Projektowanie, instalacja i zabezpieczenie ppoż. garaży wyposażonych w stacje ładowania pojazdów elektrycznych

Statystyki pokazują, że samochody elektryczne palą się znacznie rzadziej niż pojazdy z tradycyjnym napędem. Jednakże charakter pożaru różni się, gdy obejmuje on baterię trakcyjną. Systemy magazynowania energii w pojazdach elektrycznych i hybrydowych plug-in, oparte na technologii litowo-jonowej, mogą zwiększać ryzyko gwałtownego przebiegu pożaru. Państwowa Straż Pożarna zanotowała niewielką liczbę pożarów pojazdów elektrycznych:

• w 2021 roku były to 2 przypadki,

• w 2022 roku – 7,

• w 2023 roku – 69.

Dla porównania, w przypadku pojazdów spalinowych odnotowano:

• 9274 pożary w 2021 roku,

• 8333 w 2022 roku i

• 7166 w 2023 roku.

Oznacza to, że w 2022 roku pożar dotknął jednego na 2806 samochodów na polskich drogach. W 2023 roku spośród 7166 pożarów 69 dotyczyło pojazdów zidentyfikowanych przez Straż Pożarną jako elektryczne i hybrydowe. W porównaniu do ogólnej liczby zarejestrowanych niskoemisyjnych pojazdów, jeden na 10.883 uległ pożarowi (0,009%), co jest znacznie rzadsze niż w przypadku pojazdów benzynowych czy diesla (0,03%).

Obecnie stosowane i rozwijane zabezpieczenia obejmują:

1. System zarządzania baterią (BMS) monitorujący parametry, takie jak temperatura, poziom naładowania, napięcie, prąd oraz stan poszczególnych ogniw. BMS kontroluje także układy chłodzenia oraz procesy ładowania i rozładowania.

2. Układ chłodzenia, który zapobiega przegrzewaniu się baterii.

3. Wzmocniona obudowa ochronna chroniąca baterię przed uszkodzeniami mechanicznymi.

4. Przegrody ogniotrwałe, separujące moduły baterii i ograniczająca potencjalne szkody oraz chroniąca inne części pojazdu przed zapaleniem się.

5. System awaryjnego odłączania wysokiego napięcia, który podczas postoju odseparowuje akumulator wysokiego napięcia (HV) od reszty układu elektrycznego pojazdu, znacznie zwiększając bezpieczeństwo w przypadku nieużytkowania pojazdu.

Wzrost liczby pojazdów elektrycznych na całym świecie oraz ciągły rozwój nowoczesnej technologii wymagają, aby służby ratownicze oraz producenci podejmowali działania mające na celu skrócenie czasu reakcji oraz minimalizację potencjalnych strat związanych z incydentami.

Według danych firm ubezpieczeniowych, przyczynami samozapłonów samochodów elektrycznych są:

używanie niewłaściwych źródeł zasilania do ładowania baterii,

• zużycie baterii wymagającej wymiany,

• wady fabryczne baterii lub innych elementów układu napędowego,

• nieprawidłowo wykonane wcześniejsze naprawy oraz

• różne ingerencje w układy pojazdu.

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 powstających w wyniku 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 według 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.

Zaleca się, aby minimalna odległość między źródłem pożaru a wylotem strumienia gaśniczego wynosiła 1 metr dla rozproszonych prądów wody oraz 5 metrów dla zwartego strumienia wody.

Ze względu na niską skuteczność pożarów samochodów elektrycznych nie gasi się przy użyciu piany ciężkiej, średniej ani lekkiej, której liczba spienienia wynosi od około 5 do 200. Liczba spienienia to stosunek objętości wytworzonej piany do objętości wodnego roztworu środka pianotwórczego, z którego ta piana została wytworzona.

Mimo że pożary pojazdów elektrycznych są rzadsze niż pożary samochodów spalinowych, społeczne obawy związane z tym zagadnieniem wymagają starannego podejścia do ochrony przeciwpożarowej.

Straż Pożarna i naukowcy wspólnie opracowali wytyczne w tym zakresie. W maju bieżącego roku zespół złożony z przedstawicieli Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej, Polskiego Stowarzyszenia Nowej Mobilności oraz Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpożarowej – PIB przedstawił „Wytyczne w zakresie ochrony przeciwpożarowej garaży w obiektach budowlanych, przeznaczonych do ładowania samochodów elektrycznych oraz hybrydowych plug-in”.

Na podstawie aktualnej wiedzy dotyczącej zagrożeń pożarowych związanych z eksploatacją punktów ładowania w garażach, autorzy wytycznych zidentyfikowali dwa kluczowe czynniki ryzyka, które należy jak najbardziej zminimalizować:

1. Ryzyko długotrwałego rozwoju pożaru z powodu jego niewykrycia.

2. Ryzyko rozprzestrzenienia się pożaru na inne pojazdy, co może prowadzić do dużych szkód, w tym uszkodzeń konstrukcji budynku.

Żeby ograniczyć te ryzyka, kluczowe jest:

1. Szybkie wykrywanie pożaru, co umożliwia wczesne podjęcie działań gaśniczych,

2. Zastosowanie środków ograniczających rozprzestrzenianie się pożaru przynajmniej do momentu przybycia ekip ratowniczych.

Wytyczne zalecają, aby każdy punkt ładowania był wyposażony w urządzenia automatycznie wykrywające ogień, dym lub podwyższoną temperaturę, które informują straż pożarną lub osoby odpowiedzialne o wystąpieniu tych zjawisk. Oprócz standardowych systemów sygnalizacji pożarowej mogą to być systemy wizyjnego wykrywania ognia, dymu lub podwyższonej temperatury, a także bezprzewodowe systemy alarmowe wykorzystujące dane z czujek i technologie Internetu rzeczy.

Połączenie różnych technologii sztucznej inteligencji może wspierać analizę danych, szybkie reagowanie i podejmowanie decyzji. Istotny przy tym jest wybór urządzeń niezawodnych, niepowodujących fałszywych alarmów – mogą powodować wyłączanie przez użytkowników niepewnie działających systemów. Niemniej ważne dla utrzymania systemów w gotowości do działania w przypadku pożaru są regularne przeglądy i konserwacja.

Zdj. System ładowania w garażu z elektroniczną detekcją pożaru (SSP) i instalacją tryskaczową

Drugim istotnym elementem rekomendacji jest ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru. Skuteczność gaszenia wodą została potwierdzona zarówno w praktyce, jak i w testach laboratoryjnych. Chodzi przede wszystkim o obniżenie temperatury wokół płonącego pojazdu, co ogranicza rozprzestrzenianie się pożaru na sąsiednie samochody i elementy konstrukcyjne budynku. Najbardziej skuteczna jest zwykła woda, która powinna być dostępna w garażu. Najlepszym rozwiązaniem są stałe urządzenia gaśnicze (SUG), które automatycznie rozpoczynają podawanie środków gaśniczych w przypadku wykrycia podwyższonej temperatury, ognia lub zadymienia.

Podczas projektowania i budowy instalacji zasilającej stacje ładowania Wytyczne zalecają stosowanie dedykowanego wyłącznika awaryjnego stacji ładowania, jeśli w budynku nie ma przeciwpożarowego wyłącznika prądu (PWP). Ze względu na długotrwałe obciążenie obwodów zasilania stacji ładowania, wskazane jest użycie przewodów o odpowiednio dużym przekroju, aby zapewnić bezpieczeństwo pożarowe i zminimalizować spadki napięcia, co zmniejsza straty energii. Należy również stosować zalecane przez producentów stacji zabezpieczenia nadprądowe, różnicowo-prądowe oraz przeciwprzepięciowe, zgodnie z obowiązującymi w Polsce normami branżowymi.

Realizacja tych zaleceń nie wiąże się z wysokimi nakładami inwestycyjnymi. Wiele elementów już jest obecnych w garażach, a niektóre wymagają jedynie uzupełnienia. W wielu obiektach dostępna jest tradycyjna instalacja tryskaczowa, która jednak nie jest tak skuteczna, jak wysokociśnieniowa mgła wodna z wczesną detekcją elektroniczną pożaru. Wysokociśnieniowa mgła wodna jest efektywną metodą gaszenia samochodów elektrycznych, głównie ze względu na jej zdolność do szybkiego obniżania temperatury wokół pojazdu i ograniczania rozprzestrzeniania się ognia. Rozpylenie wody na bardzo drobne cząsteczki zwiększa absorpcję energii cieplnej z gorącego powietrza, co pozwala na szybsze i bardziej równomierne chłodzenie, pomagając zapobiec wzrostowi temperatury i ograniczyć ryzyko gwałtownego rozprzestrzeniania się pożaru.