Почему горящий электромобиль трудно потушить, объяснили эксперты

Пожарным бывает чрезвычайно трудно потушить сильное пламя. И вот почему.

Фото из открытых источников

В 23:30 вечера в субботу, 17 апреля, недалеко от Хьюстона (США) Tesla Model S 2019 года выскочила на дорогу и столкнулась с деревом. СМИ сообщали, что, момент аварии, похоже, за рулем электромобиля никого не было. Тела двух мужчин находились внутри, один на пассажирском сиденье, а другой на заднем сиденье автомобиля, что позволяет предположить, что они использовали автопилот с автономным управлением.

В отчетах был отмечен еще один интересный факт: когда прибыли спасатели и попытались потушить огонь, он продолжал разгораться, непрерывно горя более четырех часов, несмотря на использование почти 30 000 галлонов воды для его тушения.

Давно известно, что высоковольтные литий-ионные аккумуляторы, используемые в электромобилях, могут быть опасными. Дело в том, что почти все литий-ионные аккумуляторы могут взрываться или гореть. Пять лет назад Samsung пришлось отозвать около миллиона своих новых телефонов Galaxy Note 7, потому что некоторые из них перегревались или загорались. В 2016 году было обнаружено, что Amazon продает неисправные аккумуляторы, которые иногда тоже загораются. Однако проблема с батареями для электромобилей (EV) заключается в том, что они содержат гораздо больше накопленной энергии, чем батарея в сотовом телефоне.

«Аккумулятор в Tesla состоит из большого количества отдельных элементов», - говорит вышедший на пенсию профессор-исследователь из Центра технологий возобновляемых источников энергии К.М. Абрахам.

«В нормальных условиях они безопасны. Но если вы закорачиваете ячейку, энергия высвобождается за очень короткое время. Это была довольно серьезная авария, и тысячи ячеек, вероятно, сгорели одновременно, что выделило много тепла».

В одном случае в Лос-Анджелесе в 2018 году Tesla Model S загорелась, стоя в пробке. Огонь вырвался из спущенного колеса. В заявлении Тесла назвал это «чрезвычайно необычным явлением».

Ссылаясь на данные Федерального управления автомобильных дорог США, Tesla утверждает, что у автомобилей с бензиновым двигателем примерно в 11 раз больше шансов загореться, чем у одного из его собственных автомобилей. Компания использует показатель «пожаров на 1 миллиард пройденных миль» и говорит, что за период с 2012 по 2020 год на каждые 205 миллионов пройденных миль приходилось примерно одно возгорание транспортного средства.

Эксперты сходятся во мнении, что электромобили загораются реже, чем автомобили с бензиновым двигателем, но продолжительность и интенсивность пожаров из-за внедрения литий-ионных аккумуляторных систем могут значительно затруднить тушение пожаров в электромобилях.

«Внутри аккумулятора электромобиля хранится много энергии, и ее нужно извлекать контролируемым образом», - говорит Абрахам. «Когда этого не происходит, вы можете получить очень горючую реакцию. Это похоже на то, что происходит в аду, если вы можете себе представить, что происходит в аду».

Абрахам объяснил, что вода, если ее использовать экономно, может фактически усугубить возгорание литиевой батареи, действуя как проводник. Для этого необходимо либо большое количество воды, либо даже порошкообразный графит, чего нет под рукой у большинства пожарных служб.

Фото из открытых источников

Tesla выпустила руководство для экстренных служб, чтобы помочь пожарным лучше противостоять возгоранию аккумуляторов в своих автомобилях, а его официальное руководство для Model 3, например, включает использование «большого количества воды», углекислого газа или «сухих химикатов», и оно предостерегает от «использования пены».

Аккумулятор в Tesla Model S содержит 7104 литий-ионных аккумуляторных элемента в 16 модулях. Каждая ячейка состоит из анода, катода, сепаратора и жидкого электролита. Анод и катод хранят литий, а электролит переносит триллионы заряженных ионов лития взад и вперед через сепаратор. Но жидкий электролит легко воспламеняется, и когда литий-ионный аккумулятор подвергается сильному нагреву или серьезно поврежден в результате аварии, результатом может быть внутреннее короткое замыкание, приводящее к явлению, называемому тепловым разгоном.

По сути, это неконтролируемая каскадная петля бурных химических реакций, которая выделяет огромное количество энергии. Согласно исследованию NTSB 2020 года о пожарах электромобилей, большинство инцидентов вызвано тепловым разрядом поврежденной батареи.

Инновация, которая, по словам ученых, может усовершенствовать литиевые батареи, сделав их почти такими же безопасными, как батарейки типа АА в вашем фонарике, - это твердотельный электролит. Одна компания, которая заявляет, что разрабатывает такую батарею, - QuantumScape в Силиконовой долине. Тем не менее, фирма постоянно скрывает свою батарею, публикуя только ограниченные данные и пока не выпуская коммерческого продукта.

Некоторые по-прежнему скептически относятся к тому, что технология оправдает свои обещания.

Эксперты говорят, что необходимы дополнительные исследования и испытания, чтобы найти лучшие, менее легковоспламеняющиеся материалы, а также новые инженерные достижения, которые могут уменьшить быстрое распространение тепловой реакции.

«Литий-ионная технология все еще относительно нова», - говорит Джошуа Лэмб, главный исследователь в лаборатории тестирования аккумуляторов Sandia National Laboratories. «Чего у нас нет в технологии аккумуляторов, так это более 100 лет работы с ними, чтобы точно знать, каковы опасности».