O tym, że liczba samochodów z napędem elektrycznym pojawiających się na drogach z roku na rok wzrasta przekonywać nikogo nie trzeba. Dla przykładu – w roku 2019 w stosunku do roku 2018 zarejestrowano takich pojazdów prawie dwukrotnie więcej.
Mimo, że w porównaniu z innymi krajami ich liczba w Polsce jest znikoma, to trend jest jasno określony. Na razie głównym powodem niskiego udziału samochodów z tego typu zasilaniem jest ich cena, ale poziom inwestycji w rozwój tej technologii, łącznie z rządowymi programami dotyczącymi elektromobilności stale rośnie. Dla przykładu celem niemieckiego rzędu jest milion samochodów elektrycznych do 2030 roku. .Funkcjonuje tam system dopłat do takich pojazdów – do 4000 euro za samochód do wartości 60.000 euro. Dlatego znaczące zwiększenie liczby samochodów o napędach alternatywnych jest tylko kwestią czasu. Jeżeli szukać porównania do innych technologii – podobnie szybko następował rozwój telefonii komórkowej.
Rodzaje samochodów elektrycznych
W celu uporządkowania wiedzy na temat tych pojazdów krótkie wyjaśnienie skrótów :
BEV (battery electric vehicle) –to samochody w pełni elektryczne, zasilane z baterii trakcyjnych , które ładowane są na stacjach ładowania samochodów elektrycznych.
PHEV (plug-in hybrid electric vehicle) – ten typ pojazdu posiada 2 rodzaje silnika – spalinowy, oraz elektryczny, podobnie jak BEV ładowany na stacjach, będących tematem artykułu.
HEV (hybrid electric vehicle) – to również pojazdy dwusilnikowe, różnica polega jednak na zasilaniu silnika elektrycznego. W tym rozwiązaniu energia elektryczna, trafiająca do akumulatorów trakcyjnych pochodzi z odzyskiwanej z wydzielanej w trakcie hamowania, zwalniania, dojeżdżania do skrzyżowania oraz podczas innych manewrów. Nie mają one możliwości zewnętrznego zasilania w prąd, w związku z tym te pojazdy z punktu widzenia rozważań zagrożeń podczas ładowania zostaną z oczywistych względów pominięte.
Skąd płyną zagrożenia pożarowe w pojazdach elektrycznych typów plug-in ?
Głównym czynnikiem wpływającym na inną specyfikę pożaru samochodów z silnikami spalinowymi są, jak łatwo można się domyśleć, baterie trakcyjne. W akumulatorach kwasowo-ołowiowych, stosowanych w pojazdach na paliwa kopalne jako elektrolit wykorzystywany jest wodny roztwór kwasu siarkowego, który nie powoduje dodatkowego zagrożenia przy pożarze. Zupełnie inaczej wygląda sprawa z bateriami litowo-jonowmi. Trudność z ich ugaszeniem wynika z faktu, że zawierają rozpuszczalniki organiczne, których pary są palne. Materiały, z których zbudowane są elektrody podczas rozkładu termicznego wydzielają kolejne palne substancje. Dodatkowo zawierają w sobie utleniacze, skutkiem czego nawet przy ograniczonym dostępie powietrza ogień samoczynnie się podtrzymuje. Ogniwa litowo-jonowe posiadają bardzo dużą ilość zmagazynowanej energii na jednostkę objętości, przez co zarówno proces spalania ,w tym detonacyjnego, przebiega w sposób gwałtowny.
Zasady bezpieczeństwa
W Polsce kwestie wymagań technicznych dla stacji ładowania i punktów ładowania stanowiących element infrastruktury ładowania drogowego transportu publicznego reguluje Rozporządzenie Ministra Energii, obowiązujące od 30 lipca 2019 roku. Ten akt prawny reguluje zasady bezpieczeństwa dotyczące stacji i punktów ładowania samochodów elektrycznych, w tym określa wymogi dotyczące rodzajów badań, jakim podlegają oraz sposób ich przeprowadzania przez Urząd Dozoru Technicznego.
Stacje ładowania i punkty ładowania być zabezpieczone przed możliwością najechania, poprzez wykonanie barier fizycznych w postaci słupków, bądź innych ograniczników. Powinny zapewnić dostęp osobom z niepełnosprawnościami oraz znajdować się poza strefami zagrożonymi wybuchem. Oczywiście wymogiem również jest zastosowanie zabezpieczeń przeciwporażeniowych takich jak główny wyłącznik prądu, wyłącznik różnicowoprądowy, w przypadku zasilania z sieci prądu przemiennego oraz zabezpieczenie nadmiarowo prądowe.
Zapis Rozporządzenia zawiera fragment dotyczący bezpieczeństwa pożarowego, w myśl którego do dokumentów odbiorowych należy dołączyć „..opinię o spełnieniu wymagań z zakresu ochrony przeciwpożarowej wystawioną przez rzeczoznawcę do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych…” jednak nie zawiera wytycznych ,jakimi powinien kierować się rzeczoznawca.
Tutaj pojawia się właściwy problem, bo praktyka gaszenia takich pojazdów oraz zalecenia producentów elektrolitów do akumulatorów litowo-jonowych oraz samych ogniw tego typu mocno się rozmijają.
Otóż, według producentów – woda nie jest właściwym środkiem gaśniczym, natomiast praktyka strażacka dowodzi skuteczności gaszenia wodą, w przeciwieństwie do rekomendowanego gaszenia proszkami gaśniczymi, środkami do gaszenia pożarów grupy D (metale lekkie) czy pianą – użycie tych środków w przypadku pożaru samochodów się po prostu nie sprawdza.
Doświadczenia ratowników w pewnym stopniu potwierdza producent samochodów Tesla, podając, że do ugaszenia ich pojazdu niezbędne jest użycie 3.000 galonów ( czyli ponad 11.000 litrów) wody.
Rekomendacje dotyczące zabezpieczeń przeciwpożarowych
Nie posiadam uprawnień rzeczoznawcy do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych, ale kierując się wiedzą nabytą podczas studiów w Szkole Głównej Służby Pożarniczej, pewnej praktyki związanej ze stałymi urządzeniami gaśniczymi oraz zainteresowaniami związanymi z szeroko rozumianym ratownictwem, chciałbym podsunąć kilka pomysłów dotyczących tego typu instalacji.
Wymogi przedstawionego wcześniej Rozporządzenie Ministra Energii dotyczą nie tylko lokalizacji oddalonej od stref zagrożonych wybuchem, ale również uwzględniającą obszarów ruchu drogowego, ruchu pieszego i innych stanowisk postojowych do ładowania pojazdów.
Powszechnie wiadomo, że bolączką polskich miast jest brak miejsc parkingowych, w związku z czym będzie istniała tendencja do wyznaczania stref bezpieczeństwa wokół takich stacji do absolutnego minimum. Może w takim przypadku warto by rozważyć wybudowanie ogniomuru wokół stacji ładowania? Dodatkowo (albo zamiast) zainstalować kurtyny wodne, dzięki którym znacznemu ograniczeniu ulegnie promieniowanie cieplne z płonącego pojazdu – oczywiście uruchamiane po wyłączeniu głównego wyłącznika prądu. Innym, ważnym z punktu wzmiankowanego już dużego zapotrzebowania na wodę do celów gaśniczych przy tego typu zdarzeniach zasadnym byłoby umiejscowienie w najbliższej odległości hydrantu co najmniej DN 100 lub DN 150. Znacznie ułatwiło by to strażakom zapanowanie nad pożarem, ponieważ praktyka wskazuje, że jedynymi skutecznymi metodami jest „gaszenie poprzez zatopienie” lub dosłowne „zatopienie” pojazdu w specjalne do tego przeznaczonym kontenerze (jest to rozwiązanie stosowane m.in. w części krajów skandynawskich i w Niemczech).
Innym rozwiązaniem może być wykorzystanie samochodów gaśniczych z lancami mgłowymi, ale na ten temat będę w stanie cokolwiek więcej napisać, po przeprowadzeniu badań polowych z użyciem tego typu urządzeń, które planowane są na połowę września tego roku.
Podsumowanie
Pożary samochodów elektrycznych podczas ich ładowania zdarzają się sporadycznie – w ubiegłym roku, według danych zebranych przez naukowców z Chin (które są światowym liderem w dziedzinie elektromobilności) takich przypadków w zeszłym roku było kilka.
Jednak warto w mojej opinii skorzystać z jednej z metod szacowania ryzyka, stosowanych przy określaniu zagrożeń pożarowych. Otóż, jeśli gdzieś na świecie jakiś obiekt lub urządzenie, podobne lub takie samo, jak te, których analiza dotyczy – pożar traktowany jest jako zdarzenie pewne, tylko odsunięte w czasie. Oczywiście, budynki czy urządzenia mogą „nie doczekać” pożaru, bo „umrą śmiercią technologiczną” wcześniej. Jednak samemu pożarowi, jako zdarzeniu, nie jesteśmy w stanie zapobiec, a jedynie redukować jego skutki.
Dlatego warto, nie patrząc na statystyki zdarzeń, przygotować się na wypadek takiej sytuacji. Podobnie jak np. katastrofy kolejowe zdarzają się statystycznie z bardzo niską częstotliwością, to w Czechach tylko w lipcu tego roku miały miejsce trzy wypadki pojazdów szynowych.
dr inż. Paweł Wolny
