Restrizioni preventive per le fotovoltaiche e le batterie? Parte 1

MRiT sta completando la stesura di normative che prevedono un divieto “preventivo” dell’installazione di batterie negli appartamenti e restrizioni per tali dispositivi nelle abitazioni. Sono in discussione anche le sorti dell’energia solare da balcone. Cosa dicono i vigili del fuoco e gli esperti antincendio? Come procedono gli altri paesi europei? Parte 1.

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Vedi anche la seconda parte di questa analisi: Restrizioni preventive per l’energia solare e le batterie? Parte 2

“Lo sviluppo comporta sempre qualche rischio, ma anche una grande necessità. Bisogna valutare tutto con attenzione”, ho sentito di recente da un ufficiale di alto rango della Direzione Generale dei Vigili del Fuoco. Parole simili vengono spesso pronunciate anche nelle conferenze internazionali su “Sicurezza delle Nuove Tecnologie” organizzate dal CNBOP (l’istituto statale per la prevenzione degli incendi), a cui partecipo da anni.

La domanda è se, durante i lavori di revisione del regolamento sulle condizioni tecniche degli edifici, sia stato possibile bilanciare le normative in modo che non ostacolino lo sviluppo delle nuove tecnologie, garantendo al contempo la sicurezza del loro utilizzo?

Anche tra i vigili del fuoco stessi ci sono divergenze riguardo a questa questione. Alcuni sostengono l’introduzione preventiva di divieti parziali e restrizioni più severe, anche per alcuni anni, mentre altri sono a favore dell’imposizione di requisiti fondamentali (sensori, distanze) e di un focus sulla certificazione dei magazzini stessi.

Gli esperti in incendi e impianti elettrici aggiungono a questi requisiti anche obblighi legati all’installazione da parte di un elettricista qualificato e a controlli periodici, poiché le statistiche mondiali dimostrano che il rischio di incendi causati da impianti elettrici è molto più elevato rispetto a quello derivante dai singoli pannelli solari o dalle batterie.

– Da tempo cerchiamo, senza successo, di far diventare obbligatoria tale certificazione – afferma un rappresentante di uno dei produttori occidentali di inverter e batterie di accumulo. – Le normative WT attualmente proposte, invece di obbligare i produttori a effettuare la certificazione, mirano a trasferire i costi legati alla riduzione dei rischi sui cittadini, il che sarà molto più oneroso per le famiglie polacche e ostacolerà la transizione energetica – aggiunge.

È come se, invece dell’omologazione obbligatoria e dei controlli periodici delle auto, volessimo migliorare la sicurezza del loro parcheggio negli edifici residenziali dotando obbligatoriamente i posti auto di tappeti assorbenti in grado di catturare perdite di olio e carburante, sensori per gasolio e GPL per rilevare perdite nelle installazioni di combustibile, nonché coperte antincendio e spruzzatori obbligatori per limitare l’entità dell’incendio.

Secondo quanto riferito dalla CNBOP, l’istituto statale incaricato di tale certificazione, finora nessun produttore di serbatoi ha acquistato questa certificazione. Di solito i produttori la ottengono in Germania, negli Stati Uniti o in Cina. La CNBOP quindi sottopone a test i serbatoi che acquista lei stessa, per valutare non tanto il rischio di incendio (poiché un riscaldamento prolungato con un bruciatore alla fine farà prendere fuoco a ogni serbatorio), quanto lo sviluppo e le conseguenze di tali incendi.

Le prime informazioni che abbiamo ricevuto da questi test erano piuttosto ottimistiche: l’incendio era difficile da innescare e non si verificava propagazione tra i moduli della batteria. Anche la composizione dei gas non era così pericolosa come indicato dalla letteratura specializzata. Tuttavia, nei prossimi settimane il CNBOP pubblicherà il primo articolo con risultati dettagliati, rivelando ulteriori informazioni sugli effetti di questi incendi.

Di quale rischio stiamo parlando? Gas, auto, camino

Non a caso lo scenario e le conseguenze di un incendio sono al centro dell’attenzione del CNBOP. Insieme alla probabilità di incendio, essi costituiscono il profilo di rischio di una determinata tecnologia.

Ad esempio, le installazioni a gas negli edifici residenziali possono causare esplosioni violente e con conseguenze gravi, inclusa la possibilità che parti o l’intero edificio crollino. Tuttavia, la probabilità che si verifichi un simile guasto è bassa. In Polonia ogni anno si verificano “solo” circa 20 disastri edilizi causati dall’esplosione del gas naturale, con la morte di poche decine di persone. Il metodo principale per ridurre questo rischio da parte degli utenti è l’obbligo di utilizzare una griglia di ventilazione, il limite di conservazione in casa di massimo 2 bombole LPG da 11 kg ciascuna e le norme riguardanti il collegamento delle cucine all’impianto dell’edificio. Questo non è sufficiente per eliminare completamente il rischio. Tuttavia non si va oltre – ad esempio con soffitti e pareti della cucina rinforzati, armadietti antincendio o porte in acciaio. Il rischio e il numero delle vittime rimangono a un livello accettabile.

Siamo andati avanti con norme per i produttori di cucine a gas. Le leggi polacche impongono il rispetto di tali norme, mentre le normative a livello UE richiedono che le cucine a gas siano dotate di valvole di sicurezza per evitare fuoriuscite incontrollate di gas (per questo oggi vengono ampiamente utilizzate valvole elettriche controllate da termocoppie).

All’altro estremo abbiamo incendi molto frequenti: fuliggine nei camini. Ogni secondo incendio di un edificio residenziale nel nostro paese (decine di migliaia di casi all’anno). Tuttavia, sebbene si sviluppi rapidamente, le sue conseguenze sono molto limitate: il fuoco raramente si propaga sul tetto. Il fumo di solito non penetra attraverso le pareti del camino. Pertanto anche questo rappresenta un rischio a livello accettabile.

In qualche parte, al centro di tutto questo, ci sono incendi di automobili. Il rischio è moderato e ammonta allo 0,05% all’anno (si verificano 10 mila incendi di auto l’anno). Tuttavia, questi incendi si sviluppano rapidamente (basta 3-4 minuti affinché un’auto a combustione interna non possa più essere spenta con un normale estintore) e sono associati a un’enorme emissione di calore e gas letali. Gli scenari di tali incendi mostrano però che spesso avvengono all’esterno degli edifici e raramente causano l’esplosione dei vapori di benzina fuoriusciti dal serbatoio fuso. Il rischio complessivo rappresentato da questi incendi non ha finora spinto il governo nemmeno ad introdurre l’obbligo di installazione di sensori di fumo nei garage. Il rischio viene considerato accettabile.

Il 20% delle vittime negli incendi di appartamenti è causato dai divani

Ogni giorno ci troviamo di fronte a migliaia di rischi del genere. Molti sono insidiosi e possono avere conseguenze potenzialmente tragiche. Uno di questi rischi è l’incendio del divano. Secondo le statistiche dell’NFPA statunitense, circa il 2% degli incendi nelle abitazioni ha origine proprio dai mobili rivestiti in pelle (soprattutto i divani). Di solito, l’inizio di un tale incendio è causato dal calore e dalle ceneri di una sigaretta, da un riscaldamento accidentale con un ferro da stiro, da una scintilla proveniente dal camino, da una candela posizionata nelle vicinanze, o da un caricabatterie per laptop/telefono surriscaldato o da una scheda di alimentazione.

La probabilità che si verifichi un incendio del genere è bassa, ma il suo sviluppo e le sue conseguenze sono spesso tragici. Secondo quanto riportato dall’NFPA, quasi il 20% delle vittime negli incendi di case/appartamenti perisce in incidenti scaturiti dall’incendio di un divano. La causa è lo sviluppo rapido di tale incendio, dovuto alla schiuma poliuretanica e ai rivestimenti in pelle: si tratta di materiali sintetici (di solito prodotti dal petrolio).

Il divano prende rapidamente fuoco e accende facilmente altri oggetti nell’appartamento (ha una grande superficie di combustione). Inoltre, emette enormi quantità di fumo nero e soffocante che ostacola l’evacuazione delle persone, nonché una grande quantità di gas letali in tempi brevi: CO (monossido di carbonio) e HCN (cianuro di idrogeno). Quest’ultimo penetra facilmente attraverso i vestiti (anche le tute di protezione dei vigili del fuoco) e uccide già dopo 2-3 minuti. Per questo motivo, il profilo di rischio incendiario del divano sarà il nostro riferimento tra poco.

La situazione è ancora peggiore nel Regno Unito: le statistiche antincendio per l’Inghilterra evidenziano una netta disparità tra la frequenza degli incendi e le loro conseguenze. I mobili rivestiti (letti, materassi, divani) costituiscono il primo elemento infiammabile in circa il 12% degli incendi domestici, ma sono responsabili del 29% dei decessi. Inoltre, essendo il principale materiale che favorisce lo sviluppo dell’incendio, compaiono nel 16% dei casi, ma sono collegati all’83% dei decessi, il che indica che, sebbene innescino meno frequentemente gli incendi, ne aumentano notevolmente la letalità.

Con che frequenza prendono fuoco pannelli fotovoltaici e batterie?

Qual è il livello di rischio legato a pannelli fotovoltaici e batterie, rispetto ai rischi che già conosciamo bene? Ricordiamo che il rischio di incendio in un edificio residenziale in Polonia, per qualsiasi causa, è dello 0,4% all’anno (in Germania lo 0,3%).

Il rischio di incendio per un’auto a combustione interna è dieci volte inferiore e ammonta allo 0,04% (in Polonia questo valore è comunque notevolmente più alto rispetto a Germania e Norvegia, a causa ad esempio dell’importazione di vecchie auto elettriche dall’Occidente e delle riparazioni eseguite da officine inesperte).

A titolo di confronto, secondo le statistiche del KG PSP, il rischio di incendio della batteria stessa in un’auto elettrica a passeggeri in Polonia è ancora di un ordine di grandezza inferiore e ammonta allo 0,006% (solo uno su sette incendi elettrici riguarda la batteria).

Le batterie domestiche LFP presentano ancora minori rischi di incendio. Questo rischio è stato analizzato da ricercatori dell’università tecnica di Aquisgrana. I loro studi sono particolarmente rilevanti, poiché mentre in Polonia oggi ci sono “solo” circa 130.000 batterie litio-ioniche domestiche, in Germania ne sono già presenti circa 3 milioni nelle case e negli appartamenti (inclusi diversi centinaia di migliaia di batterie plug-in, installate in gran parte negli appartamenti degli edifici residenziali). Il rischio di incendio legato a queste batterie è attualmente dello 0,005%.

A titolo di confronto, anche le installazioni fotovoltaiche presentano una probabilità ancora più bassa di incendio (0,001% in Germania e 0,004% in Polonia, secondo le analisi di WysokieNapiecie.pl basate sui dati della KG PSP e su un sondaggio tra i vigili del fuoco).

I frigoriferi e i congelatori, secondo i ricercatori di Aquisgrana, presentano una probabilità di incendio paragonabile: 0,001% all’anno.

Torniamo ancora al rischio di incendio domestico causato dal divano. Sulla base dei dati della KG PSP e dell’NFPA americana, tale rischio è del 0,007%.

Un incendio domestico ogni 250 anni, una batteria ogni… 5000 anni

Cosa significano questi percentuali? Se la probabilità di un incendio in una casa o in un appartamento in Polonia è del 0,4%, ciò significa che, in media, una casa in Polonia subirà un incendio ogni 250 anni.

Con che frequenza si verifica un incendio causato da una batteria in un appartamento? Una probabilità pari allo 0,005% significa che, in media, un tale incendio colpirà un appartamento con batteria ogni… 20000 anni (letteralmente: una volta ogni ventimila anni). E se i tedeschi si sbagliassero? Gli incendi legati alle pannelli fotovoltaici (che vengono installati dagli stessi tecnici che installano le batterie) si verificano in Polonia 4 volte più spesso. Ciò significherebbe che una batteria si accenderà in media nel suo proprietario ogni 5000 anni.

In altre parole, secondo lo scenario peggiore basato sui dati disponibili dalla Germania, estesi ai standard e alle attrezzature polacche (4 volte peggiori), se in Polonia ci fossero 1 milione di batterie nelle case e negli appartamenti, queste causerebbero 200 incendi all’anno. Ricordiamo che il numero totale di incendi domestici in Polonia è di circa 30 mila, mentre quelli causati da automobili a combustione interna sono quasi 10 mila.

La probabilità di incendi causati dalle batterie è oggi, per dirla chiaramente, estremamente bassa. La raccolta di dati sulla loro frequenza da parte del KG PSP dovrebbe costituire il punto di partenza per discussioni su possibili divieti generali della loro installazione o su altre restrizioni.

Passiamo dunque alle altre due componenti del profilo di rischio: gli scenari di sviluppo di un tale incendio e le sue conseguenze per i residenti, i soccorritori e il patrimonio.

Come stimare il rischio?

Per capire se dovremmo adottare un approccio più o meno liberale all’installazione di pannelli fotovoltaici e batterie nelle case o negli appartamenti, dobbiamo analizzare i rischi che comportano, confrontarli con altri rischi a cui siamo esposti progettando le nostre abitazioni (ad esempio incendi causati da mobili, impianti elettrici o auto a combustione interna nel garage) e rispondere alla domanda se, in pratica, si tratti di un insieme e di un livello di rischi diversi da quelli che già affrontiamo con cucine a gas, bombole di LPG, decine di invertitori, legno, carta, alcune piccole batterie al litio-ione e centinaia di chili di attrezzature a base di sostanze petrolifere, dai mobili agli elettrodomestici, oltre a decine di litri di carburante infiammabile ed esplosivo nel garage, circondati da centinaia di chili di plastica tossica.

Passiamo dunque a vedere come si sviluppano questi incendi e quali conseguenze comportano. Dobbiamo prendere in considerazione il ritmo e l’emissione totale di calore nell’incendio, l’emissione e la pericolosità dei gas rilasciati dal dispositivo, il livello di fumo in relazione alla possibilità di evacuare le persone, la capacità del dispositivo di contrastare il fuoco e di trasmetterlo, nonché i rischi per i soccorritori (livello di tossicità o infiammabilità dell’atmosfera creata, possibilità di ustioni, ecc.).

Emissione di calore in caso di incendio: batteria vs armadio

Uno dei pericoli più importanti durante un incendio è la quantità e il ritmo di emissione di calore dalla sostanza in combustione. Da questo dipende quanto rapidamente l’incendio si diffonderà e quali danni arrecherà alla struttura dell’edificio.

La batteria LFP con capacità di 10 kWh (standard per un appartamento) contiene 150 kWh di energia chimica (carburante). Questo è la quantità di calore che la batteria emetterà quando si esaurirà completamente. È molto? Un divano con la stessa massa (90 kg) contiene il doppio di carburante (300 kWh). Una libreria o un armadio contengono ancora più carburante (1000 kWh). Pertanto, la quantità di energia rilasciata da un simile accumulatore è notevolmente inferiore rispetto a quella di qualsiasi mobile più grande presente nel nostro appartamento.

Quindi – come abbiamo già mostrato – il rischio di incendio da batteria domestica nel scenario “polacco” (4 volte peggiore rispetto a quello tedesco) non è solo inferiore a quello di un incendio causato da un divano, ma comporta anche generalmente una quantità di calore emesso decisamente minore.

Potenza massima dell’incendio: batteria contro mobili

La quantità di energia chimica accumulata è una cosa, ma di solito molto più importante è il ritmo con cui viene rilasciata, ovvero quanto sia violenta l’esplosione. È controintuitivo, ma se un incendio causato dalla stessa quantità di combustibile dura una settimana nel caso dell’oggetto A o 10 minuti nel caso dell’oggetto B, allora l’oggetto B è molte volte più pericoloso.

Perché? Perché l’oggetto A brucia lentamente e emette poca calore per un periodo molto lungo, mentre l’oggetto B brucia violentemente (o addirittura esplode), emettendo quantità enormi di calore in poco tempo, il che può rapidamente portare all’incendio di altri oggetti in casa e ostacolare l’evacuazione.

Il divano già menzionato, l’armadio con i vestiti o la libreria bruciano rapidamente e, nel momento di massimo sviluppo dell’incendio, emettono un’enorme quantità di calore, che può raggiungere addirittura 2-3 MW. In quel periodo, la batteria domestica brucia in modo molto meno intenso, rilasciando nel momento di massimo sviluppo al massimo 0,2-0,5 MW di calore. Ciò concede più tempo ai residenti per reagire e all’arrivo dei vigili del fuoco.

Emissioni di gas: batteria vs divano

Tuttavia, non sono il fuoco e la temperatura, bensì i gas tossici che provengono dagli oggetti in fiamme a rappresentare solitamente la minaccia principale per la vita e la salute umana in caso di incendio. Nel caso delle batterie, tali gas possono iniziare a fuoriuscire anche alcuni minuti prima che compaia il fumo. Lo stesso può accadere con un divano, se inizia a spegnersi lentamente.

I livelli di emissione dei gas registrati nei test antincendio per i rischi esistenti, ovvero l’equipaggiamento dominante negli appartamenti e quello nuovo sotto forma di batterie, insieme ai dati di misurazione dei test CNBOP, verranno mostrati nella seconda parte dell’articolo.

Nella seconda parte dell’articolo…

Nella seconda parte dell’articolo discuteremo anche il reale livello di rischio derivante dalla possibilità di formazione di un’atmosfera esplosiva ad idrogeno nei pannelli domestici LFP. Proseguendo l’articolo, riassumeremo i livelli di rischio creati dai pannelli in relazione ad altri pericoli esistenti, nonché i modi per ridurli: dal livello di sicurezza dei moduli batterici e della loro separazione, fino a possibili soluzioni strutturali. Riassumeremo inoltre i motivi per cui il governo sostiene lo sviluppo dei sistemi domestici di accumulo energetico e perché questi si stanno sviluppando nel mondo a un ritmo vertiginoso. Concluderemo indicando su cosa si concentrano le norme antincendio straniere per i pannelli domestici e presenteremo un breve insieme di raccomandazioni.

La seconda parte dell’articolo sarà pubblicata nei prossimi giorni.