BESS - SICUREZZA DEI SISTEMI DI ACCUMULO ENERGIA

SISTEMI DI ACCUMULO ENERGETICO BESS
SICUREZZA ANTINCENDIO, ANALISI NORMATIVA E INGEGNERIA DEI RISCHI
 
Il panorama energetico contemporaneo sta attraversando una trasformazione radicale, dove i sistemi di accumulo di energia a batteria (Battery Energy Storage Systems - BESS) non rappresentano più una tecnologia emergente, ma una componente infrastrutturale critica per la stabilità delle reti elettriche globali. L’integrazione massiva di fonti rinnovabili intermittenti richiede una capacità di stoccaggio in grado di bilanciare istantaneamente la domanda e l'offerta, gestire i picchi di carico e fornire servizi di regolazione della frequenza necessari per evitare il collasso delle reti. Tuttavia, la densità energetica senza precedenti di questi sistemi, unita alla natura elettrochimica delle celle agli ioni di litio, introduce rischi complessi che richiedono una gestione ingegneristica rigorosa, focalizzata sulla prevenzione del thermal runaway e sulla mitigazione delle sue conseguenze catastrofiche.
Analisi normativa approfondita: Il quadro regolatorio nazionale e internazionale
La progettazione di un impianto BESS deve oggi confrontarsi con un ecosistema normativo in rapida evoluzione, che cerca di rincorrere il progresso tecnologico per garantire livelli di sicurezza accettabili per la popolazione e l'ambiente.
Le nuove direttive italiane: Circolare VVF 21021/2024 e Note Integrative
L'Italia ha recentemente consolidato il proprio approccio alla sicurezza antincendio dei BESS attraverso la Circolare del Ministero dell'Interno n. 21021 del 23 dicembre 2024. Questo documento rappresenta la "regola dell'arte" per il territorio nazionale, fornendo metodologie per l'analisi del rischio e misure di sicurezza specifiche per la progettazione e l'esercizio degli impianti.
La normativa chiarisce che, sebbene i BESS non siano attività puntualmente elencate nell'Allegato I del D.P.R. 151/2011, la loro installazione costituisce un aggravio del rischio incendio che obbliga il responsabile dell'attività a una valutazione tecnica secondo le procedure del D.M. 7 agosto 2012. La circolare suddivide i sistemi in tre categorie: uso residenziale, soluzioni per complessi commerciali (spesso in configurazione rack) e produzione di massa (sistemi containerizzati).
Un elemento cardine della Circolare 21021/2024 è il limite dimensionale: l'area in pianta di un singolo container BESS non può superare i 32 mq parametro che ricalca la superficie di un container standard da 40 piedi. Questa scelta non è arbitraria, ma mira a limitare il carico d'incendio massimo per ogni compartimento stagno, facilitando l'intervento dei Vigili del Fuoco in caso di emergenza.
A completamento della circolare, la Nota VVF 9467 del 5 giugno 2025 ha introdotto definizioni tecniche cruciali per la pratica professionale. Il concetto di "isola BESS" viene definito come un'unità modulare funzionalmente indipendente, composta da container di batterie e dal relativo Power Conversion System (PCS). La progettazione deve rispettare distanze di sicurezza rigorose, calcolate per prevenire la propagazione per irraggiamento e proteggere i bersagli sensibili.

Tipologia di Distanza	Definizione Normativa	Obiettivo Tecnico
Distanza interna tra container	Spazio minimo misurato in pianta tra i perimetri dei container della stessa isola.	Prevenire la propagazione termica tra moduli interni.
Distanza interna tra isole	Spazio minimo tra i perimetri di container appartenenti a differenti isole BESS.	Mitigare l'effetto domino su vasta scala nel sito.
Distanza di protezione	Distanza tra il perimetro dell'elemento pericoloso e il confine dell'area.	Limitare l'impatto di fiamme e gas verso l'esterno.
Distanza di sicurezza esterna	Distanza tra l'elemento pericoloso e fabbricati o infrastrutture esterne.	Salvaguardare la popolazione e le opere civili.

La Nota VVF 14030 del 1° settembre 2025 estende ulteriormente il campo di applicazione, integrando i sistemi di accumulo con gli impianti fotovoltaici e stabilendo che tale combinazione costituisce sempre una modifica sostanziale della sicurezza antincendio preesistente.
Standard Internazionali: NFPA 855 e l'approccio basato sui test
A livello globale, lo standard NFPA 855 "Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems" è il punto di riferimento per l'ingegneria della sicurezza. L'edizione 2023, e la successiva revisione 2026, pongono un'enfasi senza precedenti sulla Hazard Mitigation Analysis (HMA) e sui test su larga scala secondo lo standard UL 9540A.
Il test UL 9540A è diventato il requisito de facto per dimostrare che un sistema è in grado di resistere alla propagazione del thermal runaway. A differenza dei test distruttivi generici, l'UL 9540A fornisce dati precisi sulla velocità di rilascio del calore (HRR) e sulla composizione chimica dei gas di venting, permettendo ai progettisti di dimensionare correttamente i sistemi di ventilazione e le distanze di separazione. L'evoluzione normativa dell'NFPA 855 verso il 2026 riflette una lezione appresa dagli incidenti reali: l'uso combinato di sistemi di soppressione e sfoghi della deflagrazione deve essere attentamente coordinato per evitare che la soppressione della fiamma porti a un accumulo di gas esplosivi all'interno dell'involucro.
Normativa Elettrotecnica: IEC e CEI
La sicurezza elettrica e l'integrazione di rete sono governate dalle norme IEC 62933-5-2 e dalle varianti italiane CEI 0-16 e CEI 0-21. La IEC 62933-5-2 adotta una prospettiva di sistema, andando oltre la semplice sicurezza delle celle (coperta dalla IEC 62619) per valutare come l'interazione tra inverter, BMS e batterie possa generare pericoli.
Le norme CEI 0-16 e CEI 0-21, fondamentali per la connessione alla rete, introducono requisiti per il Fault Ride Through e la gestione delle variazioni di frequenza, che indirettamente impattano sulla sicurezza termica prevenendo abusi elettrici derivanti da instabilità della rete.
Studio chimico del Thermal Runaway: Meccanismi e cinetica
Il thermal runaway è un fenomeno esotermico degenerativo che rappresenta la sfida tecnica principale nella gestione dei BESS. Comprendere la chimica sottostante è essenziale per sviluppare strategie di mitigazione efficaci.
Fasi della decomposizione elettrochimica
Il processo si innesca quando un abuso termico, elettrico o meccanico porta la temperatura della cella oltre una soglia critica, avviando una serie di reazioni a catena.

1. Decomposizione dello strato SEI (70°C - 90°C): Lo strato protettivo sull'anodo si degrada, permettendo al litio di reagire con l'elettrolita.
2. Fusione del separatore (130°C - 160°C): Il cedimento meccanico del separatore causa un cortocircuito interno massivo, rilasciando istantaneamente l'energia immagazzinata.
3. Decomposizione del catodo (170°C - 250°C): In questa fase, la struttura del catodo collassa rilasciando ossigeno molecolare. Questo ossigeno alimenta la combustione dell'elettrolita organico infiammabile all'interno della cella stessa, rendendo l'incendio indipendente dall'aria esterna.

Analisi comparativa delle chimiche: LFP vs NMC
La stabilità termica varia drasticamente tra le diverse chimiche catodiche. Le celle al Litio-Ferro-Fosfato (LFP) mostrano una resistenza intrinseca superiore grazie alla struttura cristallina dell'olivina, che trattiene l'ossigeno con legami molto forti. Al contrario, le celle al Nichel-Manganese-Cobalto (NMC) presentano una soglia di innesco più bassa e una maggiore intensità di rilascio energetico.

Parametro Chimico	Litio-Ferro-Fosfato (LFP)	Nichel-Manganese-Cobalto (NMC)
Temperatura di onset	220°C - 270°C	160°C - 210°C
Temperatura di picco	~600°C - 620°C	~800°C - 900°C
Meccanismo di rilascio ossigeno	Minimo/Contenuto	Elevato/Combustione interna
Comportamento al venting	Prevalentemente fumo e gas	Getti di fiamme e particelle incandescenti
Ejecta mass (%)	20-25% della massa originale	40-50% della massa originale

Il vantaggio termico dell'LFP si traduce in una minore propensione alla propagazione cella-cella, un fattore che ha spinto molti operatori a preferire questa chimica per applicazioni stazionarie nonostante la minore densità energetica.
Caratterizzazione e tossicità dei gas emessi (Off-Gassing)
Durante il thermal runaway, la decomposizione dei componenti interni genera un volume massiccio di gas. La miscela è composta prevalentemente da Idrogeno (H_2), Monossido di Carbonio (CO), Anidride Carbonica (CO_2) e metano (CH_4).
Un aspetto particolarmente critico è la produzione di Idrogeno Fluoruro (HF), derivante dalla scomposizione del sale dell'elettrolita (LiPF_6) in presenza di umidità o calore. L'acido fluoridrico è altamente corrosivo e tossico, capace di penetrare la pelle e causare danni sistemici gravi.

Specie Gassosa	Volume stimato (L/kWh)	Rischio Principale
Monossido di Carbonio (CO)	150 - 200	Tossicità acuta / Infiammabilità
Idrogeno (H_2)	Significativo	Esplosività (LFL 4%)
Anidride Carbonica (CO_2)	400 - 600 (NMC)	Asfissia
Metano (CH_4)	> 20 (NMC), < 5 (LFP)	Esplosività
Idrogeno Fluoruro (HF)	Tracce (dipendente dall'umidità)	Corrosione / Tossicità sistemica

La cinetica di rilascio è influenzata dallo stato di carica (SOC): batterie cariche al 100% rilasciano gas più rapidamente e in volumi maggiori rispetto a batterie parzialmente scariche, aumentando la probabilità di formazione di atmosfere esplosive all'interno del container.
Ingegneria dei sistemi di rilevamento e venting
La gestione del rischio nei BESS si basa su una difesa in profondità, dove ogni livello deve compensare i possibili fallimenti di quello precedente.
Sistemi di rilevamento precoce
Il rilevamento tradizionale di fumo o calore può risultare insufficiente a causa della velocità fulminea del thermal runaway. I sistemi più avanzati integrano rivelatori di off-gas in grado di identificare la presenza di composti volatili rilasciati dalla batteria nelle primissime fasi di degrado, spesso minuti prima dell'accensione delle fiamme. L'integrazione di questi sensori con il Battery Management System (BMS) permette di isolare elettricamente la stringa difettosa e avviare i protocolli di ventilazione di emergenza.
Dimensionamento tecnico dello sfogo della deflagrazione (Venting)
In caso di accumulo di gas infiammabili, la struttura del container deve essere protetta da sovrapressioni che potrebbero causarne la rottura esplosiva. Il dimensionamento delle superfici di sfogo (Explosion Venting) segue la norma UNI EN 14491 e l'NFPA 68.
La formula fondamentale per il calcolo dell'area di sfogo richiesta (A) è espressa come:
A = B x (1 + C x log L/D)
Dove:

• B è il parametro che tiene conto del volume dell'involucro (V), della pressione massima di esplosione (P_max) e dell'indice di deflagrazione del gas (K_St}):

B =  [3.264x10^-5 x P_max x K_St x P_red,max^-0.569 + 0.27 x (P_stat - 0.1) x P_red,max^-0.5] x V^0.753
- C è un fattore correttivo legato alla pressione ridotta massima (Pred,max):
C = (-4.305 x log P_red,max + 0.758)

• L/D rappresenta il rapporto tra la lunghezza del container e il suo diametro equivalente, fondamentale per modellare la propagazione della fiamma in geometrie allungate.

 
Le equazioni sopra sono valide solo per;
Volume dell'involucro (V): 0,1 m3 ≤ V ≤ 10.000^{m 3}
Pressione di attivazione statica (_{P stat}): 0,1 bar.g ≤ Pstat ≤ 1 bar.g (per_{lo stato} P <0,1bar.g usa 0.1bar.g).
Pressione massima ridotta di esplosione (P_{rosso, max}): 0,1 Bar.g < P_{rosso, max} ≤ 2,0 bar.g
P_{rosso, massimo} deve essere almeno uguale a_{P statat} + 2 x tolleranza alla pressione di esplosione
K_st e pressione massima di esplosione (P_max):
5 bar ≤ P_max ≤ 10 bar per un parametro di 10 bar.m.s-1 ≤_{K St} ≤ 300 bar.m.s-1
5 bar ≤ P_max ≤ 12 bar per un parametro di 300 bar.m.s-1 ≤_{K St} ≤ 800 bar.m.s-1
 
Un corretto dimensionamento deve anche considerare l'efficienza dei dispositivi di sfogo (pannelli a rottura o portelli magnetici), che raramente è pari al 100%. L'area geometrica finale (A_v) deve quindi essere calcolata dividendo l'area teorica per l'efficienza certificata del dispositivo.
Sistemi di soppressione e gestione acque
Sebbene i gas inerti e gli aerosol siano comuni, l'acqua rimane l'agente raffreddante più efficace, a condizione che possa raggiungere direttamente le celle. Tuttavia, l'uso massiccio di acqua durante un incendio BESS genera un deflusso contaminato da acido fluoridrico e metalli pesanti. La normativa italiana richiede sistemi di gestione delle acque meteoriche e di spegnimento tramite vasche di raccolta, disoleatori e sistemi di contenimento che prevengano il danno ambientale.
Analisi di 15 casi studio reali: Cause profonde e lezioni apprese
L'esperienza sul campo ha dimostrato che molti incidenti avvengono non per guasti chimici intrinseci, ma per errori di integrazione e installazione.

1. Surprise (McMicken), AZ - 19 aprile 2019: L'esplosione di un container da 2 MW ha ferito quattro vigili del fuoco. La causa è stata l'accumulo di gas infiammabili non ventilati che si sono innescati quando i soccorritori hanno aperto la porta. Lezione: Mai aprire i container senza monitoraggio dei gas.
2. Victoria Big Battery, Australia - 30 luglio 2021: Un incendio ha coinvolto due Tesla Megapack durante il commissioning. La causa è stata una perdita nel sistema di raffreddamento che ha causato archi elettrici. Lezione: Il rischio è massimo durante la messa in servizio.
3. Liverpool (Orsted), UK - 15 settembre 2020: Un'esplosione ha scagliato detriti a 23 metri di distanza. Il sistema Novec 1230 non è stato efficace nel fermare il thermal runaway. Lezione: I gas inerti non raffreddano la cella.
4. Moss Landing, CA - 16 gennaio 2025: Un incendio indoor in un sistema da 1200 MWh situato in una ex centrale a gas. Il design legacy ha reso difficile il controllo. Lezione: I sistemi indoor richiedono misure di compartimentazione estreme.
5. Escondido, CA - 5 settembre 2024: Un incendio in un sistema di 7,6 anni è rimasto limitato a un solo container grazie al raffreddamento passivo degli obiettivi adiacenti. Lezione: La difesa passiva è la chiave per prevenire l'effetto domino.
6. Warwick, NY - 26 giugno 2023: Due incendi simultanei causati da danni da tempesta (umidità e fulmini). Lezione: I sistemi BESS devono essere protetti dagli eventi naturali (NATECH).
7. Lyme (Chaumont), NY - 27 luglio 2023: Incendio multi-container causato da malfunzionamenti nei sistemi di controllo in un impianto operativo da pochi mesi. Lezione: Monitoraggio della qualità dell'aria essenziale per la popolazione.
8. Valley Center, CA - 5 aprile 2022: Guasto limitato a un solo modulo grazie al contenimento efficace progettato dal produttore. Lezione: Il design a livello di rack è fondamentale.
9. Melba, ID - 2 ottobre 2023: Incendio durato 3 giorni durante il pre-commissioning. Lezione: Protocolli di sicurezza necessari sin dall'arrivo dei moduli in cantiere.
10. East Hampton, NY - 31 maggio 2023: Una batteria fumante ha innescato un incendio a causa di un guasto di componente. Lezione: I sensori di fumo devono essere integrati con telecamere termiche.
11. Elkhorn BESS, CA - 20 settembre 2022: Un Tesla Megapack è bruciato in modo controllato senza propagarsi grazie al sistema Automatic Safe Discharge (ASD). Lezione: Il software di sicurezza può prevenire l'escalation.
12. Gateway, San Diego, CA - 15 maggio 2024: Riaccensioni continue per 7 giorni a causa dell'energia residua ("stranded energy"). Lezione: La gestione post-incendio è lunga e pericolosa.
13. Beijing Dahongmen, Cina - 16 aprile 2021: Un'esplosione massiva in un sistema BESS indoor ha causato vittime tra i soccorritori. Lezione: Il confinamento dei gas in edifici è una "bomba" potenziale.
14. South Korea Incidents (2018-2019): Una serie di 28 incendi causati da stress ambientali, scariche profonde e integrazione scadente. Lezione: Standardizzazione necessaria per l'integrazione di sistema.
15. Fredericktown Recycling Plant - 2024: Incendio in un centro di riciclaggio di batterie agli ioni di litio. Lezione: Il rischio persiste anche nelle fasi di fine vita.

Sintesi di 20 White Paper e articoli dei produttori mondiali
La revisione della letteratura tecnica prodotta dai leader di settore evidenzia tendenze divergenti ma complementari verso la sicurezza olistica.

1. Tesla (Megapack Safety Overview): Enfatizza l'integrazione verticale e l'uso di vent di deflagrazione sul tetto. Sostiene che i sistemi di soppressione attivi siano meno affidabili di un design intrinsecamente sicuro.
2. Fluence (Safety Commitment): Focalizza l'attenzione sulla ridondanza dei controlli e sull'architettura Fluence OS per il monitoraggio 24/7.
3. Huawei (Data Center Lithium Battery White Paper): Confronta LFP e NMC, raccomandando l'LFP per la maggiore stabilità termica in ambienti densi come i data center.
4. EASE (BESS Safety Best Practices): Linee guida europee che coprono l'intero ciclo di vita, dal design al decommissioning.
5. EPRI (BESS Failure Database Analysis): Analisi statistica che mostra come il tasso di fallimento sia diminuito del 98% dal 2018 grazie ai nuovi standard.
6. Wärtsilä (Safety Circuits in BESS): Studio sull'affidabilità dei circuiti di shutdown e sull'uso del SIL (Safety Integrity Level).
7. UL Research Institutes (Safer BESS Whitepaper): Approfondimento sulla chimica del thermal runaway e sui metodi di test per ridurne l'incidenza.
8. NEMA (Enclosure Ratings for BESS): Specifiche per la resistenza degli involucri agli agenti atmosferici e chimici.
9. IEEE (Lightning and Grounding for BESS): Requisiti per la protezione dalle scariche atmosferiche e la messa a terra sicura.
10. CFA Australia (Battery Fire Response Tactics): Analisi tattica sull'uso dell'acqua e sul monitoraggio tramite droni.
11. Fire & Risk Alliance (Assessment of Potential Impacts): Studio sugli impatti ambientali dei fumi e delle acque di spegnimento.
12. IRENA (Smart Charging for EVs & Storage): Integrazione dei BESS nelle reti intelligenti e gestione del degrado.
13. European Commission (Batteries Regulation 2023/1542): Requisiti di sostenibilità e sicurezza per le batterie immesse nel mercato UE.
14. Tesla (Emergency Response Guide): Raccomandazioni operative per i vigili del fuoco: raffreddamento delle esposizioni e "controlled burn".
15. Sensitron (Rilevazione Gas nei BESS): Studio sull'importanza dei sensori di H_2 e CO per il rilevamento pre-fiamme.
16. TDI Texas (Safety FAQ for BESS): Guida pratica sull'applicazione dell'NFPA 855 in giurisdizioni locali.
17. Hydro One (FPRRAS Standard): Standard per la protezione antincendio in prossimità di infrastrutture di trasmissione ad alta tensione.
18. PNNL (Managing Fire Risk for PV-BESS): Analisi dei rischi specifici per sistemi ibridi su edifici.
19. Mass.gov (FAQ on Fire Safety and Public Health): Documento per la comunicazione del rischio alle comunità locali.
20. Sandia National Labs (Lessons Learned from Past Failures): Database dei guasti focalizzato sulle cause elettriche e software.

20 FAQ Specialistiche per professionisti e progettisti
1. Qual è la differenza sostanziale tra IEC 62619 e IEC 62933-5-2? La prima si concentra sulla sicurezza della cella e del modulo come componente industriale, mentre la seconda valuta la sicurezza dell'intero sistema integrato, inclusi i controlli e la connessione alla rete.
2. I BESS rientrano nell'attività 48 del DPR 151/2011? No, ma se l'installazione di un BESS aggrava il rischio di un'attività soggetta (es. centrale termica o autorimessa), è necessaria la presentazione di una valutazione progetto ai Vigili del Fuoco.
3. Perché l'idrogeno è considerato il rischio principale durante il venting? Perché ha un limite inferiore di infiammabilità molto basso (4%) e un'energia di innesco minima, rendendo probabile una deflagrazione se i gas non vengono evacuati rapidamente.
4. Cosa si intende per "Isola BESS" nella normativa italiana? Un'unità modulare composta da uno o più container di batterie e un sistema di conversione della potenza, considerata come un unico elemento pericoloso ai fini del distanziamento.
5. Qual è l'agente estinguente raccomandato per i rack interni? L'acqua nebulizzata è efficace per il raffreddamento, ma sistemi ad aerosol o gas inerti possono essere usati per l'estinzione di incendi superficiali di classe A/B.
6. Come si calcola il volume di gas emesso in un incendio? I test UL 9540A forniscono il volume specifico (litri/kWh). Per le NMC si stimano tra 400 e 600 litri/kWh di gas totali.
7. È obbligatoria la ventilazione ATEX nei container? La Circolare VVF richiede sistemi per la gestione delle miscele esplosive, spesso realizzati tramite ventilazione forzata dimensionata sulla base del rilascio massimo ipotizzabile.
8. Cos'è il fenomeno del "lithium plating"? È la formazione di litio metallico sull'anodo durante cariche rapide a basse temperature, che può perforare il separatore e causare thermal runaway.
9. Le distanze di sicurezza possono essere ridotte? Sì, interponendo barriere fisiche certificate per la resistenza al fuoco, a condizione che l'analisi del rischio dimostri l'efficacia della protezione.
10. Qual è la pressione di attivazione ideale per i vent di esplosione? Tipicamente tra 0,1 e 0,2 bar, per garantire che il pannello si apra molto prima che il container raggiunga la sua pressione di rottura.
11. Come si gestisce l'energia "stranded" dopo un incendio? È necessario scaricare le batterie integre e monitorare termicamente quelle danneggiate fino alla loro completa inertizzazione in vasche d'acqua o tramite scarica resistiva.
12. Quali sono i requisiti di accesso per i mezzi dei Vigili del Fuoco? Larghezza minima 3,5m, altezza 4m, raggio di volta 13m e portata 20 tonnellate.
13. Perché l'LFP è considerato più sicuro per l'uso residenziale? Perché la sua temperatura di onset è circa 100°C superiore all'NMC e non rilascia ossigeno che alimenta la fiamma.
14. Cosa prevede il monitoraggio 24/7 di Tesla o Fluence? L'analisi continua dei dati di telemetria (tensione, temperatura) per identificare derive anomale che precedono il guasto fisico.
15. Qual è il rischio legato alle acque di spegnimento? La contaminazione da HF e metalli pesanti che richiede il contenimento in vasche impermeabili per evitare l'inquinamento delle falde.
16. I BESS possono causare interferenze con i sensori di fumo? Sì, i campi elettromagnetici elevati possono causare falsi allarmi; sono necessari sensori schermati e certificati EMC.
17. Cosa sono i "disoleatori" citati nelle linee guida? Sistemi per separare eventuali perdite di oli refrigeranti o lubrificanti dalle acque meteoriche prima dello scarico.
18. Qual è il ruolo del SOC nella Hazard Mitigation Analysis? Un SOC ridotto (es. 25%) può essere una misura compensativa accettabile durante fasi di manutenzione o trasporto per ridurre il rischio incendio.
19. Cos'è il "Fault Ride Through" nelle norme CEI? La capacità del sistema di rimanere connesso durante brevi buchi di tensione della rete, evitando distacchi intempestivi che potrebbero destabilizzare il sistema.
20. Le batterie di "seconda vita" sono ammesse? Sì, ma richiedono una caratterizzazione rigorosa dello State of Health (SOH) e test specifici per garantire che il degrado non aumenti il rischio di incendio.
Conclusioni: Verso una sicurezza integrata
L’analisi esaustiva condotta evidenzia che la sicurezza dei sistemi BESS non è un attributo statico, ma un processo dinamico che deve accompagnare l’intero ciclo di vita dell’impianto, dalla progettazione al decommissioning. La transizione verso chimiche più stabili come l'LFP e l'adozione di standard rigorosi come l'NFPA 855 e la Circolare VVF 21021/2024 hanno già portato a una drastica riduzione degli incidenti per GWh installato.
Tuttavia, la complessità delle reazioni chimiche interne e la tossicità dei gas emessi impongono ai professionisti antincendio un cambio di paradigma: la soppressione totale del thermal runaway è spesso impossibile una volta innescato, pertanto gli sforzi ingegneristici devono concentrarsi sul rilevamento ultra-precoce degli off-gas, sulla compartimentazione fisica e sulla gestione controllata dell'evento termico per proteggere gli operatori, la popolazione e l'ambiente. Solo attraverso l'integrazione tra sistemi di controllo digitali (BMS), ingegneria dei materiali e tattiche di soccorso specializzate sarà possibile garantire che i BESS assolvano al loro ruolo fondamentale nella transizione energetica globale senza compromettere la sicurezza pubblica.


APPROFONDIMENTO: Cosa è il test UL 9540A
I test UL 9540A non sono una certificazione commerciale, né un semplice test di laboratorio.
Sono una procedura sperimentale strutturata finalizzata a misurare, in condizioni controllate, il comportamento reale di un sistema di accumulo durante un evento di thermal runaway e, soprattutto, la sua propensione alla propagazione.
In ambito BESS, l’UL 9540A rappresenta oggi lo strumento tecnico più avanzato per trasformare un rischio chimico in un problema ingegnerizzabile. 1. Cos’è formalmente l’UL 9540A
UL 9540A è il “Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems”, sviluppato da UL Solutions come metodo di prova (non uno standard di prodotto).
È complementare allo standard UL 9540 (che certifica il sistema), ma ha una funzione diversa:

• UL 9540 → conformità del prodotto
• UL 9540A → caratterizzazione del comportamento in incendio

Il suo obiettivo non è dire se un BESS è sicuro, ma come fallisce quando qualcosa va storto. 2. Perché l’UL 9540A è diventato centrale
Prima dell’UL 9540A, la progettazione antincendio dei BESS si basava su:

• ipotesi conservative,
• analogie con altri combustibili,
• prescrizioni geometriche rigide.

Gli incidenti reali (McMicken, Liverpool, Beijing, Moss Landing) hanno dimostrato che:

• il problema non è l’innesco della singola cella,
• ma la propagazione e la gestione dei gas.

L’UL 9540A fornisce dati misurabili su:

• velocità di rilascio del calore (HRR),
• volumi e composizione dei gas,
• pressione e dinamica del venting,
• possibilità di propagazione cella → modulo → rack → container.

Senza questi dati, non è possibile dimensionare correttamente ventilazione, distanze e sistemi di mitigazione. 3. La struttura del test: approccio “a livelli”
L’UL 9540A è articolato in 4 livelli di prova progressivi, ognuno con uno scopo ingegneristico preciso. 🔹 Livello 1 – Test su cella
Scopo:
Determinare il comportamento intrinseco della singola cella in thermal runaway.
Cosa si misura:

• temperatura di innesco (onset),
• energia rilasciata,
• composizione dei gas,
• presenza di fiamme, getti o ejecta.

Utilità progettuale:

Serve per confrontare chimiche diverse (LFP vs NMC) e per validare i modelli di rischio di base.
Non è sufficiente per valutare un BESS. 🔹 Livello 2 – Test su modulo
Scopo:
Verificare se il thermal runaway di una cella si propaga alle celle adiacenti.
Cosa si valuta:

• propagazione interna,
• efficacia delle barriere fisiche,
• ruolo del design del modulo e del raffreddamento.

Utilità progettuale:

Qui emerge se il costruttore ha progettato un modulo “contenitivo” o solo assemblato celle. 🔹 Livello 3 – Test su rack / unità funzionale
Scopo:
Valutare la propagazione tra moduli e il comportamento del rack completo.
Parametri chiave:

• Heat Release Rate (HRR),
• durata dell’evento,
• volume totale di gas emessi (L/kWh),
• possibilità di re-innesco.

Utilità progettuale:

Questo livello è cruciale per il dimensionamento della ventilazione forzata e dei sistemi di rilevazione gas. 🔹 Livello 4 – Test su installazione (container o locale)
Scopo:
Riprodurre uno scenario reale di impianto.
Cosa viene analizzato:

• accumulo dei gas,
• sovrapressioni,
• efficacia dello sfogo di deflagrazione,
• rischio per i soccorritori,
• possibilità di effetto domino.

Questo è il livello che interessa direttamente i Vigili del Fuoco e le autorità competenti. 4. Quali dati produce un UL 9540A
Un test UL 9540A serio produce:

• curve HRR nel tempo,
• volumi di gas per kWh installato,
• concentrazioni di H₂, CO, CH₄, CO₂, HF,
• pressioni interne,
• tempi di propagazione.

Esempio tipico:

• sistemi NMC → 400–600 L/kWh di gas
• sistemi LFP → valori sensibilmente inferiori
• SOC elevato → rilascio più rapido e violento

Questi dati sono input diretti per:

• NFPA 855,
• Hazard Mitigation Analysis,
• calcolo delle distanze di sicurezza,
• progettazione del venting secondo NFPA 68 / EN 14491.

5. Cosa NON è l’UL 9540A
È importante chiarire alcuni equivoci diffusi:

• ❌ non è una certificazione obbligatoria per legge
• ❌ non garantisce che il BESS “non prenderà fuoco”
• ❌ non è un test di spegnimento

È invece:

• ✔ uno strumento di ingegneria prestazionale
• ✔ una base oggettiva per giustificare deroghe e ottimizzazioni
• ✔ un requisito di fatto per grandi impianti utility-scale

6. Collegamento con NFPA 855 e normativa italiana
NFPA 855 consente riduzioni di distanze e soluzioni alternative solo se supportate da test UL 9540A.
Anche la recente evoluzione dell’approccio italiano (Circolare VVF 21021/2024) va nella stessa direzione:
meno prescrizioni rigide, più responsabilità tecnica del progettista.
In pratica:

senza UL 9540A, il progetto resta “difensivo”; con UL 9540A diventa ingegnerizzato.
 
 
Il test UL 9540A non serve a “tranquillizzare il cliente”.

Serve a proteggere i progettisti, perché trasforma un rischio chimico complesso in dati verificabili.
Chi progetta BESS senza conoscere o utilizzare l’UL 9540A non sta facendo ingegneria della sicurezza, ma applicando prescrizioni alla cieca.




 

AREA 100 IMPIANTI | Ingegneria, Sicurezza & Consulenza Forense

PROGETTAZIONE IMPIANTISTICA INTEGRATA

Ingegneria Termotecnica & HVAC: Pompe di Calore, VMC, Relazioni Ex Legge 10, Diagnosi Energetiche.

Energie Rinnovabili: Fotovoltaico Industriale, Agrivoltaico, Sistemi di Accumulo, Pratiche Dogane/GSE.

Sistemi Meccanici & Idronici: Reti di riscaldamento/raffrescamento, Centrali Termiche Alta Potenza.

SICUREZZA & PREVENZIONE INCENDI

Prevenzione Incendi (DPR 151/11): Progettazione Antincendio, FSE (Fire Safety Engineering), Pratiche VVF.

CONSULENZA TECNICA & FORENSE

Consulenza Tecnica di Parte (CTP): Perizie per contenziosi civili/penali, Assistenza in ATP e Mediazioni.

Accreditamento Sanitario: Supporto Tecnico-Impiantistico per Strutture Mediche e Socio-Sanitarie.

Certificazione Qualità, Ambiente e Sicurezza: Audit energetici, Certificazioni Ambientali, Finanza Agevolata.

Marcatura CE & Direttiva Macchine: Fascicolo Tecnico, Valutazione Rischi e Sicurezza Prodotto.

INFORMAZIONI LEGALI & CONTATTI

Sede Operativa: Via Giovanni da Verrazzano 3, 06127, Perugia

Contatti: Telefono: 393 9686836 | Email Professionale: ing.francesco.deluca@gmail.com | Pec: francesco.deluca@ingpec.eu

Iscrizioni: Ordine degli Ingegneri  di Perugia n. A1949