Państwowa Straż Pożarna odnotowuje niewielką liczbę pożarów pojazdów elektrycznych. Statystycznie samochody elektryczne palą się dużo rzadziej niż te z napędem tradycyjnym. Jeśli jednak dochodzi do takich sytuacji, co jest najczęściej tego przyczyną?

Według danych firm ubezpieczeniowych, przyczynami samozapłonów aut elektrycznych jest używanie niewłaściwego źródła zasilania do ładowania baterii, wyeksploatowanie baterii, która wymaga wymiany, wady fabryczne baterii lub innych elementów układu napędowego, wadliwie wykonane wcześniejsze naprawy oraz innego rodzaju ingerencja w układy pojazdu.

Charakterystyka pożaru samochodu elektrycznego w porównaniu ze spalinowym

Pożar pojazdu elektrycznego może różnić się od pożaru samochodu z napędem konwencjonalnym ze względu na specyfikę baterii litowo-jonowych. Wzrost temperatury wewnętrznej i w konsekwencji zapłon baterii może prowadzić do intensywnego wydzielania ciepła, emisji toksycznych gazów i szybkiego rozwoju sytuacji trudnej do opanowania, co wymaga specjalistycznych środków detekcyjnych i gaśniczych.

Niekontrolowany wzrost temperatury w ogniwach akumulatora może także skutkować wzrostem ciśnienia wewnętrznego i wydzielaniem gazów palnych jako produktów rozpadu elektrolitu. Istnieje ponadto ryzyko kontynuowania procesu spalania nawet bez dostępu tlenu atmosferycznego, ponieważ tlen może być emitowany z katody w wyniku rozpadu materiału elektrodowego.

Średni czas działań gaśniczych przy pożarach pojazdów elektrycznych wynosi wg Straży Pożarnej ok. 1,5 godziny, ale ze względu na udokumentowane ryzyko nawrotu procesu spalania w akumulatorze nawet po wielu godzinach (a nawet kilku dniach) wymagane jest długotrwałe monitorowanie temperatury i w razie potrzeby chłodzenie akumulatora, który uległ zapaleniu.

Jak gasić pojazdy elektryczne?

Według komunikatu Państwowej Straży Pożarnej skuteczne w gaszeniu rozwiniętego pożaru samochodu elektrycznego jest wykorzystanie wody oraz urządzeń z proszkiem gaśniczym. Stosowanie powyższych środków gaśniczych można prowadzić nawet bez odłączenia instalacji wysokiego napięcia w samochodzie.

Minimalna odległość pomiędzy źródłem pożaru a wylotem strumienia środka gaśniczego to 1 metr dla rozproszonych prądów wody oraz 5 metrów dla zwartego strumienia wody.

Ze względu na niską skuteczność pożarów samochodów elektrycznych nie gasi się za pomocą strumieni piany ciężkiej średniej lub lekkiej (liczba spienienia od około 5 do 200). Liczba spienienia jest to stosunek objętości wytworzonej piany do objętości wodnego roztworu środka pianotwórczego, z którego ta piana została wytworzona.

Co rekomendują w zakresie systemów p. poż. profesjonalne grona?

Chociaż pożarów pojazdów elektrycznych notuje się proporcjonalnie mniej niż spalinowych, emocje społeczne związane z tym zagadnieniem wymuszają pieczołowite podejście do ochrony p. poż., które zmniejszy społeczne obawy. Z pomocą przychodzi Straż Pożarna i naukowcy. W maju tego roku stosowne wytyczne przedstawił zespół składający się z przedstawicieli Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej, Polskiego Stowarzyszenia Nowej Mobilności (wcześniej Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych) oraz Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpożarowej – PIB. Zalecenia zostały zawarte w “Wytycznych w zakresie ochrony przeciwpożarowej w garażach w obiektach budowlanych, przeznaczonych do ładowania samochodów elektrycznych oraz hybrydowych plug-in”. Warto przyjrzeć się im dokładniej.

W oparciu o aktualny stan wiedzy w zakresie zagrożenia pożarowego związanego z eksploatacją w garażu punktów ładowania pojazdów elektrycznych autorzy opracowania jako kluczowe zidentyfikowali dwa czynniki ryzyka, które powinny zostać ograniczone w możliwie największym stopniu:

1. Groźba rozwoju pożaru przed długi czas w wyniku jego niewykrycia,
2. Będąca następstwem powyższego groźba rozprzestrzeniania się pożaru na kolejne pojazdy, prowadząca do powstania szkód pożarowych o dużych rozmiarach, włączając możliwość uszkodzenia konstrukcji budynku.

W celu zapewnienia ograniczenia wskazanych ryzyk kluczowe jest zatem zastosowanie rozwiązań umożliwiających:

1. szybką wykrywalność pożaru, umożliwiająca podjęcie działań gaśniczych we wczesnej fazie oraz
2. zastosowanie środków ograniczających możliwość swobodnego rozprzestrzeniania się pożaru, przynajmniej do chwili przybycia na miejsce zdarzenia ekip ratowniczych.

W garażach podziemnych kluczowa jest zatem szybka detekcja i natychmiastowe powiadomienie straży pożarnej i innych służb ratowniczych w celu skoordynowanej i skutecznej reakcji na zagrożenie ogniowe.

W “Wytycznych” jako niezbędny element ochrony przeciwpożarowej dla każdego punktu ładowania autorzy wskazują obecność urządzeń automatycznie wykrywających ogień, dym lub podwyższoną temperaturę i informujących straż pożarną lub osoby odpowiedzialne o wystąpieniu tych zjawisk. Oprócz standardowych systemów sygnalizacji pożarowej, mogą to być też systemy wizyjnego wykrywania ognia, dymu lub podwyższonej temperatury czy bezprzewodowe systemy alarmowe np. wykorzystujące dane z czujek oraz systemy detekcji oparte na technologii Internetu rzeczy (wykorzystujące inteligentne instalacje elektryczne lub sieci komputerowe). Analiza danych oraz szybkie reagowanie i podejmowanie decyzji może być wspierane poprzez połączenie różnych technologii AI – sztucznej inteligencji. Warto dodać, że regularne przeglądy i konserwacja tych systemów są niezbędne, aby zapewnić ich sprawność i gotowość do działania w przypadku wystąpienia pożaru.

Drugim, po wczesnej detekcji elementem zawartym w rekomendacjach, jest ograniczanie rozprzestrzeniania się pożaru. Skuteczność gaszenia z zastosowaniem wody została sprawdzona zarówno w praktyce, jak i w testach laboratoryjnych. Precyzyjnie rzecz ujmując, chodzi o obniżenie temperatury wokół palącego się pojazdu i dzięki temu ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru zarówno na sąsiednie samochody, jak i na elementy konstrukcyjne budynku.Zwykła woda okazuje się najbardziej skuteczna – musi jednak być dostępna w garażu. Dlatego najbardziej efektywne są stałe urządzenia gaśnicze (SUG), które automatycznie zaczynają pracę i niezwłoczne podawanie środków gaśniczych w przypadku stwierdzenia podwyższonej temperatury, ognia lub zadymienia.

W dokumencie podkreślono, że nieakceptowalne jest instalowanie w garażach punktów ładowania, jeżeli w obiekcie nie zapewniono żadnych rozwiązań służących szybkiej i skutecznej detekcji pożaru i przekazania informacji o tym zagrożeniu bezpośrednio do jednostek straży pożarnej lub do osób, które są w stanie niezwłocznie zaalarmować wspomniane jednostki (np. pracowników ochrony).

W kontekście projektowania i budowy instalacji zasilającej stacje ładowania „Wytyczne” rekomendują stosowanie dedykowanego wyłącznika awaryjnego stacji ładowania o ile w budynku nie występuje przeciwpożarowy wyłącznik prądu (PWP). Ponadto ze względu na długotrwałe obciążenie obwodów zasilania stacji ładowania zalecany jest dobór przewodów o odpowiednio dużym przekroju dla zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego i minimalizacji spadków napięć, a tym samym strat w przesyle energii. Należy też stosować zalecane przez producentów stacji zabezpieczenia nadprądowe, różnicowo-prądowe oraz przeciwprzepięciowe zachowując zgodność z obowiązującymi w Polsce normami branżowymi.

Warto podkreślić, że realizacja wspomnianych rekomendacji nie ponosi za sobą wysokich nakładów inwestycyjnych. Wiele elementów już funkcjonuje w obiektach garażowych, część wymaga uzupełnienia. Obecnie w wielu obiektach dostępna jest tradycyjna instalacja tryskaczowa. Zatem zabezpieczenie jest, choć nie tak skuteczne jak wysokociśnieniowa mgła wodna z wczesną detekcją elektroniczną wystąpienia pożaru. Wysokociśnieniowa mgła wodna jest skuteczną metodą gaszenia samochodów elektrycznych głównie ze względu na jej zdolność do szybkiego obniżania temperatury wokół pojazdu oraz ograniczania rozprzestrzeniania się ognia. Rozpylenie wody na bardzo drobne cząsteczki powoduje znaczące zwiększenie absorpcji energii cieplnej z gorącego powietrza w porównaniu do efektów działania standardowej wodnej instalacji tryskaczowej, a dzięki temu mgła wodna umożliwia szybsze i bardziej równomierne chłodzenie, co może pomóc w zapobieganiu wzrostowi temperatury w otoczeniu płonącego pojazdu i ograniczeniu ryzyka gwałtownego rozprzestrzeniania się pożaru.

Technologia wspiera ograniczanie ryzyka pożarów e-pojazdów

Samochody elektryczne mają wiele systemów zabezpieczania na poziomie elektro-chemicznym wewnątrz baterii, a także w postaci systemu zarządzającego pracą baterii. Szybki rozwój technologii baterii przynosi nadzieję na wdrożenie nowych wersji o lepszych parametrach eksploatacyjnych, większej pojemności, mniejszej wadze oraz wyższej odporności na pożar.

Zabezpieczenia, które obecnie są stosowane i rozwijane:

• BMS (Battery Management System) monitorujący parametry baterii (temperatura, poziom naładowania, napięcie, prąd, stan pojedynczych ogniw) oraz kontrolujący układy chłodzenia i ładowania/rozładowania.
• Układ chłodzenia – chroniący przed przegrzaniem akumulatora
• Wzmocniona obudowa ochronna – zapobiega uszkodzeniom mechanicznym
• Zapora ogniowa – oddziela moduły akumulatora, ogranicza potencjalne szkody i zabezpiecza pozostałe podzespoły pojazdu przed zapłonem
• System awaryjnego wyłączania wysokiego napięcia – obwód, który w czasie postoju separuje napięcie – akumulatora wysokiego napięcia (HV) od reszty instalacji elektrycznej pojazdu w znaczący sposób zwiększa to bezpieczeństwo, kiedy pojazd nie jest użytkowany.

Ciągły rozwój nowoczesnej technologii, w tym wzrost liczby pojazdów elektrycznych na całym świecie, wymusza też na służbach ratowniczych, jak i producentach podejmowanie kroków prowadzących do skrócenia czasu prowadzenia działań jak również minimalizacji strat z nimi związanych.

Niektórzy zarządcy i właściciele budynków mogą oczekiwać dodatkowych, ponadstandardowych zabezpieczeń. W ostatnim czasie jeden z inwestorów zażyczył sobie pojawiania się alarmu w postaci zaświecenia „lampki” w przypadku usterki jednej lub kilku stacji w systemie kilkudziesięciu. Rzecz wydaje się trywialna, ale w standardzie stacje, w szczególności w większych systemach nie wystawiają sygnałów w sposób tak prosty, aby wysterować kontrolkę na pulpicie na ochronie lub gdziekolwiek w budynku. Trzeba do tego celu zaangażować specjalizowany komputer przemysłowy z protokołem OCPP, który jest w stanie filtrować dane w czasie bieżącym i wystawić analogowy sygnał na lampkę w zdefiniowanych wcześniej sytuacjach awaryjnych.

Inną sytuacją wymagającą nieszablonowego podejścia jest ograniczenie możliwości montażu stacji ładowania do ścian (ze względu na wykonaną izolację przeciwwodną) i do podłogi (ze względu na naruszenie ciągłości posadki żywicznej). W takich przypadkach pozostaje jedynie mocowanie stacji do sufitu na specjalnie zaprojektowanych słupkach.

Autor: Grzegorz Pióro Technical Development Manager – SPIE Building Solutions