Sa ubrzanim razvojem elektromobilnosti i sve većim prisustvom električnih vozila (EV) na našim putevima, postavlja se pitanje njihove sigurnosti, posebno u kontekstu rizika od požara. U javnosti se često mogu čuti tvrdnje i dileme o tome da li su električna vozila sklonija zapaljenju u odnosu na konvencionalne automobile sa motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem (SUS). Međutim, dostupni podaci i relevantna istraživanja demantuju uvriježeno mišljenje da su električna vozila podložnija požarima od benzinskih i hibridnih automobila.
Prema podacima Nacionalnog odbora za bezbjednost saobraćaja u SAD (National Transportation Safety Board – NTSB), kao i Zavoda za statistiku saobraćaja (Bureau of Transportation Statistics BTS), hibridna vozila imaju najveću stopu požara, sa 3.474,5 požara na 100.000 prodatih vozila, dok kod benzinskih vozila ta stopa iznosi 1.529,9 požara na 100.000 prodatih vozila. Električna vozila imaju ubjedljivo najmanju stopu požara, sa samo 25,1 požarom na 100.000 prodatih vozila. Ukupni broj požara prati isti trend – dok su benzinska i hibridna vozila odgovorna za desetine hiljada požara godišnje, kod električnih vozila taj broj je zanemarljiv.
Iako su požari električnih vozila specifični zbog načina gašenja i emisije određenih toksičnih gasova, statistički podaci pokazuju da je njihov ukupan broj značajno manji nego kod klasičnih vozila. Povećana medijska pažnja i dramatične slike zapaljenih električnih vozila doprinose percepciji da su EV sklonija požarima, iako dostupne analize jasno pokazuju suprotno.
Kako bismo razjasnili ove nedoumice i dobili stručne odgovore na ključna pitanja vezana za zapaljivost i sigurnosne aspekte električnih vozila, razgovarali smo sa profesorom Milanom Šekularcem sa Mašinskog fakulteta Univerziteta Crne Gore. Njegovo znanje i iskustvo pomogli su nam da objektivno sagledamo ovu temu i analiziramo stvarne rizike utemeljene na naučnim činjenicama.
Koje su pozitivne, a koje negativne strane električnih vozila?
Iako bi na ovo pitanje vjerovatno preciznije odgovorile kolege sa katedre za motore i vozila, kao i za saobraćaj, rado ću iznijeti svoj skromni pogled na ovu temu.
Jedna od ključnih prednosti električnih vozila ogleda se u mogućnosti korišćenja različitih izvora primarne energije za njihovu propulziju. Za proizvodnju električne energije mogu se koristiti fosilna goriva poput uglja, naftnih derivata i biomase, ali i obnovljivi izvori poput sunca i vjetra. Međutim, aktuelne energetske politike snažno favorizuju obnovljive izvore energije, dok istovremeno stigmatizuju upotrebu fosilnih goriva pod obrazloženjem navodne redukcije efekata staklene bašte. Električna vozila doprinose i smanjenju zagađenja vazduha u urbanim sredinama, jer se emisije iz sagorijevanja goriva ne stvaraju u samom gradu, već se premještaju na lokacije elektrana koje proizvode struju za njihovo napajanje. Ova preraspodjela može imati pozitivan efekat na kvalitet vazduha u velikim gradovima, gdje je saobraćaj jedan od glavnih izvora zagađenja.
Električna vozila doprinose i smanjenju zagađenja vazduha u urbanim sredinama, jer se emisije iz sagorijevanja goriva ne stvaraju u samom gradu, već se premještaju na lokacije elektrana koje proizvode struju za njihovo napajanje. Ova preraspodjela može imati pozitivan efekat na kvalitet vazduha u velikim gradovima, gdje je saobraćaj jedan od glavnih izvora zagađenja.
Ipak, prelazak na električna vozila donosi i značajne infrastrukturne izazove. Elektroenergetski sistemi u mnogim državama nisu projektovani da podnesu dodatno opterećenje koje dolazi s masovnijom upotrebom električnih vozila. Primjer takvih izazova već se može vidjeti u Kaliforniji, gdje ljeti dolazi do vršnih opterećenja u potrošnji električne energije, što može dovesti do problema u napajanju. Dodatno, izgradnja infrastrukture za punjenje električnih vozila, vrijeme potrebno za punjenje baterija i ograničen domet vozila pri jednom punjenju i dalje su faktori koji usporavaju njihovu širu primjenu.
Jedan od ozbiljnijih problema koji se često ističe jeste rizik od požara. Električna vozila, u slučaju zapaljenja, mogu emitovati toksične polutante, a njihovo gašenje je značajno otežano u odnosu na požare konvencionalnih automobila.
Sa ekonomske strane, električna vozila su i dalje relativno skupa, dok je radni vijek baterija ograničen. Njihova zamjena, kao i proces reciklaže, predstavljaju dodatne finansijske i logističke izazove. Sve ove činjenice ukazuju na to da, iako električna vozila nude niz prednosti, njihov širi prihvat zavisi od daljeg razvoja tehnologije, energetske infrastrukture i ekonomskih faktora.
Kako reagovati u slučaju da se električno vozilo zapali u tunelu?
Reagovanje ventilacionog sistema saobraćajnog tunela upravljano je automatskim sistemom regulacije. U Crnoj Gori su za sada prisutni isključivo sistemi podužne ventilacije koji se sastoje od ventilatora montiranih za svod tunela. U izuzetnim slučajevima (meteo uslovi, saobraćajno zagušenje u jednom dijelu tunela, i dr.) moguća je intervencija komandnog centra odnosno vatrogasne ekipe u smislu načina rada ventilacije (smjera i intenziteta).
Specifičnost električnog vozila kao izvora požara je otežano gašenje požara, za šta je po pravilu potrebna izuzetno velika količina vode.
Reagovanje sistema ventilacije u slučaju požara električnog vozila nije drugačije u odnosu na neko drugo vozilo odnosno teret. Specifičnost električnog vozila kao izvora požara je otežano gašenje požara, za šta je po pravilu potrebna izuzetno velika količina vode. Specifičan je i karakter tog požara u smislu vremenske raspodjele toplotne moći vatre dok maksimumi, kod putničkih automobila, nisu značajno veći. Takođe, karakteriše ga povišena emisija određenih toksičnih supstanci u vazduh u tunelu.
Do zapaljenja vozila može doći iz dvije vrste razloga: tehnički kvar (na vozilu ili na bateriji), ili saobraćajni udes (kada širenje vatre kreće sa drugog vozila, ili kada je vatra potekla sa baterije električnog vozila usljed oštećenja).
Kakav uticaj na okolinu imaju baterije EV kod kojih je došlo do zapaljenja?
Razlikuju se 3 faze u požaru električne baterije vozila: 1. Početna (anodna reakcija sa elektrolitom), 2. Katodna reakcija sa elektrolitom (iznad 180oC), 3. Sagorijevanje elektrolita (samozapaljenje) iznad 450oC („thermal runaway“ baterije). U odnosu na akumuliranu električnu energiju baterije u trenutku zapaljenja, ukupna oslobođena energija zapaljenjem može biti veća za faktor 7 do 13 puta.
Osnovni polutanti su slični kao kod klasičnih vozila na motore SUS: ugljen-monoskid (CO), ugljen-dioksid (CO2) i hlorovodonična kiselina (HCl). Međutim polutanti kao što su: fluorovodonična kiselina (HF), i neki metali (litijum, mangan, kobalt), su znatno visočijih emisija kod požara električnih vozila.
Istraživanjima je usvojeno da je red veličine povećanja toplotne snage požara EV, u odnosu na konvencionalno sa motorom SUS sličnih karakteristika, oko 10% iako su kratkotrajni ‘pikovi’ znatno visočiji. Odnosno važi generalna veza: HRR(kW)=1.56 E0.67 gdje su HRR toplotna moć požara u kW, dok je sa E označena električna energija u Wh. Dakle, približno govoreći, bateriji sa 100 kWh odgovara maksimalna toplotna snaga požara od 3.5 MW.
Osnovni polutanti su slični kao kod klasičnih vozila na motore SUS: ugljen-monoskid (CO), ugljen-dioksid (CO2) i hlorovodonična kiselina (HCl). Međutim polutanti kao što su: fluorovodonična kiselina (HF), i neki metali (litijum, mangan, kobalt), su znatno visočijih emisija kod požara električnih vozila. Izvor HF u emisiji je dvojak: baterija (veći dio) i rashladni fluid. Emisija HF značajno zavisi od hemije same baterije i nivoa napunjenosti baterije u trenutku zapaljenja (SOC – status of charge), gdje nižim vrijednostima SOC odgovara jača emisija HF.
Mjerenja kod požara putničkog električnog automobila (80kWh) u tunelu, realizovana u Austriji, daju podatke da je koncentracija HF u tunelu nizvodno (u smjeru strujanja) od mjesta požara dostizala maksimume od 38 mg/m3 na visini 6.4m od kolovoza dok je u visini čovjeka ono oko 3x manja. Slično je sa koncentracijom nikla koja dostiže maksimum od oko 29 mg/m3 (zahtjevi za radne uslove: max. 2mg/m3 tokom 15min). Treba napomenuti da su ove koncentracije mjerene u uslovima kontrole smjera kretanja dima radom ventilacije koja usmjerava struju svježeg vazduha minimalnom potrebnom brzinom da se gasovi usmjere u smjer rada ventilacije (oko 3+ m/s), tj. dalje od prisutnog osoblja/putnika. U slučaju požara u tunelu dvosmjernog saobraćaja, ili pri požaru u tunelu jednosmjernog saobraćaja a kada se primjenjuje austrijska smjernica o ‘smirenoj struji’, te su brzine u tunelu tada reda veličine 1-2 m/s mogu se očekivati znatno veće koncentracije polutanata tokom trajanja procesa evakuacije. Međutim, za sada se smatra, kada su putnička električna vozila u pitanju, da se ne očekuje značajniji hazard po korisnike tunela. Relevantni rezultati za veća (teretna) vozila za sada nisu dostupni.
Po završetku pomenute faze evakuacije putnika (cca 15min od detekcije požara), slijedi faza gašenja, tj uključuje se ventilacija u smjer po želji vatrogasne ekipe čime se razređuju polutanti, obara maksimalna temperatura u zoni mjesta požara, gasovi usmjeravaju u smjer od vatrogasne ekipe ka suprotnom portalu tunela a vatrogasnoj ekipi omogućava pristup mjestu požara.
Kakva je situacija u slučaju da se vozilo prevozi trajektom?
Povoljan aspekt u odnosu na tunel je što se požar odvija u otvorenoj atmosferi te polutanti imaju prostor da idu u vis. Međutim, požari električnih vozila imaju violentan karakter gdje dolazi do prenošenja vatre na okolinu ili zapaljenja vozila u blizini.
Gdje god se desio požar, za sada se kao najefikasniji metod gašenja smatra direktno ubrizgavanje vode u kućište baterije. Ovo nije tehnički jednostavno ni uvijek moguće. U svakom slučaju gašenje požara EV vodom se smatra preporučenom metodom.
Ono što je izuzetno nepovoljno je količina vode potrebna da se uspješno ugasi požar baterije električnog vozila. Po određenim studijama smatra se da je ta količina reda veličine do čak 40 puta veća od količine vode potrebne za gašenje konvencionalnog putničkog automobila. Trenutne procjene idu do čak oko 150 m3 vode za određene modele putničkih električnih vozila.
Prof. dr Milan Šekularac predaje na Mašinskom fakultetu Univerziteta Crne Gore, gdje je angažovan u nastavi i naučno-istraživačkim projektima iz oblasti energetike. Njegova istraživačka ekspertiza obuhvata mehaniku fluida, prenos toplote i mase, reaktivna strujanja i požare, a posebno se bavi analizom ventilacionih sistema u tunelima i eksperimentalnim ispitivanjem požarnih scenarija. Kao Fulbrajt stipendista, usavršavao se na Univerzitetu Stenford, a njegovo bogato akademsko i istraživačko iskustvo čini ga relevantnim sagovornikom u analizi sigurnosnih aspekata električnih vozila.
Milena Vuković
Jasmin Murić
