Hybrydy na drodze

Z punktu widzenia uczestnika ruchu drogowego samochody hybrydowe i elektryczne nie różnią się niczym od samochodu z napędem tradycyjnym. Jeden i drugi ma cztery koła, kierownicę i pozwoli przemieścić się z punktu A do punktu B. Jednak strażacki punkt widzenia bierze dodatkowo pod uwagę konieczność kontaktu z takim autem w przypadku prowadzenia działań ratowniczo-gaśniczych.

Samochody hybrydowe i elektryczne nie są rzadkością na polskich drogach. Prędzej czy później każdego z nas czeka podjęcie działań ratowniczych w zdarzeniu z udziałem takiego pojazdu. Ważne więc, aby być odpowiednio przygotowanym, znać charakterystykę takich pojazdów i mieć świadomość zagrożenia, jakie ze sobą niosą. Przede wszystkim powinniśmy wiedzieć, gdzie tej wiedzy szukać i jak ja wykorzystać w praktyce.

Case study

Przykładem, że strażacy mogą zostać wezwani do działań z takim pojazdem, jest zdarzenie ze stycznia 2017 r. Zastęp GBA z JRG 4 zadysponowano do pożaru samochodu zaparkowanego przy jednej z warszawskich ulic. Po przybyciu na miejsce KDR zastał pożar komory silnika oraz kokpitu. Miejsce zdarzenia zabezpieczono, podjęto standardowe działania gaśnicze polegające na podaniu przez ratowników pracujących w aparatach ODO prądu gaśniczego wody. Nie stwierdzono zagrożenia dla sąsiadujących pojazdów, zaparkowanych w znacznej odległości. Podczas podawania prądów gaśniczych KDR dostrzegł intensywne iskrzenie pod maską pojazdu, stwierdził też, że palący się pojazd ma napęd hybrydowy. Niezwłocznie zatem poprosił SKKM o zadysponowanie dodatkowych SiS - GCBA.

W trakcie działań kroplisty prąd gaśniczy podawano z zachowaniem bezpiecznej odległości 1 m. Po lokalizacji pożaru oraz uzyskaniu dokładnych informacji o pojeździe KDR poprosił dyspozytora punktu alarmowego o odszukanie stosownej karty ratowniczej w celu lokalizacji bezpieczników odłączających układ wysokonapięciowy. Dyspozytor przekazał KDR informację o lokalizacji akumulatora 12 V wraz z panelem bezpieczników z wyłącznikiem wysokiego napięcia w nadkolu pojazdu (rys. 1) oraz o dodatkowych bezpiecznikach znajdujących się pod kokpitem przy kierownicy (rys. 1).

Dzięki przesłaniu karty ratowniczej przez dyspozytora na telefon komórkowy KDR podjęto próbę uzyskania dostępu do wyłącznika głównego znajdującego się w bagażniku. Po otwarciu klapy bagażnika (za pomocą narzędzi hydraulicznych, ze względu na zniszczenia) w pierwszej kolejności wyjęto bezpieczniki systemu wysokonapięciowego (opisane w karcie jako wyłącznik główny) (fot. 3). Następnie odłączony został akumulator niskonapięciowy - w celu dezaktywacji systemów bezpieczeństwa pojazdu oraz usunięty kolejny bezpiecznik wysokonapięciowy, znajdujący się w panelu bezpieczników pod kokpitem (fot. 3).

Ponieważ pożar objął przednią część pojazdu, tj. komorę silnika oraz częściowo deskę rozdzielczą, nie doszło do naruszenia baterii wysokonapięciowej zlokalizowanej w bagażniku. Dla pewności, czy nie uległa ona uszkodzeniu, np. w wyniku zwarcia instalacji, do zakończenia działań ratowniczych obserwowano, czy nie występują symptomy jej awarii, tj. wydobywanie dymu albo nagrzewanie (fot. 4).

Po zakończeniu działań ratowniczych auto zostało przekazane właścicielowi. Zalecono usunięcie go w miejsce bezpieczne, w odległości min. 15 m od zabudowań i innych pojazdów oraz dozór przez co najmniej 24 godz.

Rozpoznanie - fundament działania

Podstawą podjęcia właściwych działań, jak w przypadku omówionego wyżej zdarzenia, jest przeprowadzenie szerokiego rozpoznania. Jednym z pierwszych aspektów, które powinniśmy ocenić, jest rodzaj napędu - czy mamy do czynienia z pojazdem zasilanym konwencjonalnym napędem standardowo, czy energią elektryczną. Wytyczne amerykańskiej organizacji NFPA zalecają wręcz, aby każdy pojazd traktować jako elektryczny/hybrydowy do chwili stwierdzenia, że taki napęd się w nim nie znajduje.

Większość hybryd ma zbliżoną budowę, a ogólne zasady postępowania z nimi są podobne. Różnią się jednak szczegółami - niezwykle istotnymi dla ratowników. Budowa i lokalizacja rozłączników wysokiego napięcia, lokalizacja i typ baterii elektrycznej, miejsca prowadzenia okablowana wysokonapięciowego - to bardzo istotne informacje dla sprawności oraz bezpieczeństwa działań ratowniczych.

Nieocenioną bazą wiedzy o lokalizacji najistotniejszych komponentów są karty ratownicze, które można pobrać z witryny www.kartyratownicze.pl. Znajdziemy tam zestaw kart dla większości samochodów obecnych na polskich drogach. Rynek pojazdów elektrycznych oraz hybrydowych rozrasta jednak się w bardzo szybkim tempie. Wiele modeli sprowadzanych jest do Polski indywidualnie, zdarza się, że nie uda się odnaleźć karty danego pojazdu na wspomnianej stronie - przykładem będzie tu Tesla. Podstawowe karty ratownicze mogą też prezentować jedynie schematycznie lokalizację poszczególnych podzespołów, a to może być niewystarczające do tego, aby w pełni sprawnie i bezpiecznie „rozbroić” pojazd elektryczny. W takiej sytuacji z pomocą przychodzą dokumenty instruktażowe opracowane przez producentów aut, z myślą o służbach ratowniczych interweniujących podczas zdarzeń z udziałem pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Są to często bardzo szczegółowe publikacje, obszerne kompendia wiedzy na temat zasad postępowania. Pokazują krok po kroku, w jaki sposób zlokalizować wyłączniki i miejsca newralgiczne. Niestety, dokumenty te zwykle nie są przetłumaczone na język polski, można znaleźć je w wersji angielskiej i niemieckiej. Nawet przy braku znajomości języka będą bardzo pomocne przy identyfikowaniu miejsc i wyglądu istotnych z ratowniczego punktu widzenia komponentów. Dokumenty instruktażowe łatwo odnaleźć, wpisując w przeglądarce internetowej sekwencję wyrazów emergency quide XYZ hybrid, response quide XYZ hybrid - gdzie XYZ to nazwa marki pojazdu, z którym mamy do czynienia.

Elektryczne komponenty

Samochody potocznie zwane hybrydami cechują się wykorzystywaniem napędu składającego się z dwóch silników - spalinowego oraz elektrycznego. Zaletą wspomagania silnika spalinowego dodatkowym napędem jest zmniejszenie zużycia paliwa. Stopień wykorzystania silnika elektrycznego - praca ciągła lub okresowa - uzależniony jest od konfiguracji napędów. Krok dalej posunęli się producenci pojazdów, w których jedynym silnikiem jest silnik elektryczny.

Napęd elektryczny, w zależności od konfiguracji, składa się przede wszystkim z zespołu baterii, inwertera/falownika, silnika elektrycznego i przewodów wysokiego napięcia. Napięcie występujące w silniku elektrycznym zwykle mieści się w zakresie 400-650 V (prąd przemienny). W przypadku zespołu baterii mamy do czynienia z zakresem napięcia 200-400 V, przy czym jest to prąd stały. Baterie mogą być zbudowane z ogniw różnego typu. Konwerter jest elementem zmieniającym prąd stały na zmienny. Co ważne, zazwyczaj wszystkie komponenty instalacji wysokiego napięcia oznaczone są kolorem pomarańczowym.

Rozbroić pojazd

Przystępując do działań, których przedmiotem jest pojazd elektryczny lub hybrydowy, należy zawsze zakładać, że auto jest uruchomione - silnik elektryczny zazwyczaj nie będzie słyszalny, dlatego unikać należy podchodzenia do pojazdu od przodu. Wszelki kontakt bezpośredni z samochodem powinien odbywać się w izolujących środkach ochrony osobistej - w razie pożaru lub wypadku każdy z elementów metalowych może być pod napięciem. W wyposażeniu samochodów pożarniczych powinny znaleźć się co najmniej rękawice izolujące umożliwiające wykonanie podstawowych czynności z wykorzystaniem sprzętu (np. hooligan, narzędzia hydrauliczne) (fot. 5).

Jeśli pojazd objęty jest pożarem we wstępnej fazie rozwoju albo uda się opanować sytuację pożarową, należy unieruchomić go za pomocą wysokich klinów - przypadkowe naciśnięcie pedału gazu, odpuszczenie pedału hamulca bądź dźwigni/przycisku hamulca ręcznego może wprawić pojazd w ruch.

Kolejnymi krokami, jeśli pozwala na to sytuacja, powinno być usunięcie kluczyków ze stacyjki, wyłączenie zapłonu i zaciągnięcie hamulca ręcznego oraz ustawienie manipulatora skrzyni biegów w pozycji PARK. Należy pamiętać, że w wielu nowych pojazdach zapłon aktywowany jest bezkluczykowo, na odległość, za pomocą kart, chipów. Warto mieć zatem na uwadze, że przybyły na miejsce zdarzenia właściciel może mieć wpływ na przebieg działań ratowniczych - wyłączenie zapłonu to pierwszy z etapów dezaktywacji instalacji wysokiego napięcia. Następnie zalecane jest odłączenie akumulatora niskiego napięcia 12 V. Ostateczne „rozbrojenie” powinno zakończyć się wyjęciem styków/bezpieczników wysokiego napięcia. Wygląd i lokalizacja wyłączników niestety mogą być bardzo różne - mieć formę bezpieczników lub zawleczek, które należy usunąć albo pętli przewodu, którą należy przeciąć.

Spotykamy też pojazdy napędzane energią elektryczną, w których nie znajdziemy dedykowanych rozłączników obwodu wysokiego napięcia (np. Toyota). Producent zakłada, że po wyłączeniu pojazdu odłączenie niskiego napięcia nastąpi automatycznie, gdy wykryta zostanie awaria układu wysokonapięciowego. UWAGA! Instalacja wysokiego napięcia może stanowić zagrożenie przez około 10 min od wyjęcia bezpieczników. Po tym czasie wysokie napięcie nadal będzie obecne w pakiecie akumulatorowym i instalacji od pakietu do głównego wyłącznika/bezpiecznika.

Prąd + woda = ?

Jak wiemy, połączenie wody i energii elektrycznej to niezbyt dobra kombinacja. W przypadku pojazdów z napędem hybrydowym i elektrycznym ratownicy narażeni są na ryzyko porażenia prądem. Jak skutecznie i bezpiecznie gasić samochód nafaszerowany bateriami? Na to pytanie starano się odpowiedzieć w trakcie badań przeprowadzonych w USA w 2013 r. [3]. Badaniem objęto gaszenie pożarów samochodowych baterii Li-Ion. Doświadczenia przeprowadzone zostały w skali rzeczywistej, z wykorzystaniem pojazdu badawczego.

Głównym celem badań była ocena skuteczności środków ochrony indywidualnej strażaków w kontekście zagrożenia porażenia prądem elektrycznym oraz wypracowanie odpowiednich taktyk gaszenia pożarów aut hybrydowych i elektrycznych. W trakcie prób trzykrotnie gaszono baterię o pojemności 4,4 kWh prądem gaśniczym o wydajności około 500 l/m. Do likwidacji zdarzenia potrzeba było odpowiednio 1040, 1673 oraz 4013 l wody. Przeprowadzono też trzykrotną próbę gaszenia baterii o pojemności 16 kWh, do której wykorzystano odpowiednio 6640, 9990 oraz 4410 l. Pożary gaszone były krótkimi seriami podawanymi na źródło ognia. Ostatni eksperyment, dla akumulatora o większej pojemności, polegał na ugaszeniu go najmniejszą ilością wody. Rozpoczęto od długiej, trzyminutowej serii ciągłego podawania wody. Mimo gaszenia pakietu baterii oraz działań w natarciu nie stwierdzono zagrożenia porażenia prądem elektrycznym. Na prądownicy zarejestrowanoniewielkie wartości napięcia i natężenia przepływającego prądu . Na podstawie przeprowadzonych badań oraz doświadczeń strażaków biorących w nich udział ustalono, że pożary aut z napędem elektrycznym lub hybrydowym wymagają zużycia znacznie większej ilości wody niż samochody napędzane tradycyjnie. Gaszenie baterii wymaga jej chłodzenia - konieczne jest obniżenie temperatury, aby zapobiec rozpalaniu się kolejnych ogniw. Z kolei brak dostępu do baterii uniemożliwia podanie prądu gaśniczego bezpośrednio na źródła ognia, co tym bardziej zwiększa ilość wody potrzebnej do ugaszenia pożaru.

Stwierdzono też bezwzględną konieczność przygotowania się na działania gaśnicze trwające około 60 min. Wiąże się to z potrzebą zapewnienia odpowiedniej ilości wody i aparatów ODO. Niegaszony pakiet może palić się nawet przez 90 min, a popożarowe auta z napędem hybrydowym i elektrycznym powinny być nadzorowane, ze względu na możliwość ponownego zapłonu ugaszonej baterii. Taki pojazd powinien znajdować się w odległości ponad 15 m od zabudowań i od innych aut [7], a z uwagi na możliwość wydzielania się palnych elektrolitów zaleca się pozostawienie otwartych drzwi lub szyb. 

Wyniki opisanych badań nie stwierdziły zagrożenia porażenia prądem elektrycznym podczas podawania prądu wody. Należy jednak pamiętać, że przeprowadzone zostały na pojeździe badawczym z wykorzystaniem wyłącznie baterii, bez całego osprzętu elektrycznego. Ponadto podczas testów strażacy nie używali sprzętu burzącego (np. hooligana). Zawsze, nawet przy mocno wypalonym aucie, należy brać pod uwagę możliwość porażenia prądem elektrycznym. Warto pamiętać, że bateria oraz układ wysokonapięciowy do konwertera zasilane są prądem stałym, zatem detektory napięcia stanowiące wyposażenie pojazdów pożarniczych nie wykryją zagrożenia. Autorzy badania zasugerowali, aby płonące auto elektryczne lub hybrydowe traktować jak każde inne urządzenie pod napięciem (do 1000 V). Przy założeniu, że podawany prąd gaśniczy będzie prądem kroplistym, a napięcie nie będzie przekraczać 1000 V według normy DIN VDE 0132 minimalna odległość od pyszczka prądownicy do elementu pod napięciem, jaką należy zachować, to 1 m.

Jak gasić?

Rodzaj i zakres prowadzonych działań powinien być uzależniony od zagrożenia, jakie stwarza pożar dla ludzi i dla mienia, a także od elementów pojazdu nim objętych. Wytyczne NFPA [2] definiują dwa rodzaje działań gaśniczych:

1. Działania ofensywne (w natarciu) - zalecane w przypadku pożarów nieobejmujących pakietu baterii wysokonapięciowej oraz pożarów stwarzających zagrożenie dla otoczenia. Jeśli bateria nie została objęta pożarem, należy unikać podawania na nią wody.
2. Działania defensywne (w obronie) - w przypadku pożarów obejmujących baterię wysokonapięciową oraz niestwarzających zagrożenia dla otoczenia. Najrozsądniejszym podejściem wydaje się pozostawienie baterii do samoistnego wypalenia, gdyż zwykle jest ona obudowana w stopniu uniemożliwiającym efektywne podanie wody. Niezbędna jest kontrola, czy pożar nie rozprzestrzenia się i nie oddziałuje na pozostałe elementy auta. Kamera termowizyjna jest odpowiednim narzędziem do oceny, czy bateria uległa wypaleniu.

Jeśli zachodzi konieczność ugaszenia płonącej baterii, musi zostać użyta znaczna ilość wody. Fakt ten podnoszony jest także w poradnikach przygotowanych przez producentów samochodów (poradnik dla pojazdów Tesla podaje, że do ugaszenia i schłodzenia baterii konieczne może być użycie ponad 11 000 l wody [7]).

Należy również zwrócić uwagę, że w większości wytycznych producentów powtarza się bezwzględny zakaz otwierania zespołu baterii, gdyż grozi to porażeniem prądem.

***

Zasady postępowania podczas pożarów pojazdów hybrydowych i elektrycznych to niezwykle ciekawa tematyka, a wiele zagadnień związanych z postępowaniem w przypadku pożarów i wypadków tych pojazdów z pewnością będzie tematem wielu badań i publikacji. Artykuł ten porusza jedynie wybrane zagadnienia związane z zagrożeniami i zasadami postępowania podczas pożarów pojazdów hybrydowych i elektrycznych. Należy mieć świadomość, że rosnąca liczba samochodów o napędzie elektrycznym i hybrydowym oraz kierunek, w którym wydaje się podążać motoryzacja, spowoduje stopniowy, a może i lawinowy wzrost zdarzeń z udziałem tych pojazdów. Prędzej czy później każdemu ratownikowi przyjdzie zmierzyć się z prezentowanym zagadnieniem w praktyce - warto, by byli na to dobrze przygotowani.

Literatura:

[1]   www.kartyratownicze.pl

[2]   Electric Vehicle Emergency Field Guide, NFPA.

[3]   Best practices for emergency response to incidents involving electric vehicles battery hazards: a report on full-scale testing results, The Fire Protection Research Foundation.

[4]   Fighting hybrid vehicle fires, Carolina Fire Rescue EMS Journal: Roh Shawn.

[5]   Emergency response guide: 2014-2015 Accord Hybrid, American Honda Motor Co.

[6]   Emergency response guide for hybrid vehicles, American Honda Motor Co.

[7]   Emergency response guide - Tesla, Model S.

kpt. Dariusz Bilski jest młodszym specjalistą w JRG 4 w Warszawie
st. kpt. Jakub Okólski jest dowódcą zmiany w JRG 4 w Warszawie 
Fot. Jakub Okólski
czerwiec 2018