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.