ils de mod­éli­sa­tion doivent nous per­me­t­tre de répon­dre notam­ment aux ques­tions suiv­antes : en cas d’incendie d’une cel­lule, com­ment celle-ci voit-elle sa tem­péra­ture aug­menter ? Com­ment cette chaleur se propage-t-elle aux cel­lules voisines, quels gaz sont dégagés lors de la com­bus­tion ?… Puis, pour réduire au max­i­mum le risque, nous iden­ti­fions cer­taines bar­rières de sécu­rité et car­ac­térisons leurs niveaux de performance. »

Typolo­gie de problèmes

Dans les instal­la­tions de bat­ter­ies en con­teneurs, l’un des prin­ci­paux risques est l’incendie d’une cel­lule pou­vant se propager à la cel­lule voi­sine, voire à la bat­terie, et pou­vant se traduire in fine par l’incendie général­isé à tout le stock­age en cas d’emballement ther­mique. C’est pourquoi il est néces­saire de met­tre en place des sys­tèmes de détec­tion qui aler­tent très rapi­de­ment d’une défail­lance ain­si que des moyens de pro­tec­tion adap­tés. En cas d’accident, il est pri­mor­dial de bien con­naître le com­porte­ment de son pro­duit afin d’adopter une stratégie effi­cace d’intervention des ser­vices de sec­ours et d’informer sur les risques éventuels encou­rus par la population.

Sur les instal­la­tions fix­es, l’INERIS passe tout cela en revue et, si besoin est, éval­ue la dis­tance entre les sys­tèmes de stock­age pour éviter la prop­a­ga­tion de l’incendie d’un sys­tème de stock­age à un autre. L’idéal est d’intervenir dès la conception.

L’INERIS inter­vient égale­ment dans les phas­es de déman­tèle­ment, de recy­clage, ou en cas de réu­til­i­sa­tion des bat­ter­ies de véhicules, par exem­ple pour stock­er de l’énergie élec­trique. Pour ce qui con­cerne la mobil­ité, les risques sont dif­férents, mais la méth­ode d’analyse reste la même : com­porte­ment en cas de choc, de perce­ment, de mon­tée en tem­péra­ture, de prob­lème en milieu con­finé (park­ing souter­rain), mode d’extinction.

L’INERIS tra­vaille aus­si avec les indus­triels sur l’évaluation de nou­veaux sys­tèmes de mit­i­ga­tion des incendies.

Les aspects de sécu­rité fonc­tion­nelle d’organes clés pour le bon fonc­tion­nement d’une bat­terie tels que son pack­ag­ing, son sys­tème de refroidissement/climatisation (Bat­tery Ther­mal Man­age­ment Sys­tem) et son BMS (Bat­tery Man­age­ment Sys­tem) sont des sujets abor­dés à l’INERIS, ain­si que les risques liés à l’intégration des bat­ter­ies dans des sys­tèmes de stock­age d’énergie embar­qués ou sta­tion­naires, rac­cordés ou non à des réseaux (éventuelle­ment intel­li­gents) de ges­tion ou dis­tri­b­u­tion d’énergie.

L’INERIS inter­vient au niveau inter­na­tion­al, notam­ment en assur­ant la prési­dence de la com­mis­sion inter­na­tionale IEC TC120, Elec­tri­cal Ener­gy Stor­age Sys­tems (Sys­tèmes de stock­age d’énergie électrique).

Enfin, pour accom­pa­g­n­er la fil­ière dans la démarche sécu­rité, l’INERIS accom­pa­gne ses clients en pro­posant des études et des for­ma­tions à la sécurité.

À propos de l'auteur

Ecologistics

Par la rédaction de Ecologistics.
Associant des articles d’analyse spécialisés et des entretiens de décideurs économiques et politiques, EcoLogistics est aujourd’hui la seule revue française entièrement consacrée à l’innovation dans le secteur de la logistique et du transport.

Elle traite tout à la fois de la révolution technologique des drones en matière de transport de marchandises, du stockage 4.0 et de l’intelligence artificielle comme outil d’aide à la décision logistique. La revue aborde également l’ensemble des problématiques relatives à la transition énergétique du secteur transport avec une valorisation des ENR et des moteurs innovants, tous véhicules de transport(s) confondus : GNV/bioGNV, hydrogène, électrique…

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