Aké nebezpečné sú horiace elektromobily – výskum švajčiarskych vedcov

Aké nebezpečné sú horiace elektromobily – výskum švajčiarskych vedcov

PožiareRiešenie PBS

Prinášame Vám zaujímavý článok z experimentu švajčiarskych vedcov, ktorý súvisí s elektromobilitou a požiarnou bezpečnosťou stavieb v ktorých sa môžu nachádzať elektromobily. Článok Vám poskytujeme ako preklad z anglického originálu, ktorý je uverejnený na stránke vedeckej inštitúcie Empa, ktorá skúšky a výskum uskutočnila.

Čo sa stane, ak elektrický automobil horí v cestnom tuneli alebo v podzemnom parkovisku? V skúšobnom tuneli Hagerbach vo Švajčiarsku výskumníci spoločnosti Empa a expert na bezpečnosť tunelov Lars Derek Mellert zapálili batériové články elektromobilov a analyzovali distribúciu sadzí a dymových plynov a zvyšky chemických látok vo vode na hasenie.

Ozve sa hlasný tresk a potom to začne: V skúšobnom tuneli Hagerbach horí batériový modul elektromobilu. Video zo skúšky pôsobivo ukazuje energiu uloženú v takýchto batériách: metrové plamene syčia miestnosťou a vytvárajú obrovské množstvo hustých čiernych sadzí. Viditeľnosť v predtým jasne osvetlenej časti tunela sa rýchlo blíži k nule. Po niekoľkých minútach je batériový modul úplne vyhorený. Popol a sadze sa rozšírili po celom priestore.

Kľúčové informácie pre poschodové a podzemné parkoviská

Skúšky, ktoré boli financované Švajčiarskym federálnym úradom pre cesty (FEDRO) a ktorých sa zúčastnilo niekoľko vedcov z agentúry Empa, sa uskutočnil v decembri 2019. Výsledky boli práve zverejnené. „V našom experimente sme zvažovali najmä súkromných a verejných prevádzkovateľov malých a veľkých podzemných alebo viacpodlažných parkovísk,“ hovorí vedúci projektu Lars Derek Mellert z Amstein + Walthert Progress AG. “Všetky tieto existujúce podzemné stavby využívajú vo zvýšenej miere elektromobily. A prevádzkovatelia si kladú otázky: Čo robiť, ak sa také auto vznieti? Aké sú zdravotné riziká pre mojich zamestnancov? Aké účinky má taký požiar na fungovanie môjho podniku?“. Doteraz ale neexistovala žiadna zmysluplná technická literatúra, nieto ešte praktické skúsenosti pre takýto prípad.

S podporou výskumníka v oblasti batérií Marcela Helda a špecialistu na koróziu Martina Tuchschmida z Empa vyvinul Mellert tri testovacie scenáre. Zapojení boli aj odborníci zo skúšobného tunela Hagerbach AG a francúzskeho Centra d’études des tunely (CETU) v Broni. „Inštalovali sme skúšobné povrchy v požiarnom tuneli, na ktorom sa usadili sadze,“ vysvetľuje Martin Tuchschmid, špecialista na koróziu a poškodenie ohňom v spoločnosti Empa. „Po skúške boli povrchy chemicky analyzované a tiež niekoľko mesiacov uložené v špeciálnych miestnostiach, aby sa zistilo možné poškodenie koróziou.“

Scenár 1: Požiar v uzavretom priestore
Prvý scenár predstavuje požiar na uzavretom parkovisku bez mechanického vetrania. Predpokladalo sa parkovacie miesto s rozlohou 28 x 28 metrov a výškou podlahy 2,5 metra. Takáto podlaha by mala objem vzduchu 2 000 metrov kubických. Predpokladá sa požiar malého automobilu s plne nabitou batériou 32 kWh. Z dôvodu skúšobnej hospodárnosti bolo všetko zmenšené na 1/8. V miestnosti s objemom vzduchu 250 kubických metrov bol teda podpálený plne nabitý batériový modul s kapacitou 4 kWh. Skúšky zisťovali, ako sa sadze usadzujú na stenách tunela, na povrchoch a na ochranných odevoch, ktoré nosia hasiči na mieste, aké toxické sú zvyšky a ako ich možno po požiari vyčistiť (dekontaminovať).

Scenár 2: Požiar v priestore so stabilným hasiacim zariadením (sprinklerovým)
Scenár 2 sa zaoberá chemickými zvyškami vo vode na hasenie. Skúšobné podmienky bolo rovnaké ako v scenári 1. Dym z batérie bol ale tentoraz odvádzaný pomocou kovovej platne pod vodnou sprchou, ktorá pripomínala sprinklerový systém. Voda znečistená sadzami, ktorá pršala, sa zhromažďovala v nádrži. Batéria nebola uhasená, ale úplne zhorela.

Scenár 3: Požiar v tuneli s ventiláciou
V tomto scenári sa štúdia zamerala na vplyv takéhoto požiaru na ventilačný systém. Ako ďaleko sú sadze rozložené v vzduchotechnických potrubiach? Usadzujú sa tam látky, ktoré by spôsobovali koróziu? V experimente bol opäť zapálený batériový modul s výkonom 4 kWh, tentokrát však ventilátor odvádzal dym konštantnou rýchlosťou do 160 metrov dlhého ventilačného potrubia. Vo vzdialenosti 50, 100 a 150 metrov od miesta požiaru nainštalovali vedci do tunela, kde sa sadze usadzujú, plechy. Chemické zloženie sadzí a možné korózne účinky boli analyzované v laboratóriách Empa.

Výsledky skúšky boli zverejnené v záverečnej správe v auguste 2020. Vedúci projektu pán Mellert upokojuje: Z hľadiska vývoja tepla nie je horiaci elektromobil nebezpečnejší ako horiaci automobil s konvenčným pohonom. „Znečisťujúce látky emitované horiacim vozidlom boli vždy nebezpečné a možno smrteľné,“ uvádza sa v záverečnej správe. Bez ohľadu na typ pohonu alebo systému skladovania energie musí byť primárnym cieľom dostať všetkých čo najrýchlejšie z nebezpečnej zóny. O vysoko korozívnej toxickej kyseline fluorovodíkovej sa často hovorilo ako o zvláštnom nebezpečenstve pri horení batérií. V troch skúškach v tuneli Hagerbach však koncentrácie zostali pod kritickými úrovňami.

Video zo skúšok

Záver:
Najmodernejší tunelový systém vetrania si poradí nielen so spaľovacími benzínovými/naftovými automobilmi, ale aj s elektromobilmi. Na základe teraz dostupných výsledkov je nepravdepodobné ani zvýšené poškodenie ventilačného systému alebo tunelového vybavenia koróziou.

Ani hasiči sa nemusia na základe skúšok dozvedieť nič nové. Hasiči vedia, že batériu elektromobilu nemožno uhasiť a že ho možno chladiť iba veľkým množstvom vody. Takže požiar môže byť obmedzený na niekoľko článkov batérie a časť batérie nebude horieť. Takýto čiastočne zhorený vrak treba samozrejme uložiť do vodnej nádrže alebo do špeciálnej nádoby, aby nemohol znovu zahorieť. Ale toto už vedia odborníci a praktizuje sa to.

Voda na hasenie a chladenie je jedovatá
Problémom však je voda na hasenie a chladenie, ktorá vzniká pri hasení takéhoto požiaru a skladovaní vyhorenej batérie vo vodnej nádrži. Analýzy preukázali, že chemická kontaminácia vody na hasenie prekračuje švajčiarske prahové hodnoty pre priemyselné odpadové vody 70-násobne; kontaminácia vody na chladenie je dokonca až stokrát vyššia ako prahové hodnoty. Je dôležité, aby sa táto vysoko kontaminovaná voda nedostala do kanalizácie bez náležitého čistenia.

Profesionálna dekontaminácia je povinná
Po skúškach bol tunel dekontaminovaný profesionálnym tímom na hasenie požiaru. Následne odobraté vzorky potvrdili, že metódy a čas potrebný na vyčistenie po požiari elektromobilu boli dostatočné. Mellert ale varuje najmä súkromných majiteľov podzemných garáží: “Nepokúšajte sa sadze a nečistoty čistiť sami. Sadze obsahujú veľké množstvo oxidu kobaltu, oxidu niklu a oxidu mangánu. Tieto ťažké kovy spôsobujú na nechránenej pokožke silné alergické reakcie.” Takže čistenie po požiari elektromobilu je určite práca pre profesionálov v ochranných oblekoch.

3 komentáre. Pridať komentár

  • Ing. Miloš Böhmer
    31. októbra 2020 11:31

    Dobrý deň všetkým, dovolím si pridať malé upresnenie k tejto správe. Výbuchy na začiatku testov sú spôsobené pyrotechnickou rozbuškou ( nie je to výbuch výparov elektrolytu ), ktorá je položená na batériovom bloku zhora na oceľovej platni s hrotmi. Pri výbuchu rozbušiek hroty prepichnú batériu a spôsobia vnútorný skrat a požiar. Pri skúškach nebola kapacita batéria 4 kWh ale 33,2 kWh. Batéria sa skladala z 12 článkov NMC, každý s kapacitou 4,15 kWh. Kapacita 33,2 kWh zodpovedá menšiemu hybridu alebo elektromobilu. Súhlasím s autorom článku, že výsledky testov sú veľmi hodnotné a pochádzajú z dôveryhodného zdroja. Určite je potrebné sa otázkou Li-ion batérií v stavbách zaoberať, či už sa jedná o parkovanie a nabíjanie elektromobilov, alebo o batériové energetické úložiská a pod.

    Odpovedať
    • Specilista PO
      1. novembra 2020 8:13

      Reagujem na komentár pána Ing. Böhmera,
      Z jeho komentára mám dojem, že pán Böhmer sa priamo zúčastnil pri uvedených skúškach, keďže spresňujete údaje z článku, ktorý je prekladom pôvodného článku. Nerozumiem však tomu, že na jednej strane síce vyjadruje súhlas s autorom článku v súvislosti s výsledkami testov a ich dôveryhodnostou z hľadiska zdroja, ale zároveň upozorňuje na nedvôveryhodnosť použitého výkonu batérie (4 kWh) , hoci pôvodný článok uvádza zmenšenie podmienok skúšok v mierke 1/8 čo zodpovedá cca (33 kWh/8), ktoré sám uvádza a taktiež to uvádza pôvodný zdroj. V čom je problém?

      Odpovedať
      • Ing. Miloš Böhmer
        1. novembra 2020 12:00

        Dobrý deň všetkým, pri skúškach som osobne nebol, ale prečítal som si okrem článku aj skúšobný protokol z týchto testov, v ktorom sa okrem iného uvádza:
        Characteristics of the examined battery system for BEVs (as of 2019)
        Characteristic Battery module Battery system
        Number of cells 12 96
        Electrode active mass Anode: graphite; cathode: lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC)
        Power 4.15 kWh 33.2 kWh

        Ale je pravda, že tie skúšky, ktoré sú na videu sa týkali “battery modulu” s 12 článkami a celkovou kapacitou 4,15 kWh ( rozmer 36 x 30 x 15 cm ).
        S pozdravom Miloš Böhmer

        Odpovedať

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *

Fill out this field
Fill out this field
Prosím uveďte správnu/funkčnú emailovú adresu.

Menu