Media, szczególnie społecznościowe, są zalewane informacjami o pożarach samochodów z napędem elektrycznym. Zgodnie z tym przekazem elektryki mają wybuchać, być nadzwyczajnie trudne do ugaszenia i nieprzewidywalnie niebezpieczne. Kulminacją tej narracji były komentarze, jakie towarzyszyły niedawnemu pożarowi i akcji gaśniczej na dużym statku, który przewoził 4 tysiące aut, w tym 500 o napędzie elektrycznym, na Morzu Północnym. Bardzo szybko rozniosła się wieść, że ogień rozprzestrzenił się w wyniku zapłonu akumulatora jednego z elektryków – taka sugestia pada na nagraniu z akcji ratunkowej, oficjalnie jednak holenderska straż przybrzeżna podaje, iż przyczyna katastrofy nadal nie jest znana.

To zdarzenie i liczne krążące w social mediach materiały wideo z płonącymi elektrykami napędzają poczucie strachu nie tylko przed korzystaniem z pojazdów z napędem elektrycznym, ale i przed parkowaniem w sąsiedztwie takiego auta. Tymczasem, gdy przyjrzymy się sprawie bliżej, okazuje się, że nie taki elektryk straszny, jak go malują, chociaż pożar auta z napędem akumulatorowym rzeczywiście przebiega zupełnie inaczej niż spalinowego.

Jak płonie elektryk?

Najpierw trzeba sobie odpowiedzieć na pytanie, o jakim rodzaju pożarów mówimy. Dla nas interesujące są te, których przyczyna tkwi w napędzie: spalinowym lub elektrycznym. Spłonięcie aut spalinowych przebiega szybko i gwałtownie – taka jest natura spalin. Jeśli dochodzi do zapłonu akumulatora w elektryku, przebieg pożaru jest zupełnie inny, a wynika to z budowy jednostki zasilającej. Samochód z napędem elektrycznym pali się znacznie wolniej, ale jeśli ogień się rozprzestrzeni, dużo dłużej trwa gaszenie. Dlaczego tak się dzieje?

Litowo-jonowe akumulatory trakcyjne, które dostarczają energii wprawiającej w ruch elektryki, podobnie jak w innych urządzeniach, np. smartfonach czy powerbankach, są zbudowane z wielu pojedynczych ogniw. Ogniwa te są zebrane w moduły, a wiele takich modułów zamkniętych w szczelnej obudowie tworzy cały akumulator. Każde z ogniw litowo-jonowych składa się z dwóch, odseparowanych od siebie elektrod: katody, anody oraz ciekłego elektrolitu, który przewodzi prąd między elektrodami.

Od ilości i wydajności zebranych w akumulatorze ogniw, zależy pula energii, jaką dysponuje pojazd, a co za tym idzie – między innymi dystans, który można pokonać na jednym ładowaniu. Właśnie taka budowa akumulatora decyduje o tym, jak przebiega jego pożar. Bo jeśli źródłem zapłonu jest jednostka zasilająca, to najczęściej początkiem jest awaria i zapłon pojedynczego ogniwa.

Jak do niej dochodzi? Przyczyną może być uszkodzenie separatora – elementu oddzielającego katodę od anody. Może do tego dojść zarówno na skutek uszkodzenia mechanicznego, jak i przez stopienie separatora z powodu nagłego wzrostu temperatury, np. przy przeładowaniu baterii. Gdy anoda i katoda się zetkną, dochodzi do zwarcia, które powoduje dalszy niekontrolowany wzrost temperatury. Może wtedy dojść do zapalenia elektrolitu i roz- szczelnienia ogniwa. Wówczas zaczynają wydobywać się z niego łatwopalne gazy, które w razie zapłonu dodatkowo mogą doprowadzić do uszkodzenia kolejnych ogniw. Zjawisko nosi nazwę thermal runaway – ucieczki cieplnej.

Ten mechanizm nie dotyczy wyłącznie akumulatorów w samochodach elektrycznych. Baterie litowo-jonowe znajdują się w większości sprzętów elektronicznych. Na przykład kilka lat temu przodujący producent smartfonów wycofał z rynku 2,5 mln telefonów, które zapalały się podczas ładowania. Mechanizm był taki sam. Problem z samochodami polega na tym, że wprawienie pojazdu w ruch wymaga znacznie większej liczby ogniw niż potrzeba ich do funkcjonowania komórki czy laptopa.

Chociaż w akumulatorze elektryka nie dochodzi do gwałtownego wybuchu ognia, czasami rozgrzane i uszkodzone ogniwo nie wygasa samo, ale uszkadza i rozpala sąsiednie ogniwa. Każde następne, które „polegnie” w tej walce, rozpala swoją temperaturą swoich „sąsiadów”. Dochodzi do efektu śnieżnej kuli – pożar nieopanowany rozprzestrzenia się coraz szybciej z każdą chwilą. I bardzo trudno go ugasić, bo do zachodzenia tej reakcji nie jest potrzebny tlen. Kluczowe jest obniżanie temperatury, która dochodzi nawet do kilkuset stopni Celsjusza. Jakie to ma konsekwencje?

Dobra wiadomość jest taka, że rozwój pożaru akumulatora w elektryku ma znacznie wolniejszy przebieg, niż w samochodzie o napędzie spalinowym. To daje więcej czasu na zjechanie w bezpieczne miejsce i opuszczenia pojazdu przez kierowcę i pasażerów oraz wezwanie straży pożarnej. Ale jeśli dojdzie do znacznego rozprzestrzenienia się pożaru w akumulatorze, gaszenie elektryka może trwać nawet kilkadziesiąt godzin, bo bardzo trudno doprowadzić do trwałego obniżenia temperatury rozgrzanych do kilkuset stopni ogniw. A im dłużej auto się pali, tym więcej toksycznych substancji wydostaje się do atmosfery, bo w wysokiej temperaturze z zawartego w ogniwach ciekłego elektrolitu uwalniają się żrące i rakotwórcze gazy. A jest tego sporo – według danych opublikowanych przez grupę Volkswagen akumulator o pojemności 65 kWh to 126 kg aluminium, 71 kg grafitu, 41 kg niklu, 12 kg manganu, 9 kg kobaltu, 8 kg litu, a sam ciekły elektrolit waży 37 kg. W poważnym pożarze elektryka sporo z tego składu trafia do atmosfery.

Statystyki i fake newsy

Pożary tego rodzaju samochodów są dla strażaków stosunkowo nowym wyzwaniem. Pomimo tego Komenda Główna Państwowej Straży Pożarnej ma już opracowane procedury związane z ich gaszeniem. Weszły w życie pod koniec maja tego roku. Trudnością nie jest samo opanowanie ognia, ale obniżenie bardzo wysokiej temperatury ogniw. To – w przypadku rozprzestrzenionego pożaru – pochłania gigantyczne ilości wody i sprężonej piany gaśniczej. W skrajnie trudnych sytuacjach konieczne może być umieszczenie płonącego pojazdu w specjalnym kontenerze z wodą. Polscy strażacy dysponują obecnie trzema takimi kontenerami: po jednym w Warszawie, Krakowie i Wrocławiu. Ze względów bezpieczeństwa, po ugaszeniu stosuje się również trwający około doby okres obserwacji pojazdu, istnieje bowiem pewne ryzyko, że temperatura w akumulatorze ponownie zacznie wzrastać.

Czy pożary wywołane awarią akumulatora w elektryku są szczególnym zagrożeniem? W ujęciu ilościowym – nie. Według danych strażaków w 2022 r. na polskich drogach doszło do zaledwie 10 takich zdarzeń na 31 tys. zarejestrowanych aut z napędem elektrycznym, czyli 0,03 proc. W tym samym roku zapaliło się 8333 z 20 mln pojazdów napędzanych silnikiem spalinowym (0,04 proc.). Prawdopodobieństwo zapłonu jest więc zbliżone w przypadku obu rodzajów napędu. Przed dopuszczeniem do sprzedaży baterie samochodów elektrycznych przechodzą zresztą (podobnie jak silniki spalinowe) kontrolę jakości. Muszą uzyskać homologację na podstawie testów, które obejmują m.in. badania wibracyjne, testy na nagłą zmianę temperatury czy odporność na zbyt długie ładowanie. Pomimo tego jednak czasami dochodzi do zapłonu. A im później rozpocznie się gaszenie akumulatora, tym trudniej powstrzymać toksyczne reakcje, które wyzwala przegrzanie ogniw.

Stosowanie w pojazdach z napędem elektrycznym akumulatorów litowo-jonowych jeszcze długo będzie pewnym obciążeniem w budowaniu jednoznacznie ekologicznego wizerunku elektromobilności. Nie tylko ze względu na skutki pożarów tych ogniw, ale przede wszystkim na słabo rozwinięte możliwości ich recyklingu i sensownej utylizacji. Nie oznacza to, że elektromobilność nie jest dobrym kierunkiem. Wymaga jednak dalszych prac badawczych i rozwoju stosowanych w elektrykach technologii.•