Elektrische voertuigen: Zijn we voorbereid op de nieuwe brandrisico's?
Elektrische voertuigen (EV's) bestaan al sinds het midden van de19e eeuw. De afgelopen decennia hebben technologische vooruitgang, overheidsstimulansen en een toegenomen consumentenbewustzijn geleid tot een snelle uitbreiding van de e-mobiliteitsmarkt. Met meer dan twee miljoen verkochte exemplaren in 2019 waren EV's goed voor 2,5 procent van alle verkopen van nieuwe auto's. Ondanks de negatieve impact van COVID-19 op de korte termijn op de totale autoverkoop, zullen EV's naar verwachting in 2030 tussen de 20 en 30 procent van het totale marktaandeel veiligstellen.
Ingeplugde EV's langs de weg zullen over een paar jaar een veel voorkomend gezicht zijn. Laadpalen nemen elk jaar meer parkeerplaatsen in parkeergarages in beslag. Busremises worden opnieuw ontworpen om het stijgende aantal elektrische bussen op te vangen.
Naarmate de aanwezigheid van EV's toeneemt, rijzen er veel vragen met betrekking tot brandveiligheid. In reactie daarop tweette Elon Musk:
'Tesla heeft, net als de meeste elektrische auto's, meer dan 500% minder kans om vlam te vatten dan auto's met verbrandingsmotoren, die enorme hoeveelheden licht ontvlambare brandstoffen vervoeren.'
Omdat EV's echter nog niet zo lang bestaan en ze nu slechts een klein deel van alle auto's op de weg presenteren, is het niet mogelijk om het aantal benzinebranden eerlijk te vergelijken met accubranden voor elektrische auto's. Wanneer er echter een batterijbrand optreedt, is het bekend dat dit vanuit een brandblufperspectief zeer uitdagend is. Zijn we voorbereid op de nieuwe brandrisico's van de tientallen miljoenen nieuwe EV's die de komende jaren op komst zijn?
Nieuwe brandrisico's
De lithium-ionbatterijen, die worden gebruikt om EV's van stroom te voorzien, vormen nieuwe brandrisico's. Het grootste risico is wanneer temperatuurstijging optreedt in de cellen van een batterijpakket. Veel voorkomende oorzaken zijn interne storingen die zelfontbranding veroorzaken, zware botsingen in het verkeer, brandstichting en brand in de buurt.
Bij verhitting tot een kritische temperatuur treden chemische reacties op die de batterijcellen snel verwarmen. De hitte zorgt ervoor dat de chemische reactie nog sneller gaat, in een proces dat thermisch weglopen wordt genoemd. Thermische wegloop in een enkele batterijcel kan dan een kettingreactie veroorzaken door aangrenzende cellen te verwarmen. Daarbij komen grote hoeveelheden brandbare gassen vrij. Bovendien wordt druk opgebouwd door het vrijkomen van gassen in de verzegelde verpakkingen, wat mogelijk leidt tot straalbranden en gaswolkexplosies. Naast brandbare gassen komen grote hoeveelheden giftige gassen vrij zoals koolmonoxide en waterstofcyanide.
Nieuwe interventiestrategieën
Het blussen van een batterijbrand vormt een extra uitdaging. Brandbare gassen komen vrij zolang het batterijpakket energie bevat. Zelfs na het blussen van het vuur blijft het risico op herontsteking uren, zelfs dagen hoog. Onderzoek door NFPA toonde de herontsteking van een batterijbrand 22 uur nadat werd aangenomen dat deze was gedoofd (bepaald door thermische verbeelding).
Bovendien zijn de accupakketten goed afgesloten om ze te beschermen tegen invloeden van buitenaf en vocht, waardoor het moeilijk te bereiken is met water. Hierdoor zijn grote hoeveelheden bluswater nodig. Een studie wees uit dat 10.000 liter water nodig was om het vuur in een batterij ter grootte van een auto te blussen. Dit houdt in dat er grote hoeveelheden verontreinigd water ontstaan die een zware impact kunnen hebben op het milieu.
Veel fabrikanten stellen een gecontroleerde burn-out voor. Dit is echter niet altijd haalbaar omdat het een impact kan hebben op het milieu, de gezondheid van mensen en zelfs de bredere economie. Het gebruik van een watertank kan een alternatief zijn om het vuur onder controle te houden. In ieder geval zijn nieuwe interventiestrategieën nodig, evenals een goede infrastructuur om deze strategieën te vergemakkelijken.
Nieuwe maatregelen ter voorkoming en beheersing van brand
Om het risico op thermische wegloop in autobatterijen te verminderen, zijn preventieve maatregelen nodig in EV's. Ook in de ruimtes waar EV's aanwezig zijn, zoals parkeergarages, magazijnen, tunnels en wegen, zijn maatregelen nodig.
In EV's zijn belangrijke preventieve maatregelen:
- Compartimentering van de accu's in de accu
- Compartimentering van de volledige batterij ten opzichte van de rest van het voertuig
- Het leveren van een batterij en thermisch beheersysteem om de temperatuur en spanning in de batterij te bewaken
- Het verstrekken van een mechanische crash structuur om de batterij te beschermen tegen impact
- Biedt kortsluitbeveiliging en een ontkoppelingssysteem in geval van een incident
Mogelijke infrastructurele maatregelen zijn:
- Verhoogde (lokale) brandclassificatie van constructies met EV's vanwege hun atypische brandontwikkeling
- Strategische positionering van laadplekken om aanrijdingen te voorkomen en een veilige evacuatie mogelijk te maken
- Ventilatie- en rook- en warmteafvoersystemen voor een veilige interventie
- Voorzorgsmaatregelen om te voorkomen dat verontreinigd bluswater naar de lokale afvoer stroomt
- Verhoogde toegankelijkheid voor brandweerkorpsen in parkeergarages
- Infrastructurele maatregelen die het mogelijk maken om een brandende EV buiten te isoleren of te blussen in een watertank
- Vergrendeling met branddetectiesysteem om de stroomvoorziening af te sluiten bij branddetectie
- Sprinklerbeveiliging om te voorkomen dat brand zich van het ene voertuig naar het andere verspreidt
Brandveilig naar een groenere toekomst
Het lijdt geen twijfel dat het groeiende aantal EV's een positieve invloed zal hebben op het welzijn van onze planeet. De nieuwe brandrisico's van EV's in vergelijking met conventionele voertuigen vereisen echter een grondige evaluatie om effectieve brandveiligheidsstrategieën te definiëren voor parkeergarages, busdepots, laadstations, enz. Het hoofddoel blijft brandpreventie, maar er moeten ook strategieën zijn om escalatie te voorkomen om ervoor te zorgen dat we brandveilig een groenere toekomst in kunnen varen!
Bronnen
Woodward M, et al., 2020, Electric vehicles: Setting a course for 2030, Deloitte, accessed January 2021, <https://www2.deloitte.com/uk/en/insights/focus/future-of-mobility/electric-vehicle-trends-2030.html>
CB Insights, 2018, Auto & Mobility Trends In 2019, accessed January 2021, <https://www.cbinsights.com/research/report/auto-mobility-trends-2019/>
Rosmuller N, et al., 2016, Brandveiligheid van elektrische bussen, accessed January 2021, <https://www.ifv.nl/kennisplein/Documents/20160930-IFV-Brandveiligheid-elektrische-bussen.pdf>
Rosmuller N, et al., 2020, Brandveiligheid van parkeergarages met elektrisch aangedreven voertuigen, accessed January 2021, <https://www.ifv.nl/kennisplein/Documents/20201208-IFV-Brandveiligheid-parkeergarages-met-elektrisch-aangedreven-voertuigen.pdf>
Pippa N, 2020, Electric Vehicle Fires – should we be concerned?, accessed January 2021, https://airqualitynews.com/2020/10/09/electric-vehicle-fires-should-we-be-concerned