Etat des connaissances sur l’impact environnemental des feux de batteries au lithium, application aux stockages stationnaires

Dans le cadre d’un partenariat avec Sandia National Laboratories, avec le soutien et le cofinancement d’un appel à projets de la NFPA Research Foundation 2024, sponsorisé par le FPRF Energy Storage Research Consortium, ce rapport vise à établir un état de l’art des connaissances disponibles sur les impacts environnementaux associés aux incendies de batteries destinées au stockage stationnaire d’énergie (BESS), afin d’identifier les limites actuelles des connaissances ainsi que les principaux axes d’amélioration.
Sandia National Laboratories et l’Ineris ont réalisé une revue approfondie des connaissances scientifiques disponibles et ont croisé leurs résultats respectifs afin de produire une analyse complète des émissions générées lors d’incendies de BESS, quel que soit le compartiment environnemental considéré : air, eau ou sol. Les données issues du retour d’expérience de l’accidentologie ont également été mobilisées afin d’enrichir cette analyse.
À partir de la consolidation de ces différents résultats, les partenaires ont cherché à apprécier les impacts environnementaux potentiels de ces incendies. De manière générale, la norme ISO 26367, « Lignes directrices pour déterminer l’impact environnemental des effluents du feu », constitue une référence pour l’évaluation de ces impacts. Son application nécessite toutefois une connaissance précise des facteurs d’émission propres aux incendies étudiés. Or, comme le montre l’analyse des données disponibles et de la littérature, la définition et l’évaluation de ces facteurs demeurent complexes, voire inexistantes pour certains composés. Une approche générique a donc été proposée afin d’établir un premier jeu de facteurs d’émission pour les principaux constituants des émissions liées aux incendies de systèmes de stockage stationnaire Li-ion. Ces valeurs, établies de manière générique et qualitative, ont permis de comparer les caractéristiques des feux de BESS à celles d’autres types d’incendies courants (feux de plastiques, de pneus, …).
Les principaux résultats de l’étude sont décrits ci-après :

• les facteurs d’émission de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone apparaissent comparables entre les feux de BESS et ceux de véhicules thermiques ou de carburant ;
• les incendies de BESS conduisent à des émissions plus élevées d’oxydes d’azote et d’acide fluorhydrique ;
• les émissions particulaires semblent plus faibles pour les feux de BESS, mais se caractérisent par la présence de métaux, notamment le cobalt et le nickel qui présentent une toxicité pour l’environnement et les êtres vivants ;
• les émissions de composés organiques volatils (COV)  et d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) apparaissent globalement comparables entre les feux de BESS et ceux des autres carburants étudiés.

Enfin, l’étude met en évidence la nécessité d’affiner ces facteurs d’émission afin de mieux prendre en compte les variations liées aux caractéristiques propres des batteries, notamment la chimie de la cathode ou l’état de charge. Une analyse plus approfondie de la cinétique et de la dynamique des feux de batteries Li-ion est indispensable pour renforcer la robustesse des résultats obtenus.