¿Restricciones preventivas para la energía fotovoltaica y las baterías? Parte 1

MRiT finaliza la elaboración de normativas que consideran una prohibición “preventiva” del montaje de baterías en apartamentos y restricciones para las baterías en viviendas. También están en juego el futuro de la energía fotovoltaica en balcones. ¿Qué dicen los bomberos y expertos en prevención de incendios? ¿Cómo lo hacen otros países europeos? Parte 1.

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Vea también la segunda parte de este análisis: ¿Restricciones preventivas para la energía fotovoltaica y las baterías? Parte 2

“El desarrollo siempre implica algún riesgo, pero también es una necesidad fundamental. Hay que sopesar todo”, escuché recientemente de un oficial de alto rango de la Comandancia General de los Bomberos Estatales. Palabras similares se pronuncian regularmente también en las conferencias internacionales “Seguridad de las Nuevas Tecnologías” organizadas por el CNBOP (instituto estatal de bomberos), en las que participo desde hace años.

La pregunta es si, durante los trabajos de revisión del reglamento sobre las condiciones técnicas de los edificios, se logró equilibrar las normativas de modo que no frenen el desarrollo de las nuevas tecnologías, garantizando al mismo tiempo la seguridad en su uso.

Las opiniones aquí están divididas incluso entre los propios bomberos. Algunos abogan por la implementación preventiva de prohibiciones parciales y restricciones más estrictas, aunque sea por unos años, mientras que otros defienden la adopción de requisitos básicos (sensores, distancias) y la concentración en la certificación de los propios almacenes.

Los expertos en incendios e instalaciones eléctricas añaden además requisitos relacionados con el montaje por parte de un electricista cualificado y revisiones periódicas, ya que las estadísticas mundiales muestran que el riesgo de que un incendio se origine en una instalación eléctrica es mucho mayor que el proveniente de las células o paneles fotovoltaicos en sí.

Actualmente, las instalaciones y dispositivos eléctricos causan el 8% de los incendios en viviendas en Polonia. Sin embargo, para comparar, el 48% de estos incendios se producen debido al uso de combustibles sólidos, principalmente carbón.

La certificación de las baterías disiparía muchas preocupaciones de los bomberos

Y parece que este riesgo es el eje principal alrededor del cual se centra la atención de todos nuestros interlocutores: desde el KG PSP, pasando por CNBOP, AP, SITP, peritos, organizaciones sectoriales hasta los fabricantes. Según los bomberos, si certificáramos los acumuladores domésticos en Polonia, en lugar de confiar en las declaraciones de los importadores de las baterías más baratas de China, su enfoque respecto a las medidas de seguridad necesarias en los hogares sería diferente. ¿Por qué, entonces, recurrimos a la prohibición preventiva de instalación propuesta por Kowalski, en lugar de una certificación obligatoria para los fabricantes de acumuladores?

– Hace tiempo que intentamos, sin éxito, lograr que sea obligatoria dicha certificación – afirma un representante de uno de los fabricantes occidentales de inversores y baterías de almacenamiento energético. – Por otro lado, las normativas WT propuestas actualmente, en lugar de obligar a los fabricantes a certificarse, buscan transferir los costos de mitigación de riesgos a los ciudadanos, lo que resultará mucho más caro para las familias polacas y limitará la transformación energética – añade.

Es como si, en lugar de la homologación obligatoria y las inspecciones periódicas de los automóviles, quisiéramos mejorar la seguridad al estacionarlos en edificios residenciales mediante el equipamiento obligatorio de las plazas de aparcamiento con alfombras absorbentes que capturan derrames de aceite y combustible, sensores de LZO y LPG para detectar fugas en las instalaciones de combustible, así como mantas extintoras y rociadores obligatorios para reducir la magnitud de los incendios.

Según hemos escuchado en el CNBOP, la institución estatal encargada de dicha certificación, hasta ahora ningún fabricante de tanques ha adquirido tal certificado. Por lo general, los fabricantes la obtienen en Alemania, Estados Unidos o China. Por eso el CNBOP somete a pruebas los tanques que ha adquirido él mismo, no tanto para evaluar el riesgo de incendio (ya que un calentamiento prolongado con una llama acabará por prender fuego a cualquier tanque), sino para analizar el desarrollo y las consecuencias de dichos incendios.

Las primeras informaciones que recibimos de estas pruebas fueron bastante optimistas: era difícil que se produjera una ignición, y no había propagación entre los módulos de la batería. La composición de los gases tampoco era tan peligrosa como indicaría la literatura especializada. Sin embargo, en las próximas semanas CNBOP publicará el primer artículo con resultados detallados, revelando más sobre los efectos de estos incendios.

¿De qué riesgo estamos hablando? Gas, automóvil, chimenea

No en vano el escenario y las consecuencias de un incendio están en el centro de atención de CNBOP. Junto con la probabilidad de incendio, forman el perfil de riesgo de una tecnología determinada.

Por ejemplo, las instalaciones de gas en edificios residenciales pueden provocar una explosión de desarrollo rápido y consecuencias enormes, incluyendo el riesgo de derrumbe parcial o total del edificio. Sin embargo, la probabilidad de que ocurra tal avería es baja. En Polonia, cada año ocurren “solo” unas 20 catástrofes constructivas causadas por la explosión de gas natural, en las cuales mueren unas pocas personas. La forma básica de mitigar este riesgo por parte del usuario es contar con una rejilla de ventilación obligatoria, limitar el almacenamiento en casa a un máximo de 2 botellas de LPG de 11 kg cada una, y seguir las normas relativas a la conexión de las cocinas a la instalación del edificio. Esto es insuficiente para eliminar completamente este riesgo. No vamos más allá, por ejemplo, con techos y paredes reforzadas en la cocina, armarios de cocina incombustibles o puertas de acero para ella. El riesgo y el número de víctimas se mantienen en un nivel aceptable.

Hemos avanzado en este sentido con normas para los fabricantes de cocinas de gas. La legislación polaca exige el cumplimiento de tales normas, mientras que las normas a nivel de la legislación de la UE obligan a equipar las cocinas de gas con válvulas de seguridad que impidan la fuga incontrolada de gas (por lo que hoy en día se utilizan comúnmente válvulas eléctricas controladas por termoparas).

En el extremo opuesto tenemos incendios muy frecuentes: hollín en las chimeneas. Ocurren incendios en cada segundo edificio residencial de nuestro país (varias decenas de miles de incidentes al año). Sin embargo, aunque se desarrollan con rapidez, sus consecuencias son muy limitadas: el fuego rara vez se extiende al techo. El monóxido de carbono generalmente no penetra a través de las paredes de la chimenea. Por eso, este también es un riesgo de nivel aceptable.

En algún lugar en medio tenemos incendios de automóviles. El riesgo es moderado y asciende al 0,05% anual (tenemos 10 mil incendios de automóviles al año). Sin embargo, se desarrollan con gran rapidez (solo 3-4 minutos son suficientes para que los automóviles a combustión ya no puedan ser extinguidos con un extintor normal) y van acompañados de una enorme emisión de calor y gases mortales. No obstante, los escenarios de tales incendios muestran que con frecuencia ocurren fuera de los edificios y rara vez provocan la explosión de vapores de gasolina que se derraman del tanque derretido. El riesgo total que representan estos incendios hasta ahora no ha llevado al gobierno a imponer siquiera la instalación obligatoria de detectores de humo en los garajes. Se considera que el riesgo es aceptable.

El sofá es responsable del 20% de las víctimas en incendios de apartamentos

Tenemos miles de riesgos como estos a nuestro alrededor cada día. Muchos son poco evidentes y tienen consecuencias potencialmente trágicas. Uno de esos riesgos es el incendio del sofá. Según las estadísticas de la NFPA estadounidense, aproximadamente el 2% de los incendios en viviendas comienza precisamente con muebles tapizados (principalmente sofás). Por lo general, la causa de un incendio de este tipo es el calor y las cenizas del cigarrillo, el calentamiento accidental con una plancha, una chispa del hogar, una vela colocada cerca o un cargador de computadora portátil/teléfono sobrecalentado, así como una barra de alimentación.

La probabilidad de que ocurra un incendio así es baja, pero su desarrollo y consecuencias suelen ser trágicas. Según informa la NFPA, casi el 20% de las víctimas de incendios en casas/apartamentos mueren en incidentes que comenzaron con la ignición de un sofá. La razón es el rápido desarrollo de tales incendios, debido a la espuma de poliuretano y el tapizado: son plásticos (generalmente producidos a partir del petróleo).

El sofá se enciende rápidamente y provoca que otros objetos en el apartamento también ardan con facilidad (tiene una gran superficie de combustión). Además, emite enormes cantidades de humo negro y asfixiante que dificulta la evacuación de las personas, así como una gran cantidad de gases mortales en poco tiempo: CO (monóxido de carbono) y HCN (cianuro de hidrógeno). Este último penetra fácilmente a través de la ropa (incluso de los uniformes de protección de los bomberos) y puede causar la muerte en solo 2-3 minutos. Por eso, el perfil de riesgo por incendios relacionado con los sofás será nuestro punto de referencia en breve.

La situación es aún peor en el Reino Unido: las estadísticas de incendios de Inglaterra muestran una marcada desproporción entre la frecuencia de los incendios y sus consecuencias. Los muebles tapizados (camas, colchones, sofás) constituyen el primer elemento que se enciende en aproximadamente el 12% de los incendios domésticos, pero ya son responsables del 29% de las víctimas mortales. Además, como principal material que impulsa la propagación del incendio aparecen en el 16% de los casos, pero están relacionados con hasta el 43% de las muertes, lo que indica que, aunque rara vez inicien el incendio, aumentan significativamente su letalidad.

¿Con qué frecuencia se incendian las placas fotovoltaicas y las baterías?

¿Cómo son estos nuevos riesgos —las baterías (fijas y de automóviles) o las placas fotovoltaicas— en comparación con los riesgos que ya conocemos bien? Recordemos que el riesgo de incendio en viviendas en Polonia, sea cual sea la causa, es del 0,4% anual (en Alemania, el 0,3%).

El riesgo de incendio en los automóviles de combustión es diez veces menor y asciende al 0,04% (y en Polonia esta cifra ya es considerablemente más alta que en Alemania o Noruega, lo cual se debe, por ejemplo, a la importación de coches eléctricos antiguos desde Occidente y a las reparaciones realizadas por talleres sin experiencia).

Para comparar, según las estadísticas de la KG PSP, el riesgo de incendio en la batería de un coche eléctrico de pasajeros en Polonia es aún una orden de magnitud menor y se sitúa en el 0,006% (solo uno de cada siete incendios eléctricos afecta a la batería).

Las baterías domésticas de tipo LFP conllevan aún menores posibilidades de provocar un incendio. Investigadores de la universidad técnica de Aquisgrán analizaron este riesgo. Sus estudios son importantes porque, mientras que en Polonia hoy contamos “solo” con unos 130 mil baterías de litio-ion domésticas, en Alemania ya hay aproximadamente 3 millones en casas y apartamentos (incluyendo varios cientos de miles de baterías plug-in, instaladas en gran medida en apartamentos de edificios residenciales). El riesgo de incendio por una batería doméstica es actualmente del 0,005%.

Para comparación, la probabilidad aún menor de incendio se observa en las instalaciones fotovoltaicas (0,001% en Alemania y 0,004% en Polonia, según análisis de WysokieNapiecie.pl basados en datos de la KG PSP y una encuesta entre bomberos).

Según los científicos de Aquisgrán, los refrigeradores y congeladores presentan una probabilidad de incendio comparable: 0,001% al año.

Volvamos aún al riesgo de incendio en la vivienda causado por el sofá. Según los datos de KG PSP y la NFPA estadounidense, este riesgo es del 0,007%.

Un incendio en la vivienda una vez cada 250 años, y en las baterías una vez cada… 5000 años.

¿Qué significa traducir estos porcentajes? Si la probabilidad de un incendio en una vivienda/apartamento en Polonia es del 0,4%, eso significa que, estadísticamente, una vivienda promedio en Polonia sufrirá un incendio una vez cada 250 años.

¿Con qué frecuencia se producirá un incendio en una batería en un apartamento? Una probabilidad de 0,005% implica que, estadísticamente, ese tipo de incendio afectará a un apartamento con batería una vez cada… 20000 años (es decir, una vez cada veinte mil años). ¿Y si los alemanes se equivocan? Los incendios en sistemas fotovoltaicos (que instalan los mismos técnicos que instalan las baterías) ocurren en Polonia 4 veces con más frecuencia. Esto significaría que, en promedio, una batería se incendiará en su hogar una vez cada 5000 años.

Dicho de otro modo, según el escenario negativo basado en los datos disponibles de Alemania y extrapolados a las condiciones y equipos polacos (4 veces peores), si en Polonia hubiera 1 millón de baterías en casas y apartamentos, estas causarían 200 incendios al año. Cabe recordar que el número total de incendios residenciales en Polonia es de aproximadamente 30 mil, mientras que los incendios de automóviles de combustión interna son casi 10 mil.

La probabilidad de que una batería provoque un incendio es, para ser directos, extremadamente baja en la actualidad. La recopilación de datos sobre su frecuencia por parte del KG PSP debería servir como punto de partida para discutir prohibiciones generales sobre su instalación u otras restricciones.

Pasemos entonces a los dos siguientes componentes del perfil de riesgo: los escenarios de desarrollo de dicho incendio y sus consecuencias para los residentes, los rescatistas y la propiedad.

¿Cómo estimar el riesgo?

Para comprender si debemos adoptar un enfoque más o menos liberal respecto a la instalación de paneles fotovoltaicos y baterías en casas o apartamentos, debemos analizar los riesgos que conllevan, compararlos con otros riesgos a los que estamos expuestos al diseñar nuestras viviendas (como incendios por muebles, instalaciones eléctricas o un coche de combustión interna en el garaje) y responder a la pregunta de si, en la práctica, tenemos aquí un conjunto y nivel de riesgos diferentes a los que ya enfrentamos al tener en casa cocinas de gas, botellas de GLP, varias decenas de rectificadores, madera, papel, unas cuantas baterías de iones de litio y cientos de kilogramos de equipamiento a base de sustancias derivadas del petróleo, desde muebles hasta aparatos electrónicos, además de decenas de litros de combustible inflamable y explosivo en el garaje, rodeado de cientos de kilogramos de plásticos tóxicos.

Pasemos entonces a cómo se desarrollan estos incendios y qué consecuencias conllevan. Debemos tener en cuenta la velocidad y la emisión total de calor en el incendio, la emisión y la nocividad de los gases emitidos por el dispositivo, el nivel de humo en relación con la posibilidad de evacuar a las personas, la capacidad del dispositivo para controlar el fuego y evitar su propagación, así como los riesgos para los rescatistas (nivel de toxicidad o inflamabilidad del ambiente generado, posibilidad de sufrir descargas eléctricas, etc.).

Emisión de calor en un incendio: batería vs armario

Uno de los peligros más importantes durante un incendio es la cantidad y velocidad de emisión de calor por la sustancia que se quema. De esto depende cuán rápido se propagará el incendio y qué daños causará a la estructura del edificio.

La batería LFP o de capacidad de 10 kWh (estándar para un apartamento) contiene 150 kWh de energía química (combustible). Tanta calor emitirá la batería cuando se agote por completo. ¿Es mucho? Un sofá con el mismo peso (90 kg) contiene el doble de combustible (300 kWh). Una estantería para libros o un armario con ropa tienen aún más combustible (1000 kWh). Por lo tanto, la cantidad de energía liberada por un almacenamiento así es mucho menor que la de cualquier mueble más grande en nuestro apartamento.

Así pues, como ya hemos mostrado, el riesgo de incendio de una batería doméstica en el escenario “polaco” (4 veces peor que el alemán) no solo es menor que el de un incendio causado por un sofá, sino que también suele ir acompañado de una cantidad claramente menor de calor emitido.

Potencia máxima del incendio: batería vs muebles

Cantidad de energía química acumulada es una cosa, pero por lo general mucho más importante es la velocidad a la que se libera, es decir, cuán intenso es el incendio. Es algo poco intuitivo, pero si un incendio con la misma cantidad de combustible dura una semana en el caso del objeto A o 10 minutos en el caso del objeto B, entonces el objeto B es mucho más peligroso.

¿Por qué? Porque el objeto A se quema lentamente y emite poca calor durante mucho tiempo, mientras que el objeto B se quema intensamente (o incluso explota), emitiendo cantidades enormes de calor en poco tiempo, lo que puede provocar rápidamente la ignición de otros objetos en la casa y dificultar la evacuación.

El sofá ya mencionado, el armario con ropa o la estantería de libros arden rápidamente y emiten una enorme cantidad de calor en el apogeo del incendio, que puede llegar incluso a 2-3 MW. En ese momento, la batería doméstica arde con mucha menos intensidad, liberando como máximo 0,2-0,5 MW de calor en su punto más alto. Esto brinda más tiempo para que los residentes reaccionen y llegue el cuerpo de bomberos.

Emisiones de gases: batería vs sofá

Pero no son el fuego ni la temperatura, sino los gases tóxicos que emanan de los objetos en llamas los que suelen representar la amenaza principal para la vida y la salud de las personas durante un incendio. En el caso de las baterías, tales gases pueden comenzar a emanarse minutos antes de que aparezca el fuego. Lo mismo puede ocurrir con un sofá si comienza a arder lentamente.

Mostraremos en la segunda parte del artículo los niveles de emisión de gases registrados en las pruebas de incendio de los peligros existentes, es decir, del equipamiento predominante en los apartamentos y del nuevo, en forma de baterías, junto con los datos de medición obtenidos en las pruebas CNBOP.

En la segunda parte del artículo…

En la segunda parte del artículo también analizaremos el nivel real de riesgo que surge de la posibilidad de formarse una atmósfera inflamable de hidrógeno en el caso de las baterías LFP domésticas. Continuando con el artículo, resumiremos los niveles de riesgo que generan las baterías en relación con otros peligros existentes, así como las formas de reducir dichos riesgos: desde los niveles de protección de los módulos de batería y su separación, hasta las posibles soluciones de tipo constructivo. También resumiremos las razones por las cuales el gobierno apoya el desarrollo de sistemas domésticos de almacenamiento de energía y por qué estos se están expandiendo rápidamente en todo el mundo. Resumiremos en qué se centran las normas de prevención de incendios extranjeras para baterías domésticas y presentaremos un breve conjunto de recomendaciones.

La segunda parte del artículo se publicará en los próximos días.