Αφιέρωμα Ηλεκτροκίνηση: Από την υψηλή τάση και τις μπαταρίες έως τη διαχείριση πυρκαγιών, η ηλεκτροκίνηση φέρνει νέες προκλήσεις στην αντιμετώπιση συμβάντων
Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα αυξάνονται αριθμητικά και εξαπλώνονται γεωγραφικά στην Ελλάδα, όπως και σε όλο τον κόσμο. Συγχρόνως αυξάνονται και οι πιθανότητες να παρουσιαστούν συμβάντα που αντιμετωπίζονται καθημερινά με τα συμβατικά αυτοκίνητα, όπως τροχαία ατυχήματα, πυρκαγιές στα μη ηλεκτρικά συστήματα κίνησης (υπερθέρμανση φρένων, κακή λειτουργία της μπαταρίας του ηλεκτρικού συστήματος – μπαταρίας 12 ή 48 Volt), ακινητοποιήσεις (από μηχανικό πρόβλημα, από εξάντληση της μπαταρίας ή από πρόβλημα του οδηγού), καθώς και περιστατικά που αφορούν αποκλειστικά τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, όπως πυρκαγιές κατά τη διαδικασία φόρτισης (πρόβλημα στον σταθμό φόρτισης που επηρεάζει το όχημα), αστοχία της μπαταρίας κίνησης ή πρόβλημα στις καλωδιώσεις υψηλής τάσης.
Σύγκριση ασφάλειας ηλεκτρικών και συμβατικών αυτοκινήτων
Στα θέματα ασφάλειας, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα διαφέρουν από τα συμβατικά σε πέντε τομείς:
Έχουν μεγαλύτερο βάρος λόγω της μπαταρίας και, ως εκ τούτου, είναι περισσότερο ασταθή κατά την οδήγηση σε ολισθηρό οδόστρωμα.
Λόγω, όμως, της βαριάς μπαταρίας, η οποία είναι τοποθετημένη στο κάτω μέρος του αυτοκινήτου, έχουν χαμηλότερο κέντρο βάρους, με συνέπεια τη μεγαλύτερη ευστάθεια κατά την κίνηση στον δρόμο.
Έχουν όλη τη ροπή του κινητήρα διαθέσιμη από την πρώτη στιγμή της κίνησής τους,κι έτσι σε απότομες επιταχύνσεις μπορεί να εκτραπούν από την επιθυμητή πορεία.
Σε περίπτωση τροχαίου περιστατικού (ακινητοποίηση, ατύχημα ή δυστύχημα), η αντιμετώπισή του και κυρίως οι ενέργειες μετακίνησης του οχήματος ή/και απεγκλωβισμού του οδηγού και των επιβατών απαιτούν ειδικές γνώσεις και προσεκτικούς χειρισμούς, ώστε να αποφευχθούν δυσάρεστα αποτελέσματα για τους επιβαίνοντες αλλά και για τους διασώστες.
Τέλος, είναι πολύ πιο δύσκολο να πάρουν φωτιά, αλλά, όταν συμβεί αυτό, είναι πολύ πιο δυσχερής η διαχείριση του συμβάντος.
Ιδιαιτερότητες των ηλεκτρικών
Οι δύο τελευταίοι τομείς σχετίζονται με την τεχνολογία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων και ειδικότερα με τον κινητήρα, την μπαταρία και τις καλωδιώσεις μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας:
Ο ηλεκτροκινητήρας, εάν περιστραφεί κατά την αντίθετη φορά, λειτουργεί ως ηλεκτρογεννήτρια. Αυτό σημαίνει ότι ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν μπορεί να ρυμουλκηθεί ή να σπρωχτεί εάν οι κινητήριοι τροχοί του δεν ανασηκωθούν από το οδόστρωμα, ώστε να μην περιστρέφονται. Εάν δεν γίνει αυτό, οι κινητήριοι τροχοί θα περιστρέψουν τον κινητήρα ανάποδα και είτε θα τον καταστρέψουν (εάν υπάρχουν συστήματα αποκλεισμού της ενέργειας αυτής) είτε θα τον θέσουν σε λειτουργία ως γεννήτρια, τροφοδοτώντας με ενέργεια την μπαταρία και θέτοντας το όχημα σε μη ελεγχόμενη κίνηση.
Αυτό που ονομάζουμε «μπαταρία» στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα δεν έχει καμία σχέση με την μπαταρία των συμβατικών αυτοκινήτων ή με τις μπαταρίες που χρησιμοποιούμε στις φορητές συσκευές μας. Για την ακρίβεια, έχει ως βάση μικρά στοιχεία (cells), παρόμοια με τις μπαταρίες των συσκευών, τα οποία ομαδοποιούνται σε ομάδες/μονάδες (modules) και αυτές συνθέτουν την «μπαταρία» (pack) που βλέπουμε στα αυτοκίνητα. Ο αριθμός των στοιχείων κυμαίνεται περίπου από 6.000 μέχρι 9.000, ανάλογα με τον κατασκευαστή.
Πέρα από τη δομή αυτή για την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας, η μπαταρία περιλαμβάνει διαχωριστικά στοιχεία των μονάδων, κύκλωμα ψύξης των στοιχείων, προστατευτικά καλύμματα για τον περιορισμό των επιπτώσεων μιας σύγκρουσης ή άλλου ατυχήματος (διάτρηση, στρέβλωση, παραμόρφωση, σπάσιμο) και, κυρίως, αισθητήρες και καλωδιώσεις του Συστήματος Διαχείρισης της Μπαταρίας (BMS - Battery Management System), το οποίο παρακολουθεί και ελέγχει την κατάσταση (φόρτιση, εκφόρτιση, θερμοκρασία κ.ά.) και τη λειτουργία κάθε στοιχείου της μπαταρίας. Η όλη κατασκευή και λειτουργία της μπαταρίας είναι ευαίσθητη σε μη εξειδικευμένη παρέμβαση για τον έλεγχο ή την επισκευή/συντήρησή της, καθώς και στην ακρίβεια και στο εύρος λειτουργίας του BMS, το οποίο εξαρτάται από τον κατασκευαστή του αυτοκινήτου.
Συγκριτικά, οι μπαταρίες των συμβατικών αυτοκινήτων λειτουργούν από τα 12 μέχρι τα 48 Volt και στα σπίτια μας το ηλεκτρικό δίκτυο είναι στα 220 Volt. Είναι προφανές ότι τα 400 Volt είναι θανατηφόρα για τον άνθρωπο και, για τον λόγο αυτό, οι αυτοκινητοβιομηχανίες εγκαθιστούν ειδικούς αισθητήρες και αυτοματοποιημένα συστήματα διακοπής και απομόνωσης της μπαταρίας σε περίπτωση ατυχήματος (κάτι σαν την άμεση και αυτόματη ενεργοποίηση των αερόσακων).
Ωστόσο, λόγω της πιθανότητας να παραμείνει κάποια ποσότητα ενέργειας ή να αστοχήσουν τα συστήματα αυτόματης προστασίας, όλα τα αυτοκίνητα διαθέτουν και χειροκίνητο σύστημα διακοπής του ηλεκτρικού κυκλώματος, το οποίο πρέπει να ενεργοποιήσουν οι διασώστες. Κάθε αυτοκίνητο έχει σε εμφανή θέση τις πληροφορίες για το χειροκίνητο σύστημα, με σχήματα ή με κωδικό QR, ώστε να είναι άμεσα διαθέσιμες. Στις ΗΠΑ, η Εθνική Υπηρεσία Ασφάλειας Μεταφορών παρέχει ιστοσελίδα με ελεύθερη πρόσβαση στις σχετικές πληροφορίες για όλα σχεδόν τα μοντέλα της αγοράς, ώστε αυτές να είναι ευρύτερα αξιοποιήσιμες.
Οδικό συμβάν: ακινητοποίηση, σύγκρουση, πυρκαγιά
Αναφέρθηκε ήδη η διαχείριση περιστατικών ακινητοποίησης και σύγκρουσης ηλεκτρικού αυτοκινήτου στο δρόμο. Η πυρκαγιά/φωτιά σε ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι μια πολύ ιδιαίτερη περίπτωση:
Κατ’ αρχάς, ποιες μπορεί να είναι οι αιτίες ενός τέτοιου περιστατικού; Το πιο σοβαρό και δύσκολα διαχειρίσιμο συμβάν είναι η φωτιά στην μπαταρία. Αυτή μπορεί να προέλθει είτε από υπερθέρμανση ενός στοιχείου της μπαταρίας λόγω κακής ή προβληματικής λειτουργίας του BMS είτε από κατασκευαστική αστοχία (σπάνιο φαινόμενο), μη εξουσιοδοτημένη παρέμβαση στην μπαταρία (άνοιγμα και «επισκευή» της), αποκόλληση ή καταστροφή στοιχείων μετά από ισχυρή σύγκρουση και διάτρηση του περιβλήματός της. Τέλος, μπορεί να προκληθεί από εμφανείς καλωδιώσεις μετά από έκτακτο περιστατικό, εφόσον δεν έχει γίνει σωστή επιθεώρηση και, εάν απαιτείται, επισκευή τους.
Το επόμενο κρίσιμο θέμα είναι το πόσο συχνά συμβαίνουν πυρκαγιές σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Διεθνείς μελέτες, με τελευταία στοιχεία του 2024, αναφέρουν ότι, ανά 100.000 οχήματα, τα περιστατικά φωτιάς σε ηλεκτρικά ήταν 25, ενώ σε συμβατικά ήταν 1.530 (61 φορές συχνότερα) και σε επαναφορτιζόμενα υβριδικά 3.475 (139 φορές συχνότερα, λόγω της πολυπλοκότητας στην κατασκευή και στη συνδυαστική λειτουργία συμβατικής και ηλεκτρικής τεχνολογίας). Ωστόσο, όταν εκδηλώνεται φωτιά σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο, το περιστατικό λαμβάνει πολύ μεγάλη προβολή, λόγω της δύσκολης αντιμετώπισής του και των παράπλευρων κινδύνων για τον περιβάλλοντα χώρο.
Στάθμευση σε κλειστό χώρο
Πέρα από τη φωτιά στον δρόμο, παρόμοια περιστατικά συμβαίνουν και σε κλειστούς χώρους όπου σταθμεύουν ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Οι αιτίες μπορεί να είναι:
Κακή εγκατάσταση (μη εξουσιοδοτημένη) του σταθμού φόρτισης, βραχυκύκλωμα και μετάδοση της φωτιάς στο αυτοκίνητο.
Κακή λειτουργία του BMS, υπερθέρμανση ενός ή περισσότερων στοιχείων της μπαταρίας.
Μη εξουσιοδοτημένη επέμβαση στην μπαταρία και παρουσίαση προβλήματος αργότερα.
Παρ’ όλο που υπάρχει ευρωπαϊκή και εθνική υποχρέωση για κατ’ ελάχιστο 10% υποδομών φόρτισης ηλεκτρικών αυτοκινήτων επί του συνολικού αριθμού θέσεων στάθμευσης των στεγασμένων χώρων, δεν υπάρχει καμία οδηγία για μέτρα πυρασφάλειας και αντιμετώπισης περιστατικών φωτιάς.
Ως αποτέλεσμα, πολλά στεγασμένα πάρκινγκ είτε δεν δέχονται ηλεκτρικά αυτοκίνητα είτε τα στέλνουν στον τελευταίο όροφο (για υπέργειες εγκαταστάσεις), ώστε, εάν συμβεί περιστατικό φωτιάς, να ελαχιστοποιηθούν οι κίνδυνοι για τα άλλα οχήματα και για τη συνολική κατασκευή. Υπάρχουν επίσης περιστατικά κατά τα οποία συμβόλαια μηνιαίας στάθμευσης διακόπηκαν όταν οι ιδιοκτήτες απέκτησαν ηλεκτρικό αυτοκίνητο.
Το ερώτημα είναι: Γιατί υπάρχει αυτός ο φόβος για συμβάν φωτιάς σε ηλεκτρικό αυτοκίνητο; Οι αιτίες είναι τρεις:
Το λίθιο (κύριο συστατικό των μπαταριών), όταν καίγεται, φτάνει σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 1.000 °C.
Το γεγονός αυτό δημιουργεί συνθήκες εξάπλωσης της φωτιάς (thermal runaway propagation), λόγω της υπερθέρμανσης των στοιχείων που βρίσκονται δίπλα σ’ εκείνο από το οποίο αρχίζει η φωτιά, με συνέπεια να αναφλεγεί από ένα προβληματικό στοιχείο το σύνολο της μπαταρίας.
Λόγω αυτής της φυσικής διαδικασίας, όταν προκληθεί φωτιά, η προσπάθεια δεν είναι να σβήσει, αλλά να μειωθεί δραστικά η θερμοκρασία της μπαταρίας και του αυτοκινήτου. Επειδή, όπως προαναφέρθηκε, η μπαταρία αποτελεί ένα καλά σφραγισμένο και προστατευμένο κουτί, η επέμβαση στη φλεγόμενη μπαταρία είναι σαν να ρίχνουμε νερό στα κεραμίδια ενός σπιτιού όταν καίγεται ο ηλεκτρικός φούρνος στην κουζίνα του.
Για τον λόγο αυτό και για να μειωθεί η θερμοκρασία της μπαταρίας απαιτούνται μεγάλες ποσότητες νερού. Συγκριτικά, ενώ σε ένα συμβατικό αυτοκίνητο η φωτιά σβήνει με 4.000 λίτρα νερού, σε ένα ηλεκτρικό απαιτούνται 150.000 λίτρα. Επιπρόσθετα, η προσπάθεια μείωσης της θερμοκρασίας πρέπει να έχει και διάρκεια, ώστε να αποφευχθεί η επανέναρξη της φωτιάς – έχει καταγραφεί περιστατικό επανέναρξης έπειτα από 20 ώρες.
Οι παράπλευροι κίνδυνοι από μια φωτιά σε ηλεκτρικό αυτοκίνητο επικεντρώνονται στη μετάδοση της φωτιάς σε άλλα οχήματα, στην κτιριακή κατασκευή ή στο οχηματαγωγό πλοίο. Επίσης, αφορούν την εκτόξευση μεταλλικών και άλλων θραυσμάτων, καθώς ο υγρός ηλεκτρολύτης της φλεγόμενης μπαταρίας εκτονώνεται, δημιουργώντας εκρηκτικό περιβάλλον. Τέλος, με την καύση του ηλεκτρολύτη δημιουργούνται αέρια, όπως υδροφθόριο (HF), υδροκυάνιο (HCN), υδροχλώριο (HCl) και μονοξείδιο του άνθρακα (CO), τα οποία είναι επικίνδυνα για την ανθρώπινη υγεία.
Μέτρα αντιμετώπισης
Το πρώτο και πιο αποτελεσματικό μέτρο αντιμετώπισης της φωτιάς σε ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι η διαθεσιμότητα μεγάλων ποσοτήτων νερού. Ειδικά χημικά δεν είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά, λόγω της κατασκευής της μπαταρίας και της αδυναμίας προσέγγισης των φλεγόμενων στοιχείων της. Έτσι, στόχος είναι ο περιορισμός της θερμοκρασίας και η διατήρησή της, για σημαντικό χρονικό διάστημα, σε χαμηλά επίπεδα (γύρω στους 100 °C).
Ένα άλλο μέτρο είναι η χρήση ειδικών κουβερτών και η κάλυψη του φλεγόμενου αυτοκινήτου, ώστε να περιοριστεί η παροχή οξυγόνου (αέρα) και να περιοριστεί η φωτιά. Η κάλυψη πρέπει να διατηρηθεί για σημαντικό χρονικό διάστημα, ώστε να περιοριστεί η πιθανότητα επανέναρξης της φωτιάς.
Τέλος, στους στεγασμένους χώρους στάθμευσης, εκτός από τη διαθεσιμότητα μεγάλων ποσοτήτων νερού, πρέπει να εξασφαλίζεται καλός εξαερισμός για την απομάκρυνση των δηλητηριωδών αερίων. Επίσης, έχει επικρατήσει η δημιουργία πυράντοχων διαχωριστικών ανά δύο ή τρία αυτοκίνητα, ώστε, σε περίπτωση φωτιάς, να μένουν ανέπαφα τα άλλα οχήματα του χώρου.
Είναι προφανές ότι η εξάπλωση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων και οι θετικές συνέπειές τους για το φυσικό και αστικό περιβάλλον δεν είναι μια απλή μετάβαση από τη συμβατική τεχνολογία στην ηλεκτροκίνηση. Χρειάζονται νέοι κανονισμοί, καταρτισμένο προσωπικό και διαρκής ενημέρωση των χρηστών, ώστε να περιοριστούν δυσάρεστα αλλά αντιμετωπίσιμα περιστατικά.
20°
