Kan ha avdekket viktig funn om brann i elbiler

Trondheimsbaserte SP Fire Research har sjekket hvor brannfarlige elbiler er.

Slik så det ut da trondheimsbaserte SP Fire Research branntestet elbilbatteri. Video: SP Fire Research

Saken oppdateres.

- Norge er tidlig ute med å ta i bruk både elektriske biler og hybridbiler, og nå selges nesten 50 prosent av bilene med batteri. Vi har ikke kunnet lene oss på erfaring fra utlandet, og trenger mer kunnskap, sier sjefingeniør Jostein Grav i Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (DSB) til Adresseavisen.

Derfor har DSB satt i gang et større prosjekt for å øke kunnskapen om utfordringer med nye energibærere i kjøretøy.

I den forbindelse utførte trondheimsbaserte SP Fire Research to elbil-tester i Skien tidligere i år; en som skulle simulere en kollisjon, og en annen der batteriet til elbilen ble forsøkt påtent (se faktabokser for mer info om rapporten).

«Konklusjonene fra testene er at om battericeller knuses vil dette gi en elektrokjemisk reaksjon som etter noen minutter starter en bilbrann. Den andre testen viste at det er svært vanskelig å tenne på batteriet med en ytre varmekilde», skriver DSB på sine sider.

Tok fyr umiddelbart

For å simulere en påkjørsel bakfra i 70 kilometer i timen ble en elbil sluppet rett ned på asfalten fra en høyde på 20 meter (se video øverst i saken).

Like etter sammenstøtet begynte det å ryke kraftig fra batteriet, og etter om lag sju minutter kom det synlige flammer.

Bilen ble sluppet fra 20 meters høyde.  Foto: SP Fire Research

 

- I den første testen begynte batteriet å brenne på grunn av den kraftige kollisjonen, ved at battericeller ble deformert og kortsluttet, sier sivilingeniør Andreas Sæter Bøe i SP Fire Research.

Han understreker at siden batterier har ulik plassering, beskyttelse og kjemi i ulike biler, er ikke funnene nødvendigvis gjeldende for alle typer elbiler.

Bilen ble fylt med røyk umiddelbart etter sammenstøtet. Etter sju minutter begynte den å brenne.  Foto: SP Fire Research

- Basert på resultatet fra testen, er det ikke mulig å si på et generelt grunnlag at elbilbatterier vil antenne etter en kollisjon eller annen mekanisk påkjenning.

Ikke mulig å stoppe

I den andre testen var målet å antenne batteriet ved bruk av en ekstern varmekilde, for så å studere hvor mye vann som var nødvendig for å slukke brannen.

- Når en battericelle når en temperatur på mellom 130 og 250 grader, oppstår en kjemisk prosess («thermal runaway», se faktaboks) inne i batteriet. Den produserer store mengder varme og er ikke mulig å stoppe.

Varmen som produseres i en celle kan sette i gang «thermal runaway» i naboliggende celler, forklarer Bøe.

- Det som overrasket oss med den andre testen, var at selv en fullt utviklet bilbrann ikke var nok til å varme opp battericellene tilstrekkelig til at «thermal runaway» oppstod.

Batteriet i bilen i den andre testen begynte ikke å brenne.  Foto: SP Fire Research

 

Siden batteriet ikke begynte å brenne, fikk de ikke sjekket hvor mye vann man trenger i slukkingsarbeidet. I stedet kom de frem til et annet funn som kan ha betydning for hvordan man vurderer risikobildet i en parkeringskjeller.

- Når det ikke er noen feil eller skade på batteriet i utgangspunktet, skal det ganske mye varme til utenfra før «thermal runaway» blir initiert i battericellene. Bilprodusentene jobber mye med å gjøre bilene sikre, og batteriene i en moderne elbil er laget slik at brann i en battericelle ikke skal kunne spre seg til hele batteripakken.

- Prøv å slukke på vanlig måte

I rapporten skriver han at hvis resultatet kan reproduseres gjennom ytterligere testing, er det et viktig funn som innebærer at en ytre oppvarming generelt ikke starter «thermal runaway» og brann i elbilbatteriet.

En slik brann kan dermed slukkes med samme innsatsmetode og tidsforbruk som en brann i en bensin- eller dieselbil. Dette vil eksempelvis kunne ha betydning for vurdering av risiko ved elbiler i parkeringskjellere.

- Slike batteri består av mange battericeller som puttes inn i flere bokser, forklarer Jostein Grav i DSB. - Hvis det skjer en skade, er disse boksene laget slik at den skal begrenses og ikke spre seg videre. Mange av brannene vi ser, skyldes faktisk at plasten i bilen brenner, altså en standard bilbrann.  Foto: SP Fire Research

- Dersom en elbil brenner, vet man i utgangspunktet ikke om batteriet er involvert. Derfor er det verdt å forsøke å slukke på vanlig måte. Hvis batteriet brenner og brannen blusser opp gang på gang, vil dette kreve at brannmannskaper må kontrollere brannen over en lengre periode, sier Bøe.

- Ikke bekymret

DSB har ansvar for opplæring av alle nye brannfolk og brannbefal for å få dem opp på et visst nivå, mens lokalt brannvesen har ansvar for å finne ut hva de trenger av tiltak.

Testene som SP Fire Research utfører kan være med og påvirke hva som skal læres bort i fremtiden.

- Denne testen bekrefter vårt syn på at disse bilene bygges veldig sikkert av produsentene. Vi kan ikke si at testene har gjort oss bekymret, sier Grav.

- Ikke høyere risiko

Dette skriver DSB om testen på sine nettsider:

«Konklusjonene fra testene er at om battericeller knuses vil dette gi en elektrokjemisk reaksjon som etter noen minutter starter en bilbrann. Den andre testen viste at det er svært vanskelig å tenne på batteriet med en ytre varmekilde.

Det er derfor rimelig å anta at elbiler parkert i garasjeanlegg ikke representerer en høyere risiko for brann sammenliknet med konvensjonelle biler.».

- Det er ingen grunn til å tro at elbiler som står til lading vil øke denne risikoen så lenge ladesystemet er utført og vedlikeholdt etter DSBs regelverk, sier Grav på nettsiden.

Thermal runaway
  • Thermal runaway er en kjemisk reaksjon som produserer mye varme.
  • Reaksjonen oppstår når temperaturen i en battericelle kommer opp i 130 – 250 °C (avhengig av batterikjemi), og består av nedbryting av battericellens bestanddeler.
  • Reaksjonen fører i mange tilfeller til at battericellen begynner å brenne. Reaksjonen er svært vanskelig å stoppe.
  • Den vanligste måte å stoppe en brann der thermal runaway har oppstått innebærer å kjøle ned naboliggende celler slik at thermal runaway ikke initieres der.
Slik foregikk test 1
  • Testgjennomføringen var en del av en fagdag som Skien brann- og feievesen arrangerte. SP Fire Research sin deltakelse på fagdagen og rapporten ble utført på oppdrag fra DSB.
  • I test 1 var målet å simulere en kraftig kollisjon for å undersøke om batteriet i bilen ville begynne å brenne. Batteriet i bilene var av typen 26 kWh Li-ion-batteri med NMC-katode (nikkel, magnesium og kobolt).
  • Bilen ble sluppet i fritt fall fra 20 meter med bakenden pekende nedover. Dette skulle simulere en kraftig påkjørsel bakfra i cirka 70 kilometer i timen.
  • Bilen fikk brenne fritt, og maksimal temperatur på oversiden av batteripakken ble målt til cirka 900 grader mellom 18 og 35 minutter.
  • Resultatet fra testen viser at batteriet i en elbil kan ta fyr etter en kollisjon. Om kollisjonen vil føre til brann, og hvor lang tid dette eventuelt tar, avhenger av imidlertid av en rekke faktorer som energi i sammenstøtet, treffvinkel på batteriet og hvor godt batteriet er beskyttet.
  • At elbilbatteriet kan være varmt i lang tid etter at brannen er slukket, er noe bergingsmannskaper bør kjenne til når de skal ta hånd om elbilen etter en ulykke.
Slik foregikk test 2
  • I test 2 var målet å antenne batteriet ved bruk av en ekstern varmekilde. Deretter ville de studere hvor mye vann som er nødvendig for å slukke brannen.
  • Bilen ble varmet opp fra undersiden med en propanbrenner, like under der batteriet var plassert.
  • Bilen begynte å brenne etter ti minutter. Cirka tre minutter etter det, da det var fullt utviklet brann, startet man slukking.
  • Etter 30 sekunder og cirka 100 liter vann var brannen slukket. Brannen tok seg etter kort tid opp igjen, og etter ytterligere åtte minutter startet et nytt slukkingsforsøk.
  • Dette varte i fire minutter og det ble brukt 550 liter vann. Etter å ha studert temperaturmålingene, konkluderte de involverte med at batteriet ikke var involvert i brannen. Man kan dermed ikke konkludere med hvor mye vann som kreves.
  • Resultatet er likevel interessant, skriver artikkelforfatteren, siden det viser at selv en fullt utviklet brann i en elbil ikke nødvendigvis fører til at batteriet begynner å brenne.
  • Kilde: SP Fire Research
På forsiden nå