Testing the Fire Safety of Electric Vehicles

• Autorzy: Majka Ilona , Zboina Jacek

Identyfikatory

DOI

10.12845/sft.62.2.2023.5

Warianty tytułu

PL

Badania bezpieczeństwa pożarowego pojazdów elektrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aim: The aim of the article is to discuss, using literature on the subject, the results of scientific research and fire tests devoted to lithium-ion batteries and electric-powered vehicles, as well as various methods and techniques for extinguishing them. The presentation of these issues is important in terms of identifying the hazards present in construction objects where electric vehicles are parked and charged, as well as conducting effective and safe rescue operations during incidents involving them. Introduction: The development of electromobility, including the growing number of electric vehicles, poses new challenges for fire protection, both in the context of conducting rescue operations and the safety of parking and charging these vehicles at construction objects. Fires on lithium-ion batteries used in electric vehicles follow a different pattern than fires on conventional energy sources. This includes the causes of their origin, the course and methods of extinguishing them, as well as the dangers to those in their zone, including from the toxic products of combustion that are emitted. Consideration of the occurrence of these risks is particularly important in underground infrastructure, where firefighting is more difficult and the ability to eliminate the toxic products is limited. The article discusses the results of scientific research and fire tests involving lithium-ion batteries and electric vehicles, taking into account different methods and techniques for extinguishing them, conducted in Germany, Austria, Switzerland, Sweden, South Korea, the United States of America and Poland, among others. Methodology: The authors prepared the article based on a review and analysis of the results of scientific and experimental research, as well as on the literature. Conclusions: The growing number of electric vehicles increases the likelihood of accidents and fires involving them. This poses a challenge for rescue operations involving the vehicles mentioned above. An analysis of the literature on the subject leads to the conclusion that the catalogue of risks during rescue operations involving electric vehicles is different from that of conventionally powered vehicles. These risks require research, analysis, evaluation and validation.

PL

Cel: Celem artykułu jest omówienie – z wykorzystaniem literatury przedmiotu – wyników badań naukowych i testów pożarowych poświęconych bateriom litowo-jonowym oraz pojazdom z napędem elektrycznym, a także różnym metodom i technikom ich gaszenia. Przedstawienie tych zagadnień jest istotne z punktu widzenia identyfikacji zagrożeń występujących w obiektach budowlanych, w których parkowane i ładowane są pojazdy elektryczne, a także prowadzenia skutecznych i bezpiecznych działań ratowniczych podczas zdarzeń z ich udziałem. Wprowadzenie: Rozwój elektromobilności, w tym rosnąca liczba pojazdów elektrycznych, stawia przed ochroną przeciwpożarową nowe wyzwania, zarówno w kontekście prowadzenia działań ratowniczych, jak i bezpieczeństwa parkowania i ładowania tych pojazdów w obiektach budowlanych. Pożary baterii litowo-jonowych stosowanych w pojazdach elektrycznych przebiegają inaczej niż pożary konwencjonalnych źródeł energii. Dotyczy to przyczyn ich powstania, przebiegu i metod gaszenia oraz zagrożeń dla osób przebywających w ich strefie, m.in. ze strony wydzielających się toksycznych produktów spalania. Rozważenie wystąpienia tych zagrożeń jest szczególnie istotne w podziemnej infrastrukturze, gdzie gaszenie pożarów jest trudniejsze, a możliwości eliminowania toksycznych produktów spalania są ograniczone. W artykule omówiono wyniki badań naukowych i testów pożarowych z udziałem baterii litowo-jonowych oraz pojazdów elektrycznych, uwzględniających różne metody i techniki ich gaszenia, prowadzonych m.in. w Niemczech, Austrii, Szwajcarii, Szwecji, Korei Południowej, Stanach Zjednoczonych Ameryki oraz Polsce. Metodologia: Autorzy opracowali artykuł, opierając się na przeglądzie i analizie wyników badań naukowych, eksperymentalnych, a także na literaturze przedmiotu. Wnioski: Rosnąca liczba pojazdów elektrycznych zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia wypadków i pożarów z ich udziałem. Stanowi to wyzwanie w zakresie działań ratowniczych prowadzonych z udziałem pojazdów, o których mowa powyżej. Analiza literatury przedmiotu prowadzi do wniosku, iż katalog zagrożeń podczas prowadzenia działań ratowniczych z udziałem pojazdów elektrycznych jest inny niż w przypadku pojazdów z napędem konwencjonalnym. Zagrożenia te wymagają badań, analizy, oceny i walidacji. Na podstawie przeprowadzonej analizy dostępnych wyników badań naukowych, danych empirycznych i rzeczywistych zdarzeń można stwierdzić, iż w porównaniu z pożarami pojazdów spalinowych pożary pojazdów elektrycznych mają inną dynamikę rozwoju i mogą w związku z tym stanowić inne, nieznane dotąd strażakom zagrożenia.

Słowa kluczowe

EN

fire safety; fire protection; electric vehicles; lithium-ion battery; rescue operations

PL

bezpieczeństwo pożarowe; ochrona przeciwpożarowa; pojazdy z napędem elektrycznym; bateria litowo-jonowa; działania ratownicze

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Safety & Fire Technology
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 62, iss. 2
• Strony: 86--111
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Majka Ilona

• Scientific and Research Centre for Fire Protection – National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0001-6705-7165

autor

Zboina Jacek

• Scientific and Research Centre for Fire Protection – National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0002-9436-5830

Bibliografia

• [1] Kang S., Kwon M., Choi J.Y., Choi S., Full-scale fire testing of battery electric vehicles, „Applied Energy” 2023, Vol. 332, 120497.
• [2] https://wysokienapiecie.pl/krotkie-spiecie/pspa-pzpm-liczba-rejestracji-aut-osobowych-z- wtyczk-wzros-a-o-39-r-r--i-ix-2023/ [dostęp: 03.11.2023].
• [3] Zboina J., Kielin J., Bugaj G., Zalech J., Bąk D., Działania ratowniczo-gaśnicze podczas zdarzeń z udziałem pojazdów z napędem alternatywnym. Pojazdy elektryczne, SFT Vol. 60 Issue 2, 2022, 8–40.
• [4] Kielin J., Kołodziejczyk T., Majka I., Tępiński J., Zboina J., Prowadzenie działań ratowniczych podczas zdarzeń z udziałem pojazdów z napędem elektrycznym, Wydawnictwo CNBOP-PIB, Józefów 2023.
• [5] Ustawa z dnia 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych (Dz.U. 2023 poz. 875 z późn. zm.).
• [6] https://www.suveren-nec.info/suveren-brandversuche/ [dostęp: 25.10.2023].
• [7] Kutschenreuter M., Feltmann A., Usner T., Leismann F., Brandschutz in Tunnelanlagen bei Fahrzeugen mit neuen Energieträgern (NET): Erste Erkenntnisse aus Realbrandversuchen, Forschung + Praxis 53, STUVA-Tagung 2019 in Frankfurt am Main, 2019, 392–397.
• [8] Kutschenreuter M., Klüh S., Lakkonen M., Rothe R., Leismann F., How electric verhicles change the fire safety design in underground structures, Ninth International Symposium on Tunnel Safety and Security, Munich, Germany, March 11–13, 2020, 405–418.
• [9] Kutschenreuter M., Klüh S., Fast L., Lakkonen M., Rothe R., Leismann F., Fire Safety of Lithium-Ion Traction Batteries, International Conference on Fires in Vehicles (FIVE), 2020.
• [10] Technischer Bericht vfdb TB 04-01 Leitfaden Ingenieurmethoden des Brandschutzes, Vorversion 01, Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes e. V. (vfdb), 2020.
• [11] IFAB Ingenieure für angewandte Brandschutzforschung GmbH, Fire Protection Guideline for Car Parks, Version: 2.0, February 2023.
• [12] Hynynen J., Willstrand O., Environmental Impact of Combustion Gases and Water Run-offs from Electric Vehicle Fires Full-scale fire tests of electric- and internal combustion engine vehicles w: Book of abstracts Nordic Fire & Safety Days, A. Dederichs (red.), RISE Research Institutes of Sweden, Goteborg 2022, 44.
• [13] Mellert L.D., Welte U., Tuchschmid M., Held M., Hermann M., Kompatscher M., Tesson M., Nachef L., Risk minimisation of electric vehicle fires in underground traffic infrastructures, Federal Department of the Environment, Transport, Energy and Communications DETEC, 2020.
• [14] Held M., Tuchschmid M., Zennegg M., Figi R., Schreiner C., Mellert D. L., Welte U., Kompatscher M, Hermann M., Nachef L., Thermal runaway and fire of electric vehicle lithium-ion battery and contamination of infrastructure facility, „Renewable and Sustainable Energy Reviews” 2022, Vol. 165, 112474.
• [15] Sturm P.J., Fößleitner P., Fruhwirt D., Heindl S., Kohl B., Heger O., Galler R., Wenighofer R., Krausbar S., BRAFA Brandauswirkungen von Fahrzeugen mit alternativen Antriebssystemen, 2021.
• [16] Sturm P., Föβleitner P., Fruhwirt D., Galler R., Wenighofer R., Heindl S.F., Krausbar S., Heger O., Fire tests with lithium-ion battery electric vehicles in road tunnels, „Fire Safety Journal” 2022, Vol.134, 103695.
• [17] Boehmer H., Olenick S., Klassen M., Modern vehicle fire hazards, Fire Protection Research Foundation, Columbia, Maryland, USA, 2020.
• [18] Boehmer H.R., Klassen M.S., Olenick S.M., Fire Hazard Analysis of Modern Vehicles in Parking Facilities, „Fire Technology” 2021, Vol. 57, 2097–2127.
• [19] Boehmer H., Klassen M., Olenick S., Modern Vehicle Hazards in Parking Structures and Vehicle Carriers, Fire Protection Research Foundation, 2020.
• [20] Watanabe N., Sugawa O., Suwa T., Ogawa Y., Hiramatsu M., Tomonori H., Miyanoto H., Okamoto K., Honma M., Comparison of fire behaviors of an electric-battery-powered vehicle and gasoline-powered vehicle in a real-scale fire test, Proceedings from 2nd International Conference on Fires in Vehicles – FIVE 2012, Chicago, USA, September 27–28, 2012,195-205.
• [21] Lam C., MacNeil D., Kroeker R., Lougheed G., Lalime G., Full-Scale Fire Testing of Electric and Internal Combustion Engine and Vehicles, Proceedings from 2th International Conference on Fire in Vehicles, October 5–6, 2016, Baltimore, USA, 2016, 95–106.
• [22] Lecocq A., Bertana M., Marlair G., Comparison of the fire consequences of an electric vehicle and an internal combustion engine vehicle, 2014.
• [23] Truchot B., Marlair G., Shall we consider new design fire scenarios in tunnel fires studies to take account of fast development of electro mobility?, Proceedings of the Second International Conference on Fires in Vehicles, September 27–28, 2012, Chicago, USA, 2012, 319–322.
• [24] Li Y., Spearpoint M., Analysis of vehicle fire statistics in New Zealand parking building, „Fire Technology” 2007, Vol. 43, No. 2, 93–106.
• [25] Fire spread in car parks BD2552, BRE, 2010.
• [26] Babrauskas V., Heat Release Rates, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, ed. 3, 3–1-3–37, 2002.
• [27] Pietrzak M., Bąk D., Twardowski M., Majka I., Chmiel M., Zboina J., Raport z I Międzynarodowej Konferencji Naukowej „Bezpieczeństwo pożarowe instalacji fotowoltaicznych, magazynów energii, pojazdów elektrycznych, ich punktów i stacji ładowania, rozwiązań inteligentnego domu”. Wnioski i rekomendacje, Wydawnictwo CNBOP-PIB, Józefów 2023.
• [28] Książkiewicz P., Marcinów B., Mroczko G., Zboina J., Płachtą w cztery koła, „Przegląd Pożarniczy” 2023, 6, 27–29.
• [29] LVS 1071:2022 Car fire blankets.
• [30] Mortka P., Badania prototypowe płacht, referat I Międzynarodowej Konferencji Naukowej pt. „Bezpieczeństwo pożarowe instalacji fotowoltaicznych, magazynów energii, pojazdów elektrycznych, ich punktów i stacji ładowania, rozwiązań inteligentnego domu”, CNBOP-PIB, Józefów 2023.
• [31] https://motoryzacja.interia.pl/raport-samochody-elektryczne/news-pozary-samochodow-elektrycznych-to-plaga-raporty-strazakow-n,nId,7108936 [dostęp: 17.11.2023].
• [32] KG PSP, Standardowe zasady postępowania podczas zdarzeń z samochodami z napędem elektrycznym oraz hybrydowym, wydanie drugie, Warszawa 2023.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).