PGS 37-1: richtlijn voor de opslag van lithiumhoudende batterijen en accu's

In PGS 37 staan veiligheidseisen voor lithiumhoudende energiedragers. Deze richtlijn gaat over de veilige omgang met Energie Opslag Systemen (EOS, oftewel: buurtbatterijen) en veilige opslag van lithiumbatterijen en -accu’s. 

Bij de opslag van batterijen kan door verschillende oorzaken brand- of explosiegevaar ontstaan. PGS 37 bevat eisen en maatregelen voor het veilig opslaan van deze energiedragers. Doel van de richtlijn is de kans op een incident en de gevolgen daarvan zo klein mogelijk te houden. PGS 37 is vanaf 2024 wettelijk van kracht.

Twee delen:

PGS 37 bestaat uit de twee delen PGS 37-1 en PGS 37-2:

• PGS 37-1: opslag van elektriciteit in Energie Opslag Systemen (EOS). Deze richtlijn gaat over eisen voor veilige omgang met energiesystemen op locatie. Van een Energie Opslag Systeem is sprake bij een vermogen van minstens 20 kilowattuur. Bij PGS 37-1 gaat het om eisen voor veilige omgang met energiesystemen die op een locatie in werking zijn. Buurtbatterijen zijn hiervan het meest bekende voorbeeld.
• PGS 37-2: tijdelijke opslag van lithiumhoudende energiedragers. Deze richtlijn geldt voor bedrijven die lithiumhoudende energiedragers opslaan, zoals verkopers, distributiecentra, opslagbedrijven en inzamel- en recyclebedrijven. Lithiumhoudende energiedragers zijn onder andere batterijen en accu’s voor apparatuur en voertuigen. Denk aan telefoons, laptops, e-bikes en hybride of vol-elektrisch auto’s. 
   

Energie Opslag Systemen 

In een EOS kunnen grote hoeveelheden energie worden opgeslagen in energiedragers.

De hoeveelheid elektrische energie die kan worden opgeslagen, varieert per EOS. Ongeacht de toepassing is het doel van alle systemen gelijk: tijdelijk elektrische energie opslaan als er teveel van voorhanden is en deze energie weer afgeven op momenten dat deze niet of minder voorhanden is.

Globaal bestaat een EOS uit de volgende onderdelen:

• energiedragers;
• energiemanagementsysteem (EMS);
• omvormers;
• overige voorzieningen voor een correcte en veilige werking van een EOS zoals ventilatie, detectiesystemen, koeling, brandbeheerssysteem en elektrische installaties.

Ter bepaling en beoordeling van de relevante risico’s zijn typicals van veelvoorkomende systemen gedefinieerd. Een typical is een vereenvoudigde weergave van een installatie, toepassing van een installatie of een onderdeel van een installatie.

Het doel van de typicals is om de meest voorkomende EOS’en en toepassingen te beschrijven en voor deze de risico’s en daarbij behorende doelen en maatregelen te bepalen.

Binnen het toepassingsgebied van deze richtlijn zijn de volgende typicals onderscheiden:

Die worden allemaal in de PGS 37-1 uitgewerkt. 

Een voorbeeld van een toepassing van een Typical 6 Inpandig EOS in een open ruimte is een energievoorziening (snelladen) voor vorkheftrucks.

Gevaren van lithiumhoudende energiedragers

Aan lithiumhoudende energiedragers zijn diverse gevaren verbonden, zoals:

• Gevaren van het instabiel worden van de energiedrager;
• Gevaren van het vrijkomen van de elektrolyt;
• Elektrische gevaren.

Deze PGS-richtlijn richt zich op de specifieke gevaren van de opslag van lithiumhoudende energiedragers. De elektrische gevaren, zoals bijvoorbeeld externe kortsluiting of contact met spanningvoerende delen, zijn reeds geregeld in andere wet- en regelgeving (bijvoorbeeld de Warenwet), en zijn alleen meegenomen voor zover zij een direct effect hebben op de lithiumhoudende energiedrager.

Het primaire gevaar verbonden aan de opslag van lithiumhoudende energiedragers is het kunnen optreden van een zogeheten thermal runaway.

• Een thermal runaway is een ongecontroleerde toename in temperatuur als gevolg van een grotere warmteproductie dan warmteafvoer. De temperatuurtoename is bij een thermal runaway het gevolg van een positief feedbackmechanisme. Een toename in de temperatuur leidt tot een toename van de reactiesnelheid en bijgevolg (omdat het een exotherme reactie is) tot een toename van de warmteproductie. Als deze extra warmte niet of niet snel genoeg afgevoerd kan worden, stijgt de temperatuur van het reactiemengsel, waardoor de reactiesnelheid en de warmteproductie verder toenemen.
• Een thermal-runawayreactie leidt tot een zeer snelle toename van de druk en de temperatuur en bijgevolg een ontleding, een explosie en/of brand van de energiedrager, waarbij zeer giftige pyrolyseproducten vrijkomen. Stoffen die kunnen vrijkomen, zijn onder meer oplosmiddelen, koolstofmonoxide, waterstof en waterstoffluoride, waarbij in geval van blootstelling, afhankelijk van de concentraties, ernstige gezondheidseffecten kunnen optreden. Er kunnen overigens nog vele andere gevaarlijke stoffen vrijkomen die in de anode, kathode en het elektrolyt zijn verwerkt, afhankelijk van de tijdens de thermal runaway optredende reactieomstandigheden zoals temperatuur en druk.
• Bij het bestrijden van het incident kan corrosief en giftig bluswater ontstaan waaraan ingezet personeel van de brandweer, andere hulpverleners, omstanders en bewoners blootgesteld kunnen worden. Een ander gevaar van de toepassing van lithiumhoudende energiedragers is het vrijkomen van de elektrolyt in geval van beschadiging van de omhulling van de energiedrager. 

PGS nieuwe stijl – risicobenadering als basis

De PGS 37-1 is opgebouwd conform de nieuwe opzet van de PGS-richtlijnen, zoals die geldt vanaf 2015. Dit houdt in dat maatregelen tot stand zijn gekomen met een risicobenadering. De situaties waarbij het mis kan gaan en die leiden tot ongewenste, gevaarlijke gevolgen, zijn beschreven in scenario's. 

Voor deze scenario's zijn doelen geformuleerd gericht op het beheersen van de risico's. Vervolgens zijn maatregelen beschreven waarmee aan die doelen kan worden voldaan.

De vier hoofdelementen zijn:

• de wettelijke kaders;
• de risicobenadering met de scenario's;
• de doelen;
• maatregelen om aan de doelen te voldoen.

Doelen

De maatregelen die zijn beschreven in PGS 37-1, hebben de volgende doelen:

• Omgevingsveiligheid: Het voorkomen van ongewone voorvallen en het beperken van de gevolgen daarvan voor de omgeving met het oog op het waarborgen van de veiligheid voor de omgeving.
• Arbeidsveiligheid: Het voorkomen van ongevallen met gevaarlijke stoffen, en het beperken van de gevolgen daarvan en het voorkomen van acute blootstelling van werknemers aan gevaarlijke stoffen.
• Brandpreventie en rampenbestrijding: Het beperken van de gevolgen van een brand of ramp en het borgen van een doelmatige rampenbestrijding. 

Deze wetgeving is beschreven in hoofdstuk 5 en bijlage C en D van de richtlijn. 

De richtlijn gaat niet in op de emissies naar bodem, water en lucht. De richtlijn gaat ook niet in op de aanpak die nodig is om tot beheersing van de gevaren voor de gezondheid op de lange termijn te komen.
 

Toepassingsbereik van de richtlijn 

De PGS 37-1 -richtlijn is van toepassing op een specifieke subset van energieopslagsystemen (EOS’en), namelijk EOS’en bestaande uit lithiumhoudende oplaadbare energiedragers die (in groepen) elektrisch met elkaar zijn verbonden met een totaal opgestelde capaciteit van meer dan 20 kWh. 

Daarnaast bestaat het EOS uit randapparatuur zoals ventilatie en technische beveiliging. Een batterijmanagementsysteem (BMS) zorgt voor de goede en veilige werking van het EOS en maakt daar onlosmakelijk deel van uit. Deze PGS is van toepassing op het EOS, inclusief randapparatuur en het Batterij Management Systeem (BMS) vanaf het moment dat het EOS in gebruik wordt genomen. Zodra het EOS vermogen kan gaan opnemen of afgeven, wordt dit beschouwd als in gebruik genomen. EOS'en die in opbouw zijn, vallen noch onder PGS 37-1 noch onder PGS 37-2 .

Deze PGS is van toepassing op zowel nieuwe, gebruikte als afgedankte EOS’en (afvalstadium) tot het moment dat het EOS buiten werking wordt gesteld. 

Deze EOS’en zijn bedoeld om stationair te functioneren, maar zijn mogelijk ook verplaatsbaar (bijvoorbeeld EOS’en die worden ingezet voor de verhuur). Deze PGS is tevens van toepassing op het EOS-deel van systemen waarin een EOS verwerkt is, zoals hybride aggregaten. Deze EOS'en kunnen zowel inpandig als uitpandig (bijvoorbeeld in een container), op een dak of aan de buitengevel zijn geplaatst.

In het kader van het beheersbaar en bestrijdbaar zijn van branden is bij de bepaling van de maatregelen voor EOS-parken uitgegaan van een totale, maximale energiedragercapaciteit van 400 MWh, maximaal 1 000 V AC of maximaal 1 500 V DC. 

Nieuwbouw van groter dan 400 MWh, maximaal 1 000 V AC of maximaal 1 500 V DC vereist maatwerk waarvoor een risicoanalyse moet worden uitgevoerd met betrekking tot het beheers- en bestrijdbaar zijn van branden en afstemming hiervan met de veiligheidsregio en in lijn met PGS 37-1.

Deze richtlijn is in principe van toepassing voor alle vormen van elektrische energieopslag waarbij lithiumhoudende oplaadbare energiedragers worden toegepast. Er zijn echter een aantal uitzonderingen.

Deze PGS-richtlijn is niet van toepassing op:

• Opslag van lithiumhoudende energiedragers, hiervoor is PGS 37-2  van toepassing. In onderstaand schema wordt verduidelijkt wanneer de PGS 37-1 respectievelijk PGS 37-2 van toepassing is.
• Systemen die gebruikt worden door particulieren (zoals thuisbatterijen en gebruik in plezier-, vaar- of voertuigen). Voor een EOS met een energieopslagcapaciteit groter dan 20 kWh wordt aanbevolen de maatregelen uit deze PGS wel toe te passen.
• Flowbatterijen, uitgezonderd hybride systemen met lithiumhoudende energiedragers.
• Solidstatebatterijen.
• Condensatoren.
• Maritieme toepassingen waarbij het EOS gebruikt wordt aan boord van een vaartuig zonder permanente ligplaats.
• Elektrische motorrijtuigen en machines als onderdeel van een EOS (geïntegreerd in een smart grid). Uit voertuigen gedemonteerd lithiumhoudende energiedragers die in een EOS worden toegepast vallen wel onder deze richtlijn.

Schema gebruik versus opslag

Zie flowchart

Basisveiligheidsniveau

Bij het uitvoeren van de activiteiten die vallen onder het toepassingsbereik van deze PGS-richtlijn, wordt ervan uitgegaan dat een basisveiligheidsniveau aanwezig is. Dit is op te delen in vier soorten maatregelen:

• beschermende maatregelen die volgens wet- en regelgeving standaard bij de activiteiten nodig zijn;
• maatregelen die volgens bewezen en geaccepteerde goede praktijken niet weg te denken zijn. Dit zijn maatregelen voor ontwerp, constructie, in bedrijf nemen, gebruik, onderhoud of modificatie, inspectie en uit bedrijf nemen;
• 'good housekeeping'. Dit is een begrip dat staat voor de algemene zorg bij, netheid en orde van een activiteit of een bedrijfsonderdeel. 'Good housekeeping' is een belangrijke factor bij het voorkomen van gevaarlijke situaties. Er wordt van uitgegaan dat een bedrijf deze zaken op orde heeft, zoals ook is beschreven in de zorgplichtartikelen van de Omgevingswet en de Arbeidsomstandighedenwet;
• maatregelen voor goed vakmanschap. Dit staat voor vaardigheden van werknemers om kwalitatief goed werk te leveren, en daarbij veilig en gezond te werken.

Risicobenadering als basis

De PGS-richtlijn is gebaseerd op een risicobenadering waarbij op een systematische manier doelen en maatregelen zijn geformuleerd. Op basis van kennis en kunde van deskundigen van bedrijfsleven en overheid zijn verschillende scenario's geïdentificeerd. Een scenario is een reeks opeenvolgende gebeurtenissen die leidt tot een ongewenste (gevaarlijke) gebeurtenis. 

Het risico is altijd een combinatie van de ernst van de gevolgen (effect) van een (ongewenste) gebeurtenis en de waarschijnlijkheid (kans) dat de gebeurtenis zich voordoet: risico = kans × effect. De kans is aangeduid met de cijfers 1 voor kleine kans tot en met 5 voor de grootste kans. Het effect is aangeduid met de letters A voor klein effect tot en met E voor het grootste effect.

De scenario's met een middelhoog tot hoog risico zijn in deze PGS-richtlijn beschreven. Op basis van een scenario is een doel beschreven om ervoor te zorgen dat de kans op de ongewenste gebeurtenis zo veel mogelijk wordt beperkt en de nadelige gevolgen van de ongewenste gebeurtenis worden voorkomen of zo veel mogelijk worden beperkt.

Soms kunnen meerdere scenario's met hetzelfde doel worden gedekt. Per doel zijn er een of meer maatregelen uitgewerkt die er samen voor moeten zorgen dat aan het doel wordt voldaan. Een maatregel kan gelden voor meerdere doelen. De risicobenadering geeft de gebruiker van de PGS-richtlijn meer inzicht in het 'waarom' van de opgenomen maatregelen.

Scenario’s 

In hoofdstuk 4 van de PGS 37-1 richtlijn zijn de verschillende scenario’s (S) genoemd en uitgewerkt. De scenario's zijn per typical onderverdeeld in oorzaak- en gevolgscenario’s.

Voorbeelden van oorzaakscenario’s zijn:

S1   Fabricage- of montagefout energiedragers

S2   Beschadiging van de energiedrager doordat deze uit ophanging geraakt

S3   Kortsluiting door water of technische gebreken

S4   Blikseminslag

S5   Fouten ontstaan door het laadproces (laden en ontladen)

S6   Veroudering

S7   Mechanische impact van buitenaf

S8   Interne aanstraling door brand buiten het energiedragercompartiment

S9   Externe aanstraling (brand)

S10 Hoge of lage temperatuur in het EOS

S11 Verkeerde behandeling

S12 Vandalisme

 

Voorbeelden van gevolgscenario’s zijn:

S13 Brand in de energiedrager

S14 Drukopbouw of explosie binnen energiedrager (energiedragermodule)

S15 Explosie in EOS-installatie - ontsteking van vrijkomende gassen

S16 Hogetemperatuuropbouw

S17 Escalatie van brand naar andere energiedragers of energiedragermodules

S18 Drukopbouw binnen het EOS

S19 Escalatie naar omgeving

S20 Vrijkomen van gevaarlijke stoffen

Bij ieder scenario zijn in een uitklapvenster enkele voorbeelden gegeven van potentiële gevolgen. 

Bijvoorbeeld Scenario S10 Hoge of lage temperatuur in het EOS

Ontstaan van een thermal-runawayreactie door een hoge of lage temperatuur van de energiedrager(s).

Potentiële gevolgen:

• Brand in de energiedrager
• Explosie in de energiedrager
• Drukopbouw in de energiedrager
• Vrijkomen van gevaarlijke dampen/gassen

Toelichting

Voorbeelden van oorzaken van een hoge temperatuur in het EOS zijn opwarming door de zon of het uitvallen van het koelsysteem. Ook het falen van een energiedrager door een lage temperatuur valt binnen deze categorie.

Gerelateerde doelen

Daaronder staat aangegeven de daaraan gerelateerde doelen (D): 

D2 Ervoor zorgen dat het EOS in goede staat blijft verkeren tijdens gebruik

D9 Beheersing van het laadproces zodat een thermal runaway als gevolg van het overladen of diepontladen van energiedragers wordt voorkomen

Gerelateerde maatregelen

Daaronder staan aangegeven de daaraan gerelateerde maatregelen (M):

Maatregelen van toepassing op alle typicals

M33 Monitoring EOS

M34 Preventief afschakelen op basis van alarmeringen

M44 Algemene documentatie-eisen – registratiesysteem

M45 Algemene documentatie-eisen – bewaartermijn

M46 Competentie-eisen conform NEN 3140

Maatregelen van toepassing op typical 2 - Energieopslagpark

M7 Koppelen EOS'en met energiedragers van verschillende soort

Maatregelen van toepassing op typical 3 - EOS-park met niet-betreedbare behuizingen in de open lucht

M7 Koppelen EOS'en met energiedragers van verschillende soort

Bij elke maatregel is met de logootjes van de aangegeven wat de wettelijke basis is. 

Bij elk scenario staan dus de daarbij behorende doelen. De maatregelen die genoemd zijn in een scenario, zijn gerelateerd aan dat scenario. Echter, een scenario kan van toepassing zijn op meerdere typicals. De diverse typicals en de bijbehorende maatregelen zijn apart genoemd. De genoemde doelen zijn wel van toepassing op alle typicals. Bij de doelen zelf is wel aangegeven voor welke typical de bijbehorende maatregelen van toepassing zijn.

In hoofdstuk 6 van de PGS 37-1 richtlijn zijn de verschillende doelen (D) genoemd en uitgewerkt. Bij elk doel kan via een uitklapscherm de daarbij behorende Maatregelen (M) en de daarbij behorende scenario’s (S) worden gezien.

In Hoofdstuk 7 van de PGS 37-1 zijn de verschillende maatregelen (M) genoemd en uitgewerkt. Bij elke maatregel kan via een uitklapscherm de daaraan gerelateerde Doelen (D) en de daaraan gerelateerde (S) worden gezien.

Drie aanvliegroutes 

Er zijn dus drie aanvliegroutes: 

• Hoofdstuk 4: Scenario’s >>  Doelen >> Maatregelen
• Hoofdstuk 6: Doelen >> Maatregelen >>  Scenario’s
• Hoofdstuk 7: Maatregelen >> Doelen >> Scenario’s

Gelijkwaardigheidsbeginsel

Net als in veel ander regelgeving geldt het gelijkwaardigheidsprincipe.

Een gelijkwaardige maatregel is een alternatief voor een in een PGS-richtlijn beschreven maatregel. Deze zijn beschreven in hoofdstuk 8.

Als een bedrijf een alternatief wil toepassen voor een of meer maatregelen, dan moeten vooraf de volgende aspecten worden nagegaan:

• Mag een alternatieve maatregel worden toegepast?
• Voldoet het alternatief aan de criteria waaraan het wordt getoetst?
• Welke formele stappen zijn nodig om een alternatief toe te kunnen passen?

Alle gegevens moeten goed gedocumenteerd worden, omdat het bevoegd gezag of de toezichthouder moet kunnen beoordelen of de alternatieve maatregelen gelijkwaardig zijn. is. 

Of alternatieve maatregelen worden toegestaan, hangt af van de wettelijke grondslag van de maatregel. 

Indeling PGS 37-1

De eerste vier hoofdstukken bevatten informatie over de veilige opslag van elektriciteit in energieopslagsystemen, het toepassingsbereik en de risicobenadering met de scenario's. Alleen Paragraaf 1.2, met het toepassingsbereik van deze PGS-richtlijn, is normatief.

• Hoofdstuk 1 bevat een algemene inleiding op deze PGS-richtlijn.
• Paragraaf 1.2 beschrijft de reikwijdte en het toepassingsbereik. Dit is normatief.
• Hoofdstuk 2 bevat algemene informatie over lithiumhoudende energiedragers en energieopslagsystemen.
• Hoofdstuk 3 beschrijft het basisveiligheidsniveau en geeft algemene informatie over de risicobenadering.
• Hoofdstuk 4 bevat een beschrijving van de scenario's. Bij elk scenario is aangegeven met welke doelen het scenario voorkomen of beperkt kan worden en welke maatregelen daarvoor nodig zijn.

Hoofdstukken 5 t/m 7 zijn normatief. Daarin staan het wettelijk kader, de doelen en maatregelen om hoog- en middelhoogrisicoscenario’s te voorkomen en beperken

• Hoofdstuk 5 bevat een richtingaanwijzer wet- en regelgeving. Deze richtingaanwijzer maakt duidelijk op grond van welke wetgeving aan welke maatregelen in deze PGS-richtlijn moet worden voldaan.
• Hoofdstuk 6 beschrijft de doelen en geeft aan welke maatregelen invulling geven aan het doel en voor welke scenario's ze bedoeld zijn.
• Hoofdstuk 7 bevat maatregelen. Daarnaast staat bij elke maatregel voor welk scenario de maatregel relevant is en aan welke doelen de maatregel invulling geeft. In Paragraaf 7.1staat de leeswijzer voor de maatregelen.
• Informatie bij implementatie

De overige hoofdstukken zijn informatief. Deze hoofdstukken geven extra informatie over het onderwerp van deze PGS-richtlijn. Het gaat om informatie die niet in de doelen en maatregelen passen, maar die wel helpt bij het omgaan met deze PGS-richtlijn.

Dit informatieve deel van deze richtlijn bevat aanvullende informatie over:

Hoofdstuk 8: Gelijkwaardige maatregelen

Bijlagen

Deze PGS-richtlijn bevat bijlagen. De teksten in de hoofdstukken kunnen naar die bijlagen verwijzen. Een bijlage is informatief of normatief. Als een bijlage normatief is, is dat aangegeven.

De volgende bijlagen zijn normatief:

• Bijlage A: Afkortingen en begrippen;
• Bijlage B: Normatieve documenten en normen. Deze bijlage bevat documenten en normen waar de maatregelen in deze PGS-richtlijn naar verwijzen. Daar staat ook de huidige editie van de norm bij;
• Bijlage J: Implementatietermijnen in bestaande situaties.