Bezpieczeństwo baterii w autach elektrycznych – porównanie akumulatorów LTO i NMC

Październikowa konferencja naukowa w Centrum Naukowo Badawczym Ochrony Przeciwpożarowej Państwowym Instytucie Badawczym CNBOP – PIB, poświęcona systemom przeciwpożarowym dedykowanym autom elektrycznym oraz magazynom energii zapoczątkowała szeroką dyskusję na ten temat. Dziś wracamy do wniosków z konferencji oraz porównujemy wykorzystane w badaniach CNBOP-PIB akumulatory LTO oraz NMC. Swoją wiedzą oraz doświadczeniem dzieli się z nami mł. bryg. Wojciech Klapsa – kierownik Zespołu Laboratoriów Spalania i Wybuchowości CNBOP-PIB.

Przypomnijmy, że punktem wyjścia do rozważań na pierwszej konferencji CNBOP-PIB poświęconej bankom energii oraz autom elektrycznym były badania dwóch rodzajów akumulatorów stosowanych w autach elektrycznych – LTO oraz NMC. Celem eksperymentu było sprawdzenie możliwości wystąpienia uszkodzeń akumulatorów na skutek długotrwałego ładowania, ogrzewania zewnętrznym płomieniem oraz płytą grzewczą. Specjaliści CNBOP-PIB weryfikowali także skuteczność gaszenia ogniw na linii produkcyjnej z wykorzystaniem wody, urządzeń gaśniczych, płacht oraz kocy gaśniczych. Bezpieczeństwo aut elektrycznych oraz wszelkiego rodzaju magazynów energii, jak choćby magazynów przechowujących baterie do aut elektrycznych staje się w obliczu obecnych trendów rynkowych dużym wyzwaniem. Tym bardziej, że do tej pory brakowało konkretnych wytycznych odnośnie postępowania w przypadku awarii tego typu akumulatorów oraz sposobów ochrony przed tego typu zdarzeniami. Jakie wnioski, o których nie było mowy podczas konferencji, wyciągnięto?

Zacznijmy od porównania obydwu akumulatorów – LTO i NMC. Podstawowa różnica pomiędzy nimi polega na gęstości energii, którą mogą zgromadzić.
– Baterie LTO charakteryzują się większym bezpieczeństwem oraz żywotnością – mówi mł. bryg. Wojciech Klapsa z CNBOP-PIB. – LTO są także bardziej stabilne w różnych warunkach temperaturowych w porównaniu z NMC. Koszt wytworzenia baterii LTO jest znacznie niższy – w przypadku NMC do produkcji wykorzystywane są bardzo rzadkie i drogie materiały jak kobalt i mangan. NMC charakteryzują się również bardzo wysoką gęstością energii w stosunku do wagi – w związku z tym gwałtowniej się palą i trudniej je ugasić – dodaje nasz rozmówca.

Nasz rozmówca generalnie jednak uspokaja, przekonując, że wcale nie jest tak łatwo wprowadzić baterie w stan awaryjny, bez udziału czynników zewnętrznych takich jak ogień czy wysoka temperatura. Zaprzecza tym samym zwiększonym obawom o bezpieczeństwo stosowania baterii elektrycznych w obliczu ostatnio nagłaśnianych przez media incydentów.

Owszem, ryzyka występują, ale są one raczej związane z wadami fabrycznymi czy nieprawidłowym użytkowaniem, np. przeładowywaniem oraz stosowaniem ładowarek nie dedykowanych danemu pojazdowi o wyższych parametrach, co w konsekwencji może uszkodzić zabezpieczenia i wprowadzić baterie w niebezpieczny stan . Choć w tym wypadku na pomoc właścicielom aut elektrycznych wychodzą obecne zabezpieczenia stosowane już na etapie produkcji. Mowa o systemach BMS, czyli Battery Management System, które chronią baterie przed przeładowaniem, a także sygnalizują ewentualne niebezpieczeństwo – mówi mł. bryg. Wojciech Klapsa.

Wnioski z dotychczasowych badań pokazują również, w jaki sposób postępować w przypadku pierwszych sygnałów o rozpoczynającym się pożarze, czyli pojawieniu się dymu z baterii. Na obecną chwilę najskuteczniejszą ochroną jest polewanie auta wodą oraz zastosowanie płachty gaśniczej, choć łatwo się domyślić, że “zwykły” śmiertelnik będzie miał raczej opory przed podejściem do palącego się auta. Tym bardziej, że tego typu pożary charakteryzują się mniej lub bardziej gwałtownymi płomieniami wyrzutowymi oraz mikro eksplozjami. Warto także pamiętać, że w przypadku pożaru baterii nie możemy mówić o zapobiegnięciu spaleniu się auta – baterie w autach elektrycznych instalowane są w podłodze, czyli elemencie tworzącym znaczną część pojazdu. Po drugie, schłodzenie baterii wodą jedynie hamuje albo mocno opóźnia pożar, zmniejsza jego gwałtowność oraz ryzyko przedostania się pożaru na sąsiednie auta stojące np. w garażu podziemnym.

Dodajmy, że testy w CNBOP-PIB zostały przeprowadzone na samych akumulatorach, a nie kompletnych pojazdach z zamontowanymi bateriami, – gaszenie pożaru w takich okolicznościach jest o wiele trudniejszym zadaniem i wymaga specjalistycznej wiedzy ekip ratowniczo-gaśniczych. Cieszy zatem fakt, iż w tym roku Instytut opublikował poradnik dla ratowników odnośnie prowadzenia działań podczas zdarzeń z udziałem pojazdów elektrycznych. Dokument można nabyć w CNBOP-PIB.