Особенности горения и тушения электромобилей

Возгорание в литий-ионном аккумуляторе происходит постепенно, и пассажирам, как правило, удается спастись. При этом электромобиль горит жарче и его сложнее потушить.

Основные виды воздействий на аккумулятор, которые могут привести к его разрушению и последующему пожару в электромобиле, можно разделить на три группы: механическое, электрическое и тепловое. Все три вида воздействий сопровождаются коротким замыканием в аккумуляторе, которое возникает, когда анод (графит) и катод (оксиды переходных металлов плюс ионы лития), разделенные пористым полимерным сепаратором, взаимодействуют друг с другом с выделением тепла из-за отказа сепаратора батареи.

При механическом воздействии за счет раздавливания и проникновения посторонних предметов в аккумулятор происходит деформация и разрушения сепаратора. При избыточном заряде или перезаряде сепаратор может быть проколот прорастающими дендритами. Воздействие экстремально высоких температур, превышающих температуру эксплуатации аккумулятора, также может привести к короткому замыканию, вызванному усадкой и разрушением сепаратора. (1)

Не каждый сталкивался с аварийной ситуацией, связанной с электроустановкой, поэтому далеко не все знают подходящие виды средств для тушения. Всего их можно выделить четыре: пенный; водный; порошковый и углекислотный.

Разберемся же в особенностях горения и тушения электромобилей.

Первая особенность, это отсутствие единого стандарта по производству электромобилей. Это усложняет задачу из-за сильного различия конструкции электромобилей разных марок, нельзя точно сразу определить расположение силовых кабелей и тип батареи. Так же конструктивной особенностью является необычное устройство аккумулятора электромобиля, заключающиеся в том, что аккумуляторы устанавливаются в прочном, в значительной степени водонепроницаемом корпусе, который имеет защиту и интегрируется в конструкцию автомобиля (например, в днище), что не позволяет огнетушащему веществу проникнуть непосредственно в аккумулятор и делает внешнее охлаждение также малоэффективным.

Другой не менее затруднительной особенностью служит возможность повторного возгорания, без видимых причин спустя значительное время после аварии (известны случаи, когда сгоревший, потушенный и отвезенный на свалку электромобиль повторно загорался, иногда это происходило через несколько дней, а в некоторых случаях и не один раз).

Усложняет задачу и опасность поражения электрическим током, как мы и говорили ранее. При горении аккумулятора возможно быстрое развитие пожара на начальном этапе – взрывное возгорание высоковольтных аккумуляторов – некоторые аккумуляторы могут выделять газы при пожаре, которые могут взорваться. При возгорании по время зарядки отсутствуют возможности без ключей отключения от сети горящего электромобиля, подключенного к зарядной станции;

Неприятным сюрпризом при тушении автомобиля может оказаться неожиданный запуск – автомобиль может находиться в так называемом «состоянии готовности» и готов к поездке. Пожарным необходимо получить доступ к автомобилю сбоку и при стабилизации автомобиля подложить клинья под колеса спереди и сзади.

К счастью, не каждый пожар электромобиля обязательно приводит к возгоранию литий-ионных аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы сначала должны нагреваться снаружи в течение длительного периода времени или подвергаться серьезным механическим повреждениям, чтобы началась внутренняя реакция.

На образование дыма от реагирующей литий-ионной батареи обычно указывает чередующееся облако дыма от светло-серого до темно-черного. В данном случае выделяется горючий электролит (обычно белый дым) и графит (обычно серый дым). При тушении необходимо оцепить место пожара электромобиля и обеспечить безопасное расстояние до других автомобилей, а также до людей без средств защиты органов дыхания. Если горящий гибрид или электромобиль все еще подключен к зарядной инфраструктуре через зарядный кабель, это соединение должно быть отключено или обесточено с соблюдением правил охраны труда

В инструкции по аварийным ситуациям компании Tesla сказано, что тушить горящие аккумуляторы необходимо большим количеством воды (чтобы погасить аккумулятор электромобиля, нужно около одиннадцати тысяч литров воды. Тем не менее, при транспортировке или обзоре такой аккумулятор может вспыхнуть повторно), поскольку батареи выпускают токсичные пары — оксиды лития, никеля, углерода, меди и кобальта, а также серную кислоту. Каждый пожарный при этом должен иметь автономный дыхательный аппарат.

При этом литий очень активно вступает в реакцию с водой, поэтому попытка потушить электромобиль водой может привести к печальным последствиям, так же при тушении пожара не использовать в качестве огнетушащих веществ все виды пен, морскую воду или иные солевые и минералосодержащие водные растворы, а также воду с добавлением пенообразователей и смачивателей.

Если же при тушении электромобиля использовать воду, то пожарным, вследствие выделения токсичных веществ при реакции лития с водой, нужно обязательно использовать средства индивидуальной защиты органов дыхания. Кроме того, в этом случае необходимо принять меры, чтобы в опасной зоне не находились люди без средств индивидуальной защиты. Поэтому водителям пожарной техники нужно устанавливать пожарный автомобиль на безопасном расстоянии от горящего электромобиля.

Важно учитывать, что тушение электромобилей во избежание поражения электрическим током необходимо проводить с соблюдением правил по охране труда – с заземлением пожарных автомобилей и пожарных стволов, использованием диэлектрических бот и перчаток. Порошковые средства для тушения могут быть использованы в том случае, если возгорание произошло на участке с мощностью до 1000 В, например аварийная ситуация, связанная с электрощитом. Такое средство способно эффективно устранить пламя, так как порошок предотвращает попадание кислорода к месту распространения огня. Так же нужно сказать, что огнетушитель порошкового типа может применяться и в том случае, когда присутствует напряжение не выше одного кВ.

Также одним из способов тушения является полное погружение пострадавшего автомобиля в воду (например, в контейнер). Это охлаждает батарею снаружи. Кроме того, вода может попасть в батарею через отверстия в корпусе батареи, ускорить деградацию энергии и, в конце концов, погасить пожар. Если батарея остается в воде в течение достаточно длительного периода времени (несколько дней), отдельные элементы батареи разряжаются, и риск повторного возгорания снижается. Однако этот вариант связан с большими логистическими затратами. Следует использовать столько воды, сколько необходимо для полного погружения высоковольтной батареи. Требуется надлежащая утилизация воды для пожаротушения.

Например, в Дании имеется на вооружении специальный контейнер для тушения электромобиля.

Контейнер имеет сопла в полу и на стенах, которые можно использовать как для тушения пламени, так и для охлаждения аккумулятора, который чаще всего находится под автомобилем, чтобы препятствовать выделению тепла. Вода для форсунок обтекает контур, что значительно снижает потребление воды и упрощает сбор воды в дальнейшем и отправку ее на очистку, если она была загрязнена химическими веществами из батареи. Кроме того, в баллоне есть установки с инертным газом.