Kaj narediti, ko v delavnico zaide rdeči petelin

08.11.2023

Ukrepi ob vžigu električnega vozila v delavnici. Zelo poučno predavanje na zadnji Tehnološki konferenci.

Število baterijskih električnih vozil (BEV) se vsako leto povečuje. S tem pa se večajo tveganja, ki so povezana s pogonskimi baterijami, ki so v večini vozil litij-ionske. Te baterije predstavljajo nevarnost električnega udara zaradi visokih napetosti in nastanka požara na bateriji kot posledica različnih vzrokov. Statistike požarov na BEV kažejo, da so ta vozila varna, saj v zadnjih letih beležimo približno 0,05 odstotka požarov na teh vozilih glede na njihovo število. Kljub temu pa požari BEV, kadar gori tudi pogonska baterija, zahtevajo drugačen pristop h gašenju in tudi produkti zgorevanja so drugačni.

Litij-ionske pogonske baterije

BEV za pogon uporabljajo litijeve baterije ali nikelj metal hidrid baterije. Večinoma se uporabljajo litijeve baterije, in sicer zaradi boljših tehničnih lastnosti. Te lastnosti so predvsem: visoka gostota energije na prostornino, dolga življenjska doba in manjša teža. Vendar so požarno veliko bolj občutljive kot nikelj metal hidrid baterije.

Osnovna enota litijeve baterije je celica. Celica vsebuje anodo, katodo, separator in elektrolit, ki je običajno v obliki gela ali skoraj trdne snovi. Ti materiali so zviti v cilindrične celice, naloženi v plasteh v celicah vrečk in oviti v ovale v prizmatičnih celicah. Celice so nato zaporedno ali vzporedno povezane, da tvorijo baterijski modul.

Proces polnjenja nadzira sistem za upravljanje baterije (BMS). Odvisno od zasnove je BMS nameščen neposredno na baterijskem paketu ali v polnilniku. Odvisno od programiranja s strani proizvajalca BMS nadzoruje polnilni tok, spremlja temperaturo pogonske baterije in lahko tudi prepreči ali prekine polnjenje, če programirani parametri niso upoštevani.

Požari litij-ionskih baterij

Optimalna delovna temperatura litijevih baterij je med 20 °C do 40 °C. V tem temperaturnem območju ima litij-ionska baterija najvišje zmogljivosti. V primeru zelo nizkih temperatur se lahko celice nepovratno poškodujejo, kar privede do notranjega kratkega stika, pri naraščanju temperature nad 60 °C pa se v celici začne povečevati tlak in s tem bo prišlo do uhajanja vnetljivih plinov, kar privede do toplotnega pobega baterije (angleško Battery Thermal Runaway).

Do toplotnega pobega baterije pride, ko se energija, shranjena v litij-ionski celici, sprosti v kratki, nenadzorovani toplotni reakciji. Če celica s toplotno reakcijo povzroči toplotno reakcijo drugih sosednjih celic, se to imenuje toplotno širjenje.

Zaradi svoje kemične sestave lahko litij-ionska baterija toplotno reagira brez zunanjih vplivov. Potek reakcije in reakcijski čas pri toplotno reagirajočih litij-ionskih baterijah je zelo odvisen od stanja naboja in vsebnosti energije. Temperature do 1400 °C se lahko pojavijo pri celicah z močnim povečanjem tlaka v zaprtih posodah oziroma v prostorih brez izenačitve tlaka.

Najpogostejši vzroki požarov na litij-ionskih baterijah so:

mehanske poškodbe,
nepravilno ravnanje,
proizvodne napake pri izdelavi litijevih celic,
preobremenitve (npr. prekomerno polnjenje, polnjenje litij-ionskih baterij, ki so prehladne),
toplotni zunanji vplivi.

V servisnih delavnicah lahko nastanejo še naslednji vzroki poškodb, ki prav tako lahko vodijo do požara:

padec baterije med namestitvijo z montažne mize,
poškodbe baterije zaradi transportnih sredstev,
delo s kritičnimi baterijami,
neznana poškodba na bateriji (npr. pokvarjen BMS),
nepravilno ravnanje z baterijo.

Najbolj značilni znaki, da gre za poškodbo litij-ionske baterije, so:

deformacija ohišja,
zvišanje temperature,
pojav dima,
puščanje elektrolita ...

Številne študije so pokazale, da se pri gorenju litij-ionskih baterij sprošča veliko nevarnih snovi, med njimi tudi rakotvornih. Ti požarni produkti so lahko: vodikovi fluoridi, fosforjeva kislina, težke kovine v obliki nikljevih in kobaltovih oksidov, grafit ipd. Med širjenjem požara pa lahko pri dotoku kisika pride tudi do reaktivnega požara z letečimi kovinskimi delci.

Požari električnih vozil

Najpogostejši vzroki požarov na BEV so prometne nesreče, nepravilno polnjenje ali napake oziroma okvare na napravah ali elementih, vgrajenih v vozilo. Med vzroke požara lahko štejemo tudi namerne požige oziroma vžige vozila zaradi požara objekta ob vozilu.

Sam požar na teh vozilih pa v servisnih delavnicah lahko nastane tudi pri povzročitvi kratkostičnega stika tako na električnih napravah ali inštalacijah, vgrajenih v vozilu, kakor tudi na pogonski visokonapetostni bateriji vozila. BEV vsebujejo tudi veliko količino plastičnih in drugih umetnih materialov, vgrajenih v vozilo, ker s tem zmanjšujejo težo vozila. Ti pa pomembno prispevajo k razvoju požara vozila in tudi nastajanju velikih količin strupenega dima.

Zato je zelo pomembno, kje se ta vozila hranijo in v kakšnem stanju so. Če nepoškodovana BEV večinoma ne predstavljajo dodatnega tveganja za nastanek požara, pa lahko BEV v okvari ali pa če so bila na primer udeležena v prometni nesreči, predstavljajo veliko tveganje za nastanek požara na vozilu. Določeni primeri so pokazali, da je prišlo do požara zaradi notranjih poškodb na pogonski bateriji tudi več ur po določenih dogodkih. Zato je treba s takimi vozili ravnati ustrezno in jih hraniti. Pozornost je treba nameniti tudi, ko se poškodovana vozila z avtovleko pripeljejo v servisne delavnice, da se od prevoznika dobi čim več informacij o stanju pogonske baterije oziroma kakšni ukrepi so bili izvedeni na vozilu.

Tudi nenadzorovano polnjenje električnega vozila v prostorih lahko predstavlja določeno tveganje. Veliko nevarnost za nastanek požara v zaprtih prostorih predstavljajo tudi poškodovani ali okvarjeni baterijski moduli oziroma pogonske baterije, ki niso hranjene v za to namenjenih zabojnikih.

Preventivni ukrepi in gašenje električnih vozil

Pri servisiranju električnih vozil v zaprtih prostorih morajo biti prostori primerni za tovrstno delo. Poskrbeti je treba za požarno varnost, ki jo zagotovimo z ustrezno požarno odpornostjo prostorov, požarnimi javljalniki, odvodom dima in toplote iz prostora ter sredstvi za začetno gašenje požara. Pri ročnih gasilnikih se priporoča izbira gasilnikov za gašenje litij-ionskih baterij. Zagotoviti je treba ustrezno evakuacijsko in reševalno pot iz območja popravila baterije in izdelati obratovalna navodila na podlagi ocene tveganja za ravnanje z uhajajočimi nevarnimi snovmi v primeru nesreče. Serviserji, ki izvajajo popravila na VN baterijah, morajo uporabljati tudi vso potrebno osebno zaščitno opremo.

Poleg tega mora biti ustrezna varnostna razdalja pri delu s komponentami VN baterije, obenem pa mora biti zagotovljena tudi ustrezna ergonomija (zagotovitev ustreznega orodja in naprav, potrebnih za delovno nalogo) in urediti je treba vmesno skladiščenje za odstranjene ali okvarjene komponente VN baterije.

Okvarjene in poškodovane baterijske module oziroma VN pogonske baterije lahko hranimo samo v primernih posodah in zabojnikih. Nove in nepoškodovane pa glede na navodila proizvajalca.

V primeru požara moramo biti pozorni na reaktivni plamen in leteče kovinske delce, ki nas lahko poškodujejo. Ob pojavu močnega dima se je treba umakniti na prosto. Če lahko požar varno pogasimo, za samo gašenje uporabimo ročni gasilnik oziroma notranje hidrantno omrežje. Segrevajoče litij-ionske baterije lahko damo tudi v posodo z vodo, vendar moramo za to uporabiti toplotno odporne rokavice, saj drugače obstaja nevarnost opeklin.

V primeru, da ognja ne moremo pogasiti oziroma je prišlo do požara na električnem vozilu in se ta hitro širi, je treba takoj poklicati gasilce. Električna vozila, ki so bila udeležena v nesreči, hranimo v zaprtem zunanjem območju z zadostno oddaljenostjo od drugih vozil, zgradb, gorljivih predmetov in gorljive površine. Taka vozila naj ne bodo neposredno izpostavljena vremenskim vplivom oziroma morajo biti pokrita s posebno ponjavo. Vozila morajo biti tudi ustrezno označena.

Zaključek

Električna vozila so varna vozila, kljub temu pa okvare na njih, predvsem pa poškodovane ali okvarjene litij-ionske pogonske baterije, predstavljajo določeno tveganje za nastanek požara. Ustrezni prostori, primerna oprema in upoštevanje požarnovarnostnih ukrepov je zagotovilo, da bo delo v servisnih delavnicah varno. Serviserji teh vozil se morajo zavedati nevarnosti in morajo znati ustrezno ukrepati v primeru, da pride do požara.

Zgornji prispevek je nastal na podlagi enega od predavanj predstavnika gasilcev na Tehnološki konferenci, ki je vorganizaciji podjetja GMT aprila letos potekalo v Portorožu. Ekipa že intenzivno pripravlja program prihodnje izvedbe Tehnološke konference, ki bo znova postregla z zelo zanimivimi tematikami in učnimi programi s področja servisiranja vozil. Spremljajte naše objave, v katerih bomo napovedali možnost prijave in ostale informacije.