Auto elettriche: fiammate fino a 2,6 m in caso d’incendio batterie

I Vigili del fuoco che intervengono in un incendio di auto elettrica causato da thermal runaway della batteria agli ioni di litio devono scontrarsi con molte criticità. Come abbiamo già scoperto e raccontato nella nostra mega inchiesta sui rischi derivanti dalle batterie agli ioni di litio, la grande quantità di acqua necessaria al raffreddamento, le difficoltà ad operare in spazi stretti come possono essere le officine o i parcheggi multipiano e la rapida propagazione dell’incendio ad altri veicoli e a strutture, sono forse quelli più impegnativi per i First Responder. Un recente test condotto in Cina in condizioni reali, mostra perché in caso di thermal runaway della batteria qualsiasi cosa in prossimità dell’incendio può essere investita da getti infuocati e fiammate dalla batteria fino a circa 3 metri.

PER LA PRIMA VOLTA IL TEST DI INCENDIO DI UN’AUTO ELETTRICA INTERA

In uno studio condotto recentemente in Cina e pubblicato su Science Direct è stato simulato il thermal runaway di una batteria agli ioni di litio installata su auto elettrica, per confrontare l’efficacia di sistemi estinguenti in caso di incendio. La particolarità di questo test, rispetto a quelli di cui vi abbiamo già parlato in questo approfondimento, è che, invece di impiegare celle o moduli della batteria, che per ovvie ragioni sono più semplici da sottoporre a prova ma riproducono anche un risultato distante dalle condizioni reali, i ricercatori hanno utilizzato un’auto elettrica intera con le seguenti caratteristiche e condizioni di prova:

percorrenza inferiore a 4000 km e dotata di tutte le funzionalità;
batteria agli ioni di litio da 38,1 kWh NCM (Nichel Cobalto Manganese, in media le più sicure tra le diverse chimiche in questo test dopo le LFP) composta da 16 moduli, ciascuno di 12 celle;
i finestrini posteriori sono stati aperti di 10 cm per consentire un adeguato afflusso di ossigeno che ha alimentato il fuoco nell’abitacolo (nella realtà i finestrini e le portiere possono esplodere quando la pressione dei gas sprigionati dalla batteria confluiscono nell’abitacolo anziché verso l’esterno);
l’innesco del thermal runaway è stato provocato da una piastra riscaldante di 400 W inserita all’interno di uno dei moduli della batteria.

I DISPOSITIVI ANTINCENDIO NEL TEST: COPERTA, NEBBIA E SCHIUMA

Nel test sono state esaminate le capacità di controllare o estinguere le fiamme di 3 metodi diversi, osservando la progressione dell’incendio attraverso termocoppie, telecamere HD e a Infrarossi. Nella comparativa sono state utilizzate:

una fire blanket di dimensioni 5×6 metri in fibra di vetro ad alto contenuto di silice;
water mist a una pressione di 10 Mpa, con un flusso di 20 L/min e una distanza del getto di 13.5 m;
schiuma pressurizzata a 0.75 Mpa con un flusso di 3 L/s e una distanza del getto minima di 22 m (schiuma concentrata) o 25 m (schiuma diluita con acqua);

LE FASI CRUCIALI DELL’INCENDIO AUTO ELETTRICA NEL TEST IN CINA

Da quando è stata attivata la piastra riscaldante, è stata avvertita la prima piccola esplosione dopo 2368 secondi, quando si è verificato il primo thermal runaway. Secondo i ricercatori questo tempo è dovuto alle piastre interne della batteria che hanno rallentato la propagazione del calore generato dall’innesco. Dopo altri 6,75 minuti (trascorsi 2773 secondi dall’attivazione della piastra riscaldante), fumo bianco e fiamme hanno iniziato a propagarsi da sotto l’auto. Il calore è stato misurato all’interno e all’esterno del veicolo durante il test, rivelando una temperatura massima di 919,7 °C nell’abitacolo in prossimità del tetto, e un’altezza del fuoco di circa 2,56 metri.

Il test ha dimostrato che le coperte antincendio (fire blanket) sono efficaci nel bloccare le fiamme e controllare la diffusione del fuoco nelle fasi iniziali. Tuttavia, è emerso che esse hanno scarso effetto sul blocco del thermal runaway delle batterie, infatti quando la coperta è stata rimossa l’incendio si è riacceso rapidamente. Difatti le coperte antincendio andrebbero utilizzate in combinazione con altri dispositivi di cui parliamo qui. Possono comunque essere un valido aiuto per arginare la propagazione delle fiamme a veicoli nelle vicinanze.

Una volta rimosa la coperta è stata utilizzata la nebbia d’acqua (water mist) tra 3685 e 3880 secondi. L’acqua ha mostrato la capacità di ridurre la temperatura in modo efficace ma non riesce a spegnere del tutto l’incendio. Da 3900 secondi i Vigili del Fuoco hanno utilizzato la schiuma compressa che ha dimostrato un’elevata efficacia nell’estinguere totalmente il fuoco, con una velocità media di raffreddamento di -9,8 °C/s. Successivamente hanno continuato ad utilizzare solo acqua per raffreddare la batteria. Clicca l’immagine sotto per vederla a tutta larghezza.

LE SCINTILLE INFUOCATE PERICOLOSE NELLE FASI INIZIALI DI UN INCENDIO EV

L’esperimento condotto all’aperto, pur presentando alcune limitazioni, ha fornito importanti conclusioni sulla gestione degli incendi nei veicoli elettrici. Nelle prime fasi del thermal runaway, l’abitacolo non viene interessato dal fuoco, infatti le fiamme si estendono alla carrozzeria solo dopo che la batteria ad alta tensione ha preso fuoco. In questa fase i ricercatori hanno rilevato una temperatura interna all’abitacolo di soli 155 °C.

Prima che ciò avvenga però la batteria ha lanciato dardi e fiammate fuoriuscite da una crepa nell’involucro. Questa spaccatura è stata individuata proprio in corrispondenza del punto dove era collocata la piastra riscaldante. Dopo le prime fiammate l’incendio si è propagato velocemente allo pneumatico e poi al telaio.

In totale i ricercatori hanno osservato 4 fiammate maggiori, di cui non è stato possibile misurare la temperatura perché le termocoppie erano sul lato opposto del veicolo, ma solo lunghezza e durata:

prima fiammata 17,1 secondi dopo l’accensione, con una durata di 5,7 secondi e una lunghezza massima di 2,067 m;
seconda fiammata a 10,6 secondi dalla precedente, con una durata di 9,9 secondi e una lunghezza massima di 2,564 m;
terza fiammata a 9,8 secondi dalla precedente, con una durata di 19,7 secondi e una lunghezza massima di 1,742 m;
quarta fiammata a 15,8 secondi dalla precedente, con una durata di 17 secondi e una lunghezza massima di 1,562 m;

I ricercatori hanno osservato quindi che “nelle fasi iniziali di un incendio di un veicolo elettrico, il comportamento della combustione ha un impatto limitato sull’abitacolo e sull’ambiente circostante. Tuttavia, una fiammata è un pericolo che richiede maggiore attenzione”.