APSバッテリー施設の火災について私たちが知っていることと知らないこと

金曜日に消防士4人が病院に搬送されたアリゾナ州の砲台施設での火災の原因は特定されていない。

ピオリア消防署の広報担当マイケル・セルマー氏は、対応隊員がバッテリーの格納容器を確認しようとした際に「爆発が起きた」と説明し、バッテリーやその他の機器が爆発を引き起こしたのかどうか疑問を生じさせた。 リチウムイオン電池が火災に巻き込まれたことはこれまでにもあったが、米国の送電網インフラの文脈では数えるほどしかなかった。

敷地を所有する公益事業アリゾナ公共サービスとバッテリーシステムを提供したフルエンスは土曜日から火災の原因を調査している。

同署によると、ピオリア消防署の職員４人が化学物質や化学物質吸入による火傷で入院した。 地元報道局AZセントラルの報道によると、対応者の容態は土曜夕方までに安定したという。

ウッド・マッケンジー・パワー＆リニューアブルズのデータ​​によると、この災難は新興ストレージ業界にとって敏感な時期に起きており、ウッド・マッケンジー・パワー＆リニューアブルズのデータ​​によると、同業界は今年導入を2倍、2020年には3倍に増やす準備ができているという。

アリゾナ州公共サービスは、ほぼすべての同業他社よりも早くこの技術を導入し、2月には2025年までにさらに850メガワットを設置する計画を発表したが、これは米国の電力会社がこれまでに発表した調達としては最大規模となる。 同社は、バッテリーを使用して太陽光発電を、送電網にとってより価値のある夜間にシフトしたいと考えています。 この戦略は、天然ガスピーカープラントに依存するよりクリーンで安価な代替手段を提供します。

したがって、調査の結果は、アリゾナ州のバッテリー拡張が計画通りに進むかどうかに大きな影響を与える。 ストレージを送電網計画の中心に据えているカリフォルニア、ニューヨーク、マサチューセッツなどの州に影響を及ぼす可能性がある。 この調査結果は、電力システムを脱炭素化するためのツールとしてバッテリーを使用したいと考えている他の管轄区域にとっても重要となるだろう。

調査が進むにつれて業界が尋ねる大きな疑問は次のとおりです。 GTM はストーリーの進展に応じて最新情報を提供します。

ストレージ業界の関係者は、初心者のインテグレーターやオペレーターがバッテリーのメルトダウンを引き起こし、ストレージの評判を落とす可能性があると心配することがあります。 アリゾナ州ではその懸念は起こらない。なぜなら、両参加者はバッテリー配備の分野で熟練しているからだ。

アリゾナ州公共サービス州最大の電力会社であり、送電網資産としてバッテリー技術を熱心に採用しています。 同社は、多くの電力会社がまだこの技術に真剣に取り組んでいない時期に、マクロレベルの送電網計画に電池を組み込んだ。

APSは、ソーラーパートナープログラムの一環として2017年に問題の施設を設置した。このプログラムでは、電力会社は2つのグリッド規模のバッテリーを使用して、特定の配電フィーダーに対する多数の屋上太陽光発電システムの影響のバランスをとっている。 APS は、そのプロジェクトから学んだことに基づいて、パンキン センターでのバッテリー ソリューションを選択し、その辺鄙な町での信頼性を維持するために、より高価な配線のアップグレードを相殺しました。

それ以来、APS はバッテリーへの取り組みを拡大し、高価なガスピーク発電所に依存するのではなく、豊富な太陽光発電を夜のピークにシフトする戦略の中心に据えています。 2018年には太陽光発電で充電される50メガワットのバッテリーが公募で落札された。APSは2月、2025年までにさらに850メガワットを建設すると発表した。

フルエンスAPSにシステムを供給した同社は、10年にわたる大規模ストレージの構築・運用実績を誇る。

同社は、同社のポートフォリオ内でストレージのビジネスチャンスを見つけるという任務を負った発電会社 AES 内の内部部門としてスタートしました。 長年にわたるプロジェクト開発を経て、AES はドイツの大手産業シーメンスとの合弁事業としてストレージ事業をスピンアウトしました。 Fluence は、実用規模の Advance プラットフォームを世界中のストレージ プロジェクトに提供することに重点を置いて、2018 年初頭に立ち上げられました。

Fluence は、17 か国の 80 サイトに 760 メガワットの電力を導入しており、ストレージ プロバイダーの上層部に確固たる地位を築いていると主張しています。 クリーンな実績でこれを達成しました。

同社の広報担当者はGTMに対し、「最近の事故が起きるまで、フルエンスの車両群は重大な安全上の事故や火災もなく、630万メガワット時を超える送電網サービスを提供していた」と語った。

この重要な質問に対する答えはまだわかりません。

「現時点でわかっているのは、機器に障害があったということです」とAPSの広報担当者アン・デグロー氏は月曜電子メールでGTMに語った。 「徹底的な調査は、正確に何が失敗し、なぜ失敗したかを特定するのに役立ちます。」

APS と Fluence の担当者が現場に赴き、調査が進行中です。 未解決の問題は、火災がバッテリーシステム自体から発生したのか、それとも同じ敷地内にある変電所の別の部分から発生したのかということである。

米国ではグリッドバッテリーの火災は非常にまれですが（これについては後で詳しく説明します）、高出力のグリッド機器には壊滅的な故障のリスクがゼロではありません。

「電力システム内で火災や爆発が起こることは珍しいことではない」とウッド・マッケンジー社の系統研究ディレクター、ベン・ケリソン氏は語る。

例えば、変圧器の爆発は頻繁に（場合によっては年に複数回）発生するため、電力会社は連鎖故障を防ぐために特殊な壁を使用して大型の変圧器を相互に分離していると同氏は指摘した。

変電所にあるさまざまな種類の送電網設備の中から火災の原因を追跡するのは捜査員次第だ。

セルマー氏は、消防士がバッテリー施設に入ったときに「爆発が起きた」と述べた（AZセントラルには声明のビデオが掲載されている）。 同氏はまた、爆発の原因は不明であると述べた。

リチウムイオン電池は、特定の条件下では発火する可能性があります。 短絡すると、セルは「熱暴走」として知られる状態に陥り、最終的に発火する可能性がある点まで加熱され続ける可能性があります。

そうは言っても、バッテリー火災は爆発ではなく炎として現れる傾向があります。

繰り返しになりますが、爆発の原因は不明ですが、現場からの消防署の説明は、DNV GLがニューヨークの関係者に代わって実施した2017年のバッテリー火災安全調査の一節を思い出させます。 著者らは、リチウムイオン電池が爆発するかどうかという正確な問題に取り組んでいます。

「このプログラムでDNV GLは数十個のリチウムイオン電池をテストしたが、そのどれもが『爆発した』とは断定できなかった」と報告書は述べている。 「DNV GLは、他のプログラムのセルに対して数百件の乱用テストを実施しましたが、バッテリーが爆発したり、急速なエネルギーイベントの発生源となった事象を決定的に観察したことはありません。」

しかし同社は、熱にさらされたバッテリーセルが可燃性ガスを放出する「再現性の高い状態」を観察した。

「爆発の危険はバッテリー自体ではなく、バッテリーから発生するガスである」と報告書は指摘している。

対応者が入る前に筐体内に存在していたガスの比率によっては、外気の流入により以前には存在しなかった燃焼条件が生じた可能性があります。

GTM は 2017 年にマクミッケンの姉妹サイトであるフェスティバル ランチ バッテリー システムをツアーしました。 マクミケンが変電所に座っていることを除いて、この 2 つは同一です。

長方形の筐体には、中央通路の両側にメッシュ ドアの後ろに 2 列のバッテリー セル ラックが配置されています。 これは発電所というよりも小規模なデータセンターに似ていますが、LG 化学のバッテリーを積み重ねると最大 2 メガワット、2 メガワット時の蓄電容量になります。

アリゾナの夏がどんな暑さに見舞われても、バッテリーを安全な動作範囲に保つために内部は空調制御されていた。 消火剤の入った赤いタンクは成人の身長と同じくらいの幅と高さで立っており、危険が起こる前にトラブルの兆候を発見するように設計された一連のセンサーに接続されていました。

「これらのバッテリーユニットの安全システムには、内蔵の警報装置と自動起動消火システムのほか、重大な熱と圧力パラメータに耐えるように設計されたコンテナが含まれています」とデグロ​​ー氏は述べた。

デグロー氏は金曜日に安全システムが作動したかどうかを確認しなかった。

電力会社は調査が続いている間、エネルギー貯蔵事業を停止している。

「同様のエネルギー貯蔵施設に安全上の問題があると信じる理由はないが、十分な注意を払って他のバッテリーシステムを一時的にオフラインにした」とデグロ​​ー氏は述べた。 「これは当社のような安全を重視する企業にとって典型的なステップです。」

その他のシステムには、同一の Festival Ranch バッテリーと Punkin Center システムがあり、どちらも Fluence によって供給されています。

米国では、系統規模の蓄電池施設での火災は数件しか報告されていない。

APS は 2012 年に最初の火災を経験しました。APS が所有し、フラッグスタッフで運用していた、Electrovaya から供給された 1.5 メガワットのシステムから火災が発生しました。

2012年にもハワイのオアフ島北岸で15メガワットの発電所が火災に見舞われた。 この発電所はVCの支援を受けたエクストリーム・パワー社によって供給されており、リチウムイオン技術ではなく先進的な鉛蓄電池を使用していた。 Xtreme Power は 2 年後に破産しました。

S&C Electric Company は 2016 年に社内のバッテリー試験施設で火災を経験し、その状況をどのように解決したかに関する詳細な報告書を発表しました。 ただし、その施設はグリッド資産として現場​​で稼働していなかったので、別のカテゴリに属します。

WoodMac のエネルギー貯蔵データベースは、米国内に設置された合計 200 の実用規模の蓄電池システムを追跡している。これにより、最新の事故が蓄電システムに遡るか、それとも他のものに遡るかによって、火災と蓄電池の割合は 200 のうち 2 ～ 3 になるということになる。

米国のグリッドバッテリー火災は絶対的には少ないかもしれないが、特に業界が今後数年間で大規模な拡大を計画している場合、その発生率は相対的には無視できないものとなる。

ウッドマックのエネルギー貯蔵研究ディレクター、ラビ・マンガニ氏は「この比率は、それ以上ではないにしても、少なくとも一桁下がらなければならない」と述べた。 「業界は、より安全な販売を実現し、十分なレベルの冗長性を備えたシステムを設計し、予測分析を活用したリアルタイム監視を行うために、より良い仕事をする必要があります。」

これはすべて火災の原因に帰着します。 それが別の変電所機器であることが判明した場合、調査はバッテリーの筐体を外部の脅威から適切に絶縁する方法に移る可能性があります。

もし調査がバッテリーシステム自体に関係しているとなれば、関係者に一連の厳しい疑問が投げかけられることになり、バッテリー設備の劇的な増強に向けたAPSの計画の再検討を余儀なくされる可能性がある。