Methods Used to Extinguish Fires in Electric Vehicles

• Autorzy: Lesiak Piotr , Pietrzela Dariusz , Mortka Piotr

Identyfikatory

DOI

10.12845/sft.58.2.2021.3

Warianty tytułu

PL

Metody gaśnicze stosowane do gaszenia pożarów samochodów elektrycznych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Aim: The aim of the article is to present the current state of knowledge regarding the possibility of suppressing or effectively extinguishing fires of electric vehicle. Due to the growing popularity of means of transport powered by electric batteries, the problem of emerging fires and their effects is becoming recognizable. Due to the possible violent process of combustion of lithium-ion batteries (hereinafter referred to as Li-Ion batteries), a fire in a vehicle may lead to a wide range of property damage. For at least a decade, intensive efforts have been made to develop appropriate methods to allow firefighters to deal with the problem of fires of electric vehicles. These activities were directed, among others, at new fire extinguishing/suppression techniques, innovative extinguishing agents and methods of their application. Introduction: Taking into account the current global trends in changing the method of powering vehicles from fossil fuels into electricity, the occurrence of such events should be expected to intensify. The authors systematize the issue by analysing the literature on fires, Li-Ion batteries being a critical element that may initiate a fire. The adopted and practiced methods of extinguishing/suppressing a fire as well as the used extinguishing agents were also analysed. The publication may be an element helpful in selecting the most optimal fire extinguishing method of the electric energy storage unit in a vehicle. Methodology: The review of the current state of knowledge was made based on publications on the fire characteristics of Li-Ion batteries, as well as works and research projects in the field of extinguishing methods and the effectiveness of various extinguishing agents. In addition, the procedures used by the emergency services and selected real events were analysed. Conclusions: Fires of Li-Ion batteries are a relatively new and growing phenomenon. Fires in fully or partially electric vehicles are much more difficult to fully extinguish compared to fires in vehicles with internal combustion engines. So far, no effective method has been developed that would allow a fire to be extinguished in a short time. Activities in this area focus on minimizing the effects. There is still a need to look for new technical and tactical solutions in order to optimize the procedures leading to more effective activities of the services in this type of incidents.

PL

Cel: Celem artykułu jest przedstawienie aktualnego stanu wiedzy w zakresie możliwości tłumienia lub skutecznego ugaszenia pożarów pojazdów elektrycznych. Z uwagi na wzrost popularności środków transportu zasilanych z akumulatorów elektrycznych, rozpoznawalna staje się problematyka pojawiających się pożarów i ich skutków. Z uwagi na możliwy gwałtowny proces przebiegu spalania akumulatorów litowo-jonowych (dalej akumulatory Li-Ion), wystąpienie pożaru w pojeździe może doprowadzić do szerokiego spektrum uszkodzeń mienia. Od co najmniej dekady prowadzone są intensywne działania ukierunkowane na wypracowanie właściwych metod pozwalających strażakom zmierzyć się z problemem pożarów pojazdów elektrycznych. Działania te ukierunkowano m.in. na nowe techniki gaszenia/tłumienia pożaru, innowacyjne środki gaśnicze i sposoby ich aplikacji. Wprowadzenie: Ratownicy coraz częściej spotykają się z pożarami układów gromadzenia energii elektrycznej wykonanych w technologii Li-Ion, w tym stosowanych w pojazdach elektrycznych. Biorąc pod uwagę obecne, światowe trendy zmiany sposobu zasilania pojazdów z paliw pochodzących z kopalin na energię elektryczną, należy spodziewać się intensyfikacji pojawiania się takich zdarzeń. Autorzy systematyzują zagadnienie poprzez analizę literaturową w zakresie pożarów akumulatorów Li-Ion jako krytycznego elementu mogącego zapoczątkowywać pożar. Analizie także poddano przyjęte i praktykowane metody gaszenia/tłumienia pożaru oraz wykorzystane środki gaśnicze. Publikacja może stanowić element pomocny w doborze najbardziej optymalnej metody ugaszenia pożaru zespołu gromadzenia energii elektrycznej w pojeździe. Metodologia: Przeglądu obecnego stanu wiedzy dokonano na podstawie publikacji dotyczących charakterystyki pożarowej akumulatorów Li-Ion, a także prac oraz projektów naukowo-badawczych z zakresu metod gaszenia i efektywności różnych środków gaśniczych. Ponadto analizie poddano procedury stosowane przez służby ratownicze oraz wybrane zdarzenia rzeczywiste. Wnioski: Pożary akumulatorów Li-Ion to stosunkowo nowe i narastające zjawisko. Pożary pojazdów w pełni lub częściowo elektrycznych są znacznie trudniejsze do pełnego ugaszenia w porównaniu do pożarów pojazdów z silnikami spalinowymi. Jak dotąd nie opracowano skutecznej metody, która pozwoliłaby na ugaszenie pożaru w krótkim czasie. Działania w tym obszarze skupiają się na minimalizacji skutków. W dalszym ciągu istnieje potrzeba szukania nowych rozwiązań technicznych i taktycznych w celu optymalizacji procedur prowadzących do bardziej efektywnych działań służb przy tego rodzaju zdarzeniach.

Słowa kluczowe

EN

lithium-ion battery; Li-Ion; fire; extinguishing; suppression

PL

akumulator litowo-jonowy; Li-Ion; pożar; gaszenie; tłumienie

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Safety & Fire Technology
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 38--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Lesiak Piotr

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

• https://orcid.org/0000-0001-8465-2169

autor

Pietrzela Dariusz

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

• https://orcid.org/0000-0002-8201-454X

autor

Mortka Piotr

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

• https://orcid.org/0000-0002-2661-3134

Bibliografia

• [1] https://greenwaypolska.pl/blog-section/akumulatory-stosowane-w-samochodach-elektrycznych/ [dostęp: 28.10.2021].
• [2] Wakihara M., Recent developments in lithium ion batteries, „Materials Science and Engineering” 2021, 33, 109–134, https://doi.org/10.1016/S0927-796X(01)00030-4.
• [3] Wang Q., Ping P., Zhao X., Chu G., Sun J., Chen C., Thermal runaway caused fire and explosion of lithium ion battery, „Journal of power sources” 2012, 208, 210–224, https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.02.038.
• [4] Wang Q., Sun J., Chu G., Lithium ion battery fire and explosion, „Fire Safety Science” 2005, 8, 375–382, https://doi.org/10.3801/IAFSS.FSS.8-375.
• [5] Larsson F., Blomqvist P., Loren A., Andersson P., Characteristics of lithium-ion batteries during fire tests,„Journal of Power Sources” 2014, 271, 414–420, https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.08.027.
• [6] Wang Q., Xinyan B., Peifeng H., et al., The fire hazard classification of lithium-ion battery, China Fire Science and Technology Association Annual Conference, 2015, 226–232.
• [7] Maloney T., Extinguishment of Lithium-Ion and Lithium-Metal Battery Fires, US Department of Transportation, Technical Report, Federal Aviation Administration 2014, 46–51, https://doi.org/ 10.13140/RG.2.2.20919.24487.
• [8] Rao H., Huang Z., Zhang H., Xiao S., Study of fire tests and fire safety measures on lithiumion battery used on ships, 2015 International Conference on Transportation Information and Safety, https://doi.org/10.1109/ICTIS.2015.7232158.
• [9] Wang Q., Shao G., Duan Q., Man C., Li Y., Wu K., Peng P., Sun J., The Efficiency of Heptafluoropropane Fire Extinguishing Agent on Suppressing the Lithium Titanate Battery Fire, „Fire Technology” 2016, 52, 389–396, https://doi.org/10.1007/s10694-015-0531-9.
• [10] Russoa P., Di Barib C., Mazzaroc M., De Rosac A., Morriellod I., Effective Fire Extinguishing Systems for Lithium-ion Battery Morriellod, „Chemical Engineering Transactions” 2018, vol. 67, 727–732, https://doi.org/ 10.3303/CET1867122.
• [11] Thomas Long R. Jr, Misera A.M., Sprinkler Protection Guidance for Lithium-Ion Based Energy Storage Systems, Fire Protection Research Foundation report 2019, https://www.nfpa.org/News-and-Research/Data-research-and--tools/Suppression/Sprinkler-Protection-Guidance-for-Lithium-Ion-Based-Energy-Storage-Systems [dostęp: 28.10.2021].
• [12] Un C., Aydın K., Thermal Runaway and Fire Suppression Applications for Different Types of Lithium Ion Batteries, „Vehicles” 2021, 3, 480–497, https://doi.org/10.3390/vehicles3030029.
• [13] https://www.auto-swiat.pl/wiadomosci/aktualnosci/hybrydowe-bmw-i8-doszczetnie-splonelo-pod-tczewem/c8pr3dj [dostęp: 28.10.2021].
• [14] Standardowe zasady postępowania podczas zdarzeń z samochodami osobowymi z napędem eletrycznym, KG PSP 2020, https://www.gov.pl/web/kppsp-brzeziny/zasady-postepowania-podczas-zdarzen-z-samochodami-osobowymi-z-napedem-elektrycznym [dostęp: 28.10.2021].
• [15] Thomas Long R. Jr., Blum A.F., Bress T.J., Cotts B.R.T., Best Practices for Emergency Response to Incidents Involving Electric Vehicles Battery Hazards, A Report on Full-Scale Testing Results, Fire Protection Research Foundation, June 2013.