Dmuchanie na gorące, tj. ad vocem elektromobilności

Zwłaszcza strażakom należy uświadomić, że pożary samochodów elektrycznych znacznie różnią się od pożarów samochodów spalinowych: intensywnością, możliwością ponownych zapłonów, zużyciem środków gaśniczych oraz szczególnie szkodliwymi produktami rozkładu termicznego, uwalnianymi w bardzo dużych ilościach. W tym zakresie znalazło się kilka niedomówień, bardzo istotnych, co rozwiniemy.

Zaczniemy jednak od początku, to jest od polityki klimatycznej. Tę najlepiej będzie wyjaśnić na przykładzie przywołanej w PP 6/2023 Norwegii, gdzie odchodzenie od paliw kopalnych w transporcie indywidualnym jest wdrażane konsekwentnie, bardzo przejrzyście dla obywateli i z niespotykanym gdzie indziej rozmachem.

Polityka klimatyczna po norwesku. Czy to dla nas wzór?

Europejska, a właściwie światowa polityka klimatyczna wzięła się z wiary, że za sprawą masowego spalania paliw kopalnych oraz nawet drewna, człowiek spowodował globalne ocieplenie. Z tej perspektywy powstrzymanie ludzkości od spalania węgla, gazu ziemnego i ropy naftowej jawi się jako konieczność. W zamian należy korzystać z darmowych zasobów energii słonecznej, wiatrowej czy wodnej. Nie jest to proste, bo nie zawsze wiatr wieje i słońce świeci. Zatem zastępuje się naturalne akumulatory energii, takie jak drewno, węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny, wymyślonymi przez człowieka, np. nowoczesnymi akumulatorami elektrycznymi. Brzmi to bardzo sensownie, tylko nikt nie zastanawia się nad tym, jaki ślad węglowy pozostawia produkcja tego rodzaju urządzeń.

W Norwegii idee walki z globalnym ociepleniem wdrożono w życie głównie ze względu na dostęp do znacznych ilości prądu elektrycznego pochodzącego ze źródeł nieemisyjnych w trakcie ich użytkowania, czyli z około tysiąca elektrowni wodnych (budowanych przez 120 lat). Obecnie coraz więcej prądu wytwarzają elektrownie wiatrowe, ale nadal ten kraj prądem z wody stoi i wieki stać będzie.

Od kilku lat w Norwegii kupowane są rekordowe liczby samochodów elektrycznych na obywatela. W 2022 r. mało kto na prywatny użytek nabył pojazd spalinowy. Oficjalnie każdy chciał się przyczynić do poprawy jakości środowiska, jednak nie sam altruizm ekologiczny za tym stał i stoi, tylko twardy rachunek ekonomiczny. Do samochodów elektrycznych co prawda nie dopłacano, ale zwolniono je z prawie wszystkich danin: cła (25%), VAT (25%), dalej podatku drogowego oraz od posiadania pojazdu. Tym samym modele elektryczne danych marek okazały się tańsze od odpowiedników spalinowych. Jednocześnie były wyraźnie ekonomiczniejsze w eksploatacji bieżącej, ale też dodatkowo uprzywilejowane (tu zależnie od miasta): wolno nimi jeździć po buspasach, za darmo parkować (czyli tankować prądem), a także – co bardzo istotne w kraju fiordów – za darmo przewozić promami morskimi żeglugi kabotażowej (wyłamał się tylko jeden mały przewoźnik przez strach przed pożarami).

Jednocześnie posiadanie samochodu spalinowego obciążone jest wszystkimi podatkami oraz kilkoma opłatami dodatkowymi, w tym podatkiem od CO₂, wliczanym w cenę paliw płynnych i gazu ziemnego już na etapie ich produkcji/dystrybucji.

Fala zwątpienia przyszła w 2022 r. Z powodu suszy (brak wody), a potem mrozów pamiętających czasy sprzed globalnego ocieplenia (zamarzanie rzek) i zobowiązań zewnętrznych (umowy na eksport prądu) ceny energii elektrycznej wzrosły kilkukrotnie, gdzieniegdzie, na krótko, nawet o 700%. Poza tym znano zapowiedzi rządu dotyczące wprowadzenia podatku VAT na auta o wartości powyżej 500 tys. koron oraz przywrócenia podatku od masy samochodu również dla samochodów elektrycznych (a BEV są cięższe od ICEV za sprawa akumulatorów). Zapowiedziano wprowadzenie opłat parkingowych.

Ten splot okoliczności przełożył się na rekordy sprzedaży BEV w grudniu 2022 r., zwłaszcza aut luksusowych/cięższych (klienci starali się je kupić, nim zdrożeją) i zero popytu na elektryki w styczniu i lutym 2023 r., przy czym warto wziąć pod uwagę, że w tych miesiącach rzadko kupuje się w Norwegii jakiekolwiek auta. W marcu okazało się, że sytuacja wraca do normy, podatki i opłaty są racjonalne i do przyjęcia. Auta elektryczne znów zaczęto kupować.

Mimo wszystko samochody elektryczne to zaledwie 20% taboru jeżdżącego po norweskich drogach, większość spala paliwa, przy czym zużycie paliw do transportu drogowego spadło od 2013 r. o niecałe 10% [9]. Zatem trudno mówić o drastycznym ograniczeniu emisji. Bo w istocie BEV to drugi, a również trzeci pojazd w zamożnej rodzinie, służący do jazdy po mieście czy na krótkie trasy, bądź głównie mieszkańcom wielkich miast. W długie podróże bierze się samochód spalinowy. Doprowadzono tym samym do sytuacji, że zamiast jeździć komunikacją miejską i pociągami, Norwegowie tworzą coraz większe korki swoimi elektrycznymi bolidami, również na buspasach.

Warto zdawać sobie sprawę, że Norwegia może sobie pozwolić na zwolnienie elektryków z danin, bo jej dobrobyt (kraj ma corocznie nadwyżki budżetowe, pojęcie deficytu budżetowego jest tam nieznane) bierze się ze sprzedaży ropy naftowej i gazu ziemnego, których wydobycie rośnie. W 2021 r. wyniosło 642 mln baryłek ropy i 113 mld m³ gazu [10]. Ludność Norwegii to niespełna 5,5 mln ludzi [1]. Zatem, przy objętości 1 baryłki równiej 159 dm³, na statystycznego Norwega niezależnie od jego wieku i płci wydobyto w 2021 r. 18,56 m³ (objętość cysterny drogowej) ropy i 20 550 m³ gazu (roczne zużycie gazu przez 8 domów jednorodzinnych w Polsce). Ani ropy, ani gazu nikt nie kupuje w celach kolekcjonerskich – są spalane.

Czyli za zyski z oficjalnej trucizny planety (Polska korzysta z tych zasobów na dwa sposoby: dzierżawiąc pole gazowe oraz kupując norweski gaz), funduje się ekologiczne gadżety, poprawiające stan posiadania i samopoczucie.

Jednak ze względu na zwiększone zapotrzebowanie na prąd elektryczny (samochody) mówi się w Norwegii o konieczności zbudowania następnych kilkudziesięciu tam z turbinami na rzekach, tłumacząc zdziwionym ekologom, że odbędzie się to z poszanowaniem natury.

Tak to w skrócie wygląda w Norwegii. A w Polsce? Nie mamy tysiąca rwących górskich rzek. I złóż węglowodorów takich, jak norweskie. Zatem nasze samochody elektryczne, można powiedzieć, jeżdżą i długo jeszcze jeździć będą na węgiel, bo 96% energii elektrycznej wytwarza się u nas z węgla, a widocznych wszędzie wiatraków jest ciągle za mało. Na grodzenie rzek nie zgadzają się i nie zgodzą ekolodzy, nawet w imię najszczytniejszego postępu. W cieniu paneli fotowoltaicznych nie urosną płody rolne. Zatem żeby iść z duchem czasów na sposób norweski, należałoby jeszcze bardziej zadłużyć kraj…

Ale to wszystko to zbyt holistyczne podejście dla nas strażaków, prawda? Ważne są aspekty pożarowe tego, co ma zastąpić zbiorniki z płynnymi węglowodorami: akumulatorów energii elektrycznej, będących zarazem zbiornikami substancji wysoce: łatwopalnych, wybuchowych i toksycznych.

Palność samochodów elektrycznych

Pobieżna analiza jakościowo-ilościowa kilku pożarów, jakiej dokonał Tomasz Jonio, nie może być miarodajna. By z całą pewnością porównać palność samochodów elektrycznych (BEV) do palności samochodów spalinowych (ICEV), należy wykonać analizy szczegółowe parametrów charakterystycznych: czasu gaszenia, a nie przebywania strażaków na miejscu zdarzenia, zużycia środków gaśniczych, wieku płonącego pojazdu, typu akumulatora, okoliczności pożaru i jego przyczyny. Kilka zaledwie zdarzeń nie nadaje się, nawet przy prawidłowym odniesieniu do faktów, do wyciągnięcia wniosków natury ogólnej, ze względu na zbyt duży margines błędu. Zorientujmy się w tym marginesie.

Po pierwsze, BEV w większości są nowe, nawet w Norwegii w 2014 r. było ich zaledwie 1%, więc problem starzenia nie istnieje w sensie powszechnym, a widać go wyraźnie dopiero w zakładach utylizacji akumulatorów. Tam ich pożary są niemal codziennością, o czym żadne organy administracji nie dowiadują się, póki zjawisko nie wymyka się spod kontroli. Tymczasem średni wiek ubezpieczanych w Polsce samochodów spalinowych to 14,2 roku [12], trudno wiec mówić o ich nowości, czyli pełnej sprawności.

Po drugie, obecne nowości BEV za chwilę trafią do lamusa ze względu na wprowadzane nowe technologie akumulatorowe o podniesionych progach samozapłonu i rozbiegania termicznego (proponuję ten termin, wzięty z dziedziny maszyn elektrycznych, zamiast dosłownego tłumaczenia terminu angielskiego thermal runway, nie oddającego istoty zjawiska). Tu więc można zgodzić się z tezami autorów (Jonio, Brzezińska), że postęp techniczny nam pomoże, ale z zastrzeżeniem: nim dokona się on na skalę masową u nas, dostaniemy pod szyldem najwyższej jakości „jesiotra drugiej świeżości” w ilościach i cenach hurtowych. Mało tego, dostaniemy dopłaty do hurtowych ilości jesiotra „trzeciej świeżości”,  by go utylizować, jak to bywa z zagranicznymi odpadami w Polsce (pochodzącymi nawet z Australii).

Warto przy tym zastanowić się nad walką producentów o obniżenie palności akumulatorów, bez informowania społeczeństw o tym, dlaczego. Może się więc okazać, że nowszych typów samochodów elektrycznych nie będą już podpalać znienacka ich akumulatory, ale dla nas będą one nie do odróżnienia od tych drugiej świeżości w tych samych modelach samochodów, bo żadne nasze prawo nie zmusza producentów do ujawnienia składu urządzeń i ich charakterystyk palności. A w przypadku leków i suplementów diety jakoś daje się to zrobić.

Po trzecie, niestety kroi się w naszym kraju bardzo wyraźnie rynek używanych pojazdów tego typu, a zwłaszcza akumulatorów z odzysku. BEV po małych stłuczkach bywają w Norwegii traktowane jako szkody całkowite, a konieczność ich złomowania przyjmowana jest z niedowierzaniem przez autoryzowanych norweskich złomiarzy [7]. Powód ich całkowitego wycofania to najczęściej obecność wrażliwego mechanicznie akumulatora, którego ogniwa i układy bezpieczeństwa doznały wstrząsów [7]. Jednocześnie naprawy są nieopłacalne, bo części zamiennych nie zwolniono z danin, a autoryzowane serwisy mogą używać tylko części nowych. Obecnie wygląda to jakby lepiej [8] – odzyskuje się i przekazuje dalej wiele, również ogniwa, również przez pomysłowość naszych rodaków. Np. pojawiają się ogłoszenia: „Akumulatory litowo-jonowe zregeneruję”, choć to fizycznie niemożliwe, to nie akumulatory ołowiowe. Prawdopodobieństwo, że uszkodzony akumulator wcześniej czy później ulegnie samozapłonowi jest bardzo wysokie, o czym w czasie konferencji w Zakopanem (w marcu 2023 r.) informowała m.in. Dorota Brzezińska, jedna z autorek artykułów w PP 6/2023, która w swoim tekście nie wymieniła tego jako przyczyny pożarów. Tymczasem najpowszechniejsza technologia litowo-jonowa ma w sobie zakodowane samozniszczenie, na skutek starzenia, jako cechę konstrukcyjno-eksploatacyjną (tworzenie tzw. dendrytów litu, o tym patrz w [13]), co powinniśmy postrzegać jako istotną wadę.

Informacje o łatwym i skutecznym recyklingu akumulatorów litowo-jonowych należy traktować co najmniej z niedowierzaniem. W Polsce zamknięto taki zakład (Korsze na Mazurach) na skutek protestów społecznych, popartych udowodnionym systematycznym wzrostem ilości trujących, nie ulegających biodegradacji metali w jego otoczeniu (lit, kadm, mangan, kobalt, nikiel).

Po czwarte, nie zdajemy sobie sprawy z efektu skali. Bo jeśli wymienimy wszystkie samochody na elektryczne (ok. 6 mln szt.), z których każdy ma akumulator ważący min. 0,3 tony, to raz na 10 lat trafi do utylizacji 2 mln ton akumulatorów. Średnio 200 tys. ton rocznie.

Kontekst wypowiedzi osób najlepiej w kraju poinformowanych powinien być więc szerszy i obejmować nie tylko nowe wyroby, nie tylko ogniskujące na sobie uwagę pojedyncze pojazdy, ale też magazyny akumulatorów, zarówno wyrobów gotowych, jak i (zwłaszcza) zużytych. Skądś one się przecież biorą w samochodach, gdzieś trafiają po zużyciu, a masowy pożar jest tylko kwestią czasu.

Podsumowując tę część.

Nowe BEV płoną znacznie rzadziej od starych ICEV, ale pożary ich akumulatorów są nie do ugaszenia, póki same się nie wypalą, a przy tym mają bardzo intensywny przebieg. Wyciąganie wniosków na podstawie kilku zdarzeń w Polsce bez większych konsekwencji jest absolutnie przedwczesne. Skądinąd dowiadujemy się, że koreańska firma LG zapłacić musiała amerykańskiej firmie GM 2 mld (!) dolarów za wycofanie z rynku elektrycznego modelu samochodu z powodu wad pożarowych dostarczonych ogniw elektrycznych [2]. Może takie fakty powinny być dla nas podstawą do wyciągania wniosków? Przecież przygotowując budynki do pożarów, zawsze bierzemy pod uwagę najgorsze scenariusze, a nie to, że w większości mieszkań zdarzeń niebezpiecznych nie ma i nie będzie.

Energia pożaru BEV i ICEV

To prawda, że sumaryczna energia pożaru BEV i ICEV jest bardzo podobna, więc na podstawie badań sprzed kilku lat [3] w polskim środowisku pożarniczo-budowlanym nazbyt szybko wyciągnięto wnioski (niestety, nie zwrócono wówczas uwagi na tytuł opracowania). Różnice jednak są. Udowodnili to Koreańczycy [4]. Zbadane przez nich pożary BEV (wykresy 1 i 2), oczywiście z akumulatorami, wykazały bardzo szybki rozwój i osiągnięcie maksimum przez każdy z pożarów testowych o temperaturze przekraczającej 900°C, wykraczające ponad standardową krzywą temperatura-czas na ok. 10 min. We wnioskach przestrzegają, że jest to duże obciążenie dla konstrukcji budynku, gdyż szybkość nagrzewania jest większa, niż to wynika ze standardowej krzywej temperatura-czas, według której nie tylko projektowano, ale też przebadano elementy budowlane. 

Trochę nielogiczne jest uzasadnienie rezygnacji z kontenerów do zatapiania samochodów elektrycznych ze względu na toksyczność wody tak użytej. A czy woda pogaśnicza samochodu elektrycznego w otwartym terenie lub w garażu, której nie zebrano do kontenera, nie ma właściwości toksycznych i może po prostu stać się składnikiem ścieków lub wód gruntowych?...

Nie wspomniano w PP 6/2023 o…

…wysokiej toksyczności produktów spalania nowoczesnych akumulatorów. Większość pierwiastków i substancji składowych akumulatorów, jak i produkty ich spalania, od dawna ma karty charakterystyk substancji niebezpiecznych ze względu na właściwości (do wyboru): żrące, trujące, mutagenne, utleniające, skrajnie/wysoce łatwopalne. Oto różnice w produktach rozkładu termicznego BEV i ICEV, przy czym jako spalinowego użyto pojazdu z silnikiem wysokoprężnym, czyli z założenia bardziej toksycznego (badanie szwedzkie).

Pożary pojazdów BEV dały kilka do kilkunastu razy więcej toksycznych związków i metali w zawartości gazów pożarowych niż pożar ICEV. Tylko jednego metalu wydzielają mniej – ołowiu (Pb), którego w przypadku pojazdu spalinowego wykazano 18 g. W porównaniu z masą akumulatora kwasowo-ołowiowego, tworzoną głównie przez ten metal, w stan gazowy przechodzi jego znikoma ilość. Tymczasem litu, manganu, kobaltu i niklu ulatnia się z nowoczesnych akumulatorów wielokrotnie więcej, choć nie są one główną częścią masową akumulatorów – te tworzą węgiel i aluminium.

Jeśli zsumować wszystkie substancje niebędące składnikami wspólnymi ICEV i BEV, udało się wychwycić w badaniach ok. 5 kg wysoce szkodliwych gazów i pyłów, pochodzących z nowoczesnych akumulatorów ważących 300 i więcej kg. Dla porównania – 1 m³ powietrza waży 1 kg. A przecież badanie nie wychwyciło wszystkich metali. Zgodnie z [11] akumulator BEV zawiera: 8 kilogramów litu, 9 kilogramów kobaltu, 41 kilogramów niklu, czyli o ponad rząd wielkości więcej, niż udało się odfiltrować Szwedom. Wszystkie te metale przechodzą w fazę gazowo-pyłową. Pytanie: da się mieszkać w skażonym takimi substancjami budynku albo wypuścić dzieci na plac zabaw w pobliżu parkingu, gdzie taki samochód spłonął?...

W PP 6/2023 nie wspominano również o tym, że pojazdy hybrydowe uważa się na świecie za bardziej palne od spalinowych [6]. A właśnie na te samochody jest teraz w Polsce moda, bo dają gwarancję dojazdu do celu podróży.

Podsumowanie

Dla zdrowia strażaków warto uwzględnić toksykologię pożarów akumulatorów w procedurach gaśniczych (osłony) i pogaśniczych (dekontaminacja), chyba że do katalogu typowych dla strażaków chorób zawodowych chce się wprowadzić następujące schorzenia: nowotwory jąder, prostaty, złamania kompresyjne kręgosłupów oraz dysfunkcje umysłowe.

Warto też poczekać na nowsze technologie akumulatorowe, a skłonnych do rozbiegania termicznego do kraju nie wpuszczać. O tym, że problem jest istotny (nie tylko w BEV, ale też wtórnie, jako setki tysięcy ton odpadów skłonnych do samozapłonów), świadczą działania w USA, o których dowiedzieć się można tylko pośrednio, ale jednak: „Organy bezpieczeństwa USA wzywają producentów samochodów do poprawienia standardów akumulatorów po serii zdarzeń, w których pojazdy zapalały się z powodu wadliwych modułów” [5].

Literatura (dostęp: lipiec 2023 r.):

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Norway.

[2] https://automatykab2b.pl/gospodarka/55147-koreanski-producent-baterii-poniesie-2-mld-dolarow-strat.

[3] Toxic Gases from Electric Vehicle Fires, opr. zbiorowe, w: ri.se/sities/default/files/2020-12/FIVE2020_Wiistrand.pdf.

[4] Full-scale fire testing of battery electric vehicles, luty 2023 r., opr. zbiorowe, w: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261922017548.

[5] https://e.autokult.pl/general-motors-szuka-sposobu-na-pozary-baterii-przejeli-izraelski-startup,6914696804448928a.

[6] https://www.autoinsuranceez.com/gas-vs-electric-car-fires/.

[7] https://spidersweb.pl/autoblog/samochody-elektryczne-norwegia-naprawy/.

[8] https://www.youtube.com/watch?v=LLXCNTuCYzc.

[9] https://www.ssb.no/en/energi-og-industri/olje-og-gass/statistikk/sal-av-petroleumsprodukt

[10] https://biznesalert.pl/w-2021-roku-padl-rekord-wydobycia-ropy-i-gazu-z-szelfu-norweskiego/

[11] https://elektrowoz.pl/magazyny-energii/co-wchodzi-w-sklad-baterii-li-ion-z-samochodu-elektrycznego-ile-jest-litu-ile-kobaltu-oto-odpowiedz/

[12] https://rankomat.pl/samochod/wiek-samochodu

[13] Wojciech Mrozik, Na poziomie ogniwa, „Chemia Przemysłowa” 2022, nr 4.