W dniach 23-25 listopada 2023 r. w Biedrusku (woj. wielkopolskie) odbyły się jesienne warsztaty z zakresu dochodzeń popożarowych – FIW27/2023. Tematem przewodnim Warsztatów były: Pożary pojazdów ICE i BEV – wyzwania dla biegłych i ekspertów. Metodyka oględzin pojazdów i zakres badań laboratoryjnych.

W szkoleniu brało udział ponad 40 uczestników. Rozpoczęcia warsztatów oraz wygłoszenie słowa wstępnego dokonał kol. Tomasz Wiśniewski – Prezes Polskiego Towarzystwa Ekspertów Dochodzeń Popożarowych oraz Aleksander Janista – Kierownik działu badań laboratoryjnych Centralnego Laboratorium Dozoru Technicznego zlokalizowanego w Poznaniu.

Rozwój systemów energetycznych dla sektora e-samochodów, będącego w ostatnich latach kluczowym obszarem dla producentów i dostawców pojazdów, napędza szeroko pojętą elektromobilność. To co należy podkreślić to fakt, że „pożary są rzeczą nieuniknioną”. Ich ryzyko będzie zawsze występowało. Kluczowe w tym względzie okazuje się edukowanie służb, które będą stawiały czoła wyzwaniom zarówno w gaszeniu pożarów jak i procedowaniu wymagań technicznych.

Do końca listopada 2022 r. liczba samochodów elektrycznych w Polsce zwiększyła się do: 62.135 sztuk, co oznacza wzrost o 39 %. w stosunku do analogicznego okresu 2021 r. W pełni elektryczne auta – BEV (Battery Electric Vehicles) to 29.780 sztuk, a hybrydy typu plug-in – 29.407 szt. Park elektrycznych samochodów dostawczych i ciężarowych liczył 2948 szt.

Liczby te będą stale rosły chociażby z uwagi na europejskie regulacje środowiskowe, które wymuszają określone działania na państwach członkowskich. Zostały określone wiążące cele, które obejmują m.in. osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2050 r. czy ograniczenie emisji gazów cieplarnianych do 2030 r. o co najmniej 55% w porównaniu z poziomami z 1990 r. Jednym ze środków do ich realizacji zawartym w pakiecie Fit for 55 jest zakaz wprowadzania do obrotu nowych pojazdów z silnikami spalinowymi od 2035 r.

Wiadomo jednak, że pożary akumulatorów litowo-jonowych w samochodach elektrycznych są znacznie trudniejsze do ugaszenia niż pożary samochodów spalinowych. Akumulatory są zasadniczo własnym źródłem paliwa, za sprawą zgromadzonej w nich energii, stąd mogą palić się godzinami, a ich ugaszenie może być trudne. Nawet jeśli pożar auta elektrycznego wydaje się ugaszony, akumulator może zapalić się ponownie, dlatego tak ważne jest, aby prowadzić szkolenia z gaszenia pożarów w nowych produkowanych pojazdach hybrydowych i elektrycznych, których na drogach pojawia się coraz więcej.

Odmienność konstrukcyjna powoduje, że dla obu kategorii pojazdów (spalinowych i elektrycznych) różne będą czynniki ryzyka wpływające na prawdopodobieństwo wystąpienia pożaru. Różne też będzie postępowanie związane z ich gaszeniem, czy wreszcie ryzyko ewentualnego samozapłonu po ugaszeniu pierwotnego pożaru.

Samochody elektryczne są pozbawione układu paliwowego, świec i katalizatora, nie stosuje się w nich wysoce łatwopalnych cieczy, jak paliwo czy olej silnikowy. Tym samym, nie niosą ze sobą ryzyka pożarów, które mogą być spowodowane budową i sposobem działania ich spalinowych odpowiedników. W samochodzie spalinowym paliwo przepływa z baku (umieszczonego przeważnie z tyłu) do silnika (umieszczonego zazwyczaj z przodu), co sprawia, że jest rozprowadzane praktycznie na całej długości pojazdu. Akumulator znajdujący się w samochodzie elektrycznym jest zamontowany w jednej sekcji pojazdu. Prosta i bezpieczna konstrukcja, i co się z tym wiąże – łatwiejsza eksploatacja (serwis i przeglądy) – to jedna z głównych zalet, dla których kierowcy na całym świecie masowo przesiadają się do pojazdów elektrycznych.

Akumulatory EV składają się z ogniw i modułów. Ogniwa akumulatorowe są połączone ze sobą równolegle lub szeregowo i tworzą moduł. Moduły połączone są ze sobą, tworząc akumulator. Rama służy do połączenia ogniw ze sobą i ochrony przed zewnętrznymi wstrząsami, ciepłem i wibracjami. Akumulator to zespół integrujący moduły. Obejmuje on też elementy konstrukcyjne, instalację wysokowoltową i niskowoltową, oraz zespół sterowników nadzorujących m.in. napięcia oraz temperatury modułów. Moduły są instalowane z systemami zarządzającymi mocą, ładowaniem/rozładowywaniem i temperaturą. Są one zwykle określane jako system zarządzania energią akumulatora (Battery Management System – BMS). Ten skondensowany zespół umożliwia pojazdowi EV magazynowanie dużej ilości energii. Jest też odpowiedzialny za zarządzanie temperaturą wewnątrz modułów.

W sporadycznych przypadkach pożarów samochodów elektrycznych, zwłaszcza samozapłonu, pożar zaczyna się w systemie zasilania akumulatorowego. Akumulator BEV stwarza bardzo niskie prawdopodobieństwo samozapłonu – jest wyposażony w kompleksowy system zabezpieczeń przeciwpożarowych, na który składają się: 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 redukuje ryzyko zapłonu, 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

Do najczęstszych przyczyn pożarów samochodów, niezależnie od typu ich napędu, należą: podpalenia, kolizje drogowe oraz wady fabryczne. Scenariusze wystąpienia zdarzenia pożarowego w pojeździe EV możemy przewidzieć już dzisiaj i wskazać sposoby ewentualnego dostosowania warunków zabezpieczeń przed rozprzestrzenianiem się ognia i powodowaniem strat wtórnych.

Istnieje kilka innych czynników mogących doprowadzić do pożaru samochodu elektrycznego. Przyczyny te można usystematyzować, dzieląc pożary samochodów elektrycznych na kategorie:

• EV zapala się podczas postoju (tzw. samozapłon), co może być związane z ekstremalnymi warunkami atmosferycznymi, np. skrajnie niskie lub wysokie temperatury, anomalie pogodowe etc. i dotyczy w tym samym zakresie EV/BEV – Electric Vehicles/Battery Electric Vehicles, jak i ICE – Internal Combustion Engine.
• EV zapala się podczas ładowania, co może być związane z awarią akumulatora z powodu przeładowania, ale znacznie częściej wiąże się z wadliwymi lub niezabezpieczonymi stacjami ładowania lub kablami. Jest to główna przyczyna pożarów innych urządzeń elektrycznych posiadających akumulatory litowo-jonowe, np. smartfonów.
• Akumulator pojazdu elektrycznego został uszkodzony, np. w wyniku wypadku drogowego. Uszkodzenia akumulatora są tak poważne, że zapala się on podczas wypadku lub bezpośrednio po wypadku.
• Ewentualny ponowny zapłon po wcześniejszym początkowym pożarze. Nie można zajrzeć do środka akumulatora, dlatego sensowne jest, by umieścić go pod wodą dla pełnego bezpieczeństwa.
• Czynniki zewnętrzne, takie jak podpalenie, pożary towarzyszące.

Należy podkreślić, że w pożar akumulatora trakcyjnego zaczyna się od niekontrolowanego wzrostu temperatury ogniwa ponad określony próg. W konsekwencji dochodzi do nagłego uwolnienia łatwopalnych gazów i nadmiernego ciepła. Awarii polegającej na niekontrolowanym wzroście temperatury towarzyszy zwykle iskrzenie i wytwarzanie dużej ilości ciemnego dymu. Proces ten zachodzi w poszczególnych ogniwach, więc jego potencjalne ryzyko wzrasta, gdy dojdzie do rozprzestrzeniania się ciepła, także w postaci ognia i niekontrolowanego wzrost temperatury w całym akumulatorze. Dym, składający się z mieszaniny gazów palnych i toksycznych, jest uwalniany z zaworu bezpieczeństwa lub przez pęknięcia w powłoce akumulatora. Łatwopalne gazy mogą ulec zapłonowi od pobliskich źródeł, takich jak ogień, iskry lub mogą nawet ulec samozapłonowi z powodu złego stanu układu chłodzenia. Powstały płomień dalej ogrzewa akumulator. Jeśli szybkość uwalniania gazu z powłoki akumulatora jest niższa niż wewnętrzna szybkość wytwarzania gazu, ogniwo akumulatora może pęknąć. Zawór bezpieczeństwa może uwolnić część nagromadzonego gazu, który jest zwykle wytwarzany podczas procesu poprzedzającego ucieczkę termiczną, ale może nie być w stanie zapobiec zewnętrznemu nagrzewaniu ogniwa, na przykład wskutek promieniowania płomieniowego lub płonącego w pobliżu akumulatora. Jeśli uwolniony gaz gromadzi się w zamkniętym obszarze i miesza się z otaczającym tlenem, istnieje ryzyko eksplozji gazu, gdy pojawi się źródło, takie jak iskra lub płomień.

„Elektryki” jako bezemisyjne pojazdy mają przynieść wiele dobrego dla środowiska. Trzeba jednak mieć świadomość, że konwencjonalna produkcja energii elektrycznej z węgla i ropy zanieczyszcza powietrze i wodę, a także tworzy niebezpieczne odpady, które wymagają utylizacji. Wytwarzanie produktów ubocznych takich jak: dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, dwutlenek azotu, pył w postaci cząstek stałych, rtęć, kobalt i inne przenikają do środowiska i powodują poważne spustoszenie. Każdy z tych szkodliwych związków chemicznych wiąże się ze znanymi wyzwaniami środowiskowymi. Są to m.in. globalne ocieplenie klimatu, kwaśne deszcze (wpływające na jakość upraw), smog (powodujący choroby układu oddechowego) i zanieczyszczona woda (śmierć i choroby zwierząt, ale także ludzi). Dziś w celu naładowania baterii EV zużywamy energię wytworzoną konwencjonalnie. Zatem jaka będzie przyszłość naszego świata z pojazdami elektrycznymi? Przekonamy się niebawem…

Dzień I Warsztatów, 23 listopada 2023 r. – zajęcia w Centralnym Laboratorium Dozoru Technicznego (CLDT) w Poznaniu przeprowadzili pracownicy CLTD wraz z omówieniem zakresu prowadzonych badań laboratoryjnych.

Wykład nt: Badanie techniczne realizowane przez UDT na stacjach ładowania EV i ich wpływ na ochronę przeciwpożarową stacji przeprowadził Jarosław Kozłyk. Następnie uczestnicy w grupach przemieścili się do stanowisk badawczych laboratorium, gdzie zapoznano się z: laboratorium Badań Urządzeń Ciśnieniowych, laboratorium Zespołu Badań Chemicznych, laboratorium Zespołu Badań Materiałowych oraz laboratorium Zespołu Automatyki i Badań Elektrycznych.

Dzień warsztatów zakończył wykład Jana Miodek – analityka procesów budowlanych, który przedstawił: zakres dopuszczenia do obrotu i stosowania  urządzeń przeciwpożarowych będących równocześnie wyrobami budowlanymi w tym podstawy prawne i analiza opracowań GUNB i procesów certyfikacji CNBOP.

DZIEŃ II Warsztatów, 24 listopad 2023 r. – wizyta studyjna w zajezdni MPK Poznań. Podczas wizyty uczestnicy Warsztatów zapoznali się z: budową hali do obsługi pojazdów wodorowo-elektrycznych, pojazdami komunikacji miejskiej o napędzie elektrycznym i wodorowym, warunkami bezpieczeństwa pojazdów autobusowych o napędzie elektrycznym i wodorowym oraz budową, warunkami technicznymi i eksploatacyjnymi ładowarek elektrycznych. Na koniec udano się do stacji ładowania paliwa wodorowego.

W drugiej części dnia odbyły się wykłady Jarosława Gasińskiego – trenera STAP Institue, który zaprezentował ogromną dawkę wszechstronnej wiedzy z obszaru elektromobilności nt: układów napędowych modeli LEV – technologie i budowa, warunków bezpieczeństwa przy naprawach i oględzinach modeli LEV, budowy i zasady działania układów wysokiego napięcia samochodu BEV/PHEV oraz technologie napraw pojazdów elektrycznych i hybryd.

Dzień zakończył wykład Wojciecha Szymkucia z Politechniki Poznańskiej nt. zachowania się struktur konstrukcyjnych obiektów budowlanych podczas pożarów pojazdów o napędach konwencjonalnych i elektrycznych.

DZIEŃ III Warsztatów, 25 listopad 2023 r. – został zaplanowany w warunkach poligonowych. Uczestnicy mieli okazję obserwowania przebiegu pożarów ogniw litowo-jonowych, baterii banków energii oraz pożaru baterii trakcyjnej pojazdu elektrycznego.

Dzięki współpracy z wieloma podmiotami w tym m.in.: Wojskowej Ochronie Przeciwpożarowej w Poznaniu, Wojskowej Straży Pożarnej w Biedrusku, Ochotniczej Straży Pożarnej Kwiatowe, Sklep Ogniowy, Polskiej Izbie Rozwoju Elektromobilności, Miejskiemu Przedsiębiorstwu Komunikacyjnemu w Poznaniu, Politechnice Poznańskiej i członkom PTEDP możliwe było przeprowadzenie szeregu prób, z których powstały materiały badawcze.

Na zakończenie wszyscy uczestnicy Warsztatów otrzymali zaświadczenia uczestnictwa, które wręczył Prezes Polskiego Towarzystwa Ekspertów Dochodzeń Popożarowych.

Opracował: Tomasz Wiśniewski
Foto: archiwum PTEDP