Incendi di veicoli elettrici: Quanto dobbiamo davvero preoccuparci?

I veicoli elettrici (EV) non solo offrono promesse ambientali, ma sollevano anche importanti questioni di sicurezza, in particolare i rischi di incendio legati alle loro batterie agli ioni di litio.

Autori

Gli autori dell’articolo sono esperti nel campo dell’ingegneria e della sicurezza contro gli incendi. I principali contributori sono:

1. César Martín-Gómez – Cattedratico in installazioni e sistemi energetici presso l’Università di Navarra.
2. Mohd Zahirasri Bin Mohd Tohir – Ricercatore postdoc in ingegneria della sicurezza contro gli incendi, sempre all’Università di Navarra.
3. Victor Debeure – Ingegnere industriale presso IMT Nord Europe – Institut Mines-Télécom.

Dichiarazione di divulgazione

César Martín-Gómez riceve finanziamenti dalla Cátedra Fundación Saltoki . Questo progetto ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e innovazione Horizon Europe dell’Unione Europea, sotto l’accordo di sovvenzione Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) con ID: 101064984 . Victor Debeure non lavora, non consulta, non possiede azioni e non riceve finanziamenti da alcuna azienda o organizzazione che potrebbe beneficiare di questo articolo e non ha dichiarato affiliazioni rilevanti oltre al suo incarico accademico.

Partner

L’ Università di Navarra e IMT Nord Europe forniscono finanziamenti come partner fondatori . Queste istituzioni sono fondamentali per il supporto e lo sviluppo della ricerca nel campo della sicurezza dei veicoli elettrici. Inoltre, l’ Institut Mines-Télécom è un altro partner che contribuisce al finanziamento come membro di The Conversation FR . Queste collaborazioni evidenziano l’importanza di unire le forze accademiche e industriali per affrontare le sfide legate alla sicurezza dei veicoli elettrici.

Tipi di batterie EV

Circa il 90% dei veicoli elettrici utilizza batterie NMC (Nickel Manganese Cobalt), che sono più soggette a incendi. Queste batterie sono preferite dai produttori per i loro costi di produzione inferiori, ma presentano un rischio maggiore di thermal runaway , una reazione pericolosa che può innescare incendi improvvisi nelle batterie agli ioni di litio.

Analisi dei Tipi di Batterie

Abbiamo analizzato 100 veicoli elettrici provenienti da Europa, Asia e America, esaminando vari marchi e modelli. I risultati hanno mostrato che:

1. 90% dei veicoli utilizza batterie NMC.
2. 8% utilizza batterie LFP (Lithium Iron Phosphate).
3. 2% utilizza altri tipi di batterie.

La scelta del tipo di batteria è influenzata dal rapporto peso-efficienza, che determina quale tipo di batteria viene utilizzato. Tuttavia, il nostro confronto tra batterie NMC e LFP ha rivelato risultati inaspettati. Le batterie NMC , con un peso di 6.74 kg per kWh, sono solo leggermente più pesanti delle batterie LFP , che pesano 6.51 kg per kWh. Questa leggera differenza mette in discussione il presunto vantaggio di peso delle batterie NMC , specialmente considerando il loro maggiore rischio di incendio.

Comportamento al Fuoco delle Batterie

La nostra ricerca ha anche esaminato il comportamento al fuoco delle batterie NMC e LFP , i due tipi di batterie più comuni nei veicoli elettrici. Abbiamo analizzato dati provenienti da 24 studi , esaminando esperimenti che hanno acceso celle agli ioni di litio per misurare il Heat Release Rate (HRR) nel tempo. Sebbene questi test siano informativi, riflettono il comportamento di celle singole. Gli incendi nei pacchi batteria completi, che contengono migliaia di celle, sono molto più complessi, coinvolgendo reazioni a catena e un’ulteriore liberazione di energia dal veicolo stesso. La nostra analisi ha rivelato differenze significative nel comportamento al fuoco tra le batterie NMC e LFP all’aumentare della capacità.

A capacità inferiori, le batterie NMC mostrano un HRR massimo relativamente basso, ma questo aumenta drasticamente a capacità elevate, superando i 100 kW . Al contrario, le batterie LFP mostrano un HRR più stabile, aumentando gradualmente senza raggiungere i livelli estremi delle NMC . Questo suggerisce che le batterie NMC presentano maggiori rischi di incendio a capacità elevate, sottolineando l’importanza di considerare il tipo di batteria e la capacità quando si valuta la sicurezza dei veicoli elettrici, specialmente per pacchi di grandi dimensioni.

Comportamento al fuoco delle batterie NMC e LFP

Le nostre ricerche hanno esaminato il comportamento al fuoco delle batterie NMC e LFP , i due tipi di batterie più comuni nei veicoli elettrici. Abbiamo analizzato dati provenienti da 24 studi, esaminando esperimenti che hanno acceso celle di litio per misurare il tasso di rilascio di calore (HRR) nel tempo, che rappresenta la velocità con cui bruciano. Sebbene questi test forniscano informazioni utili, riflettono il comportamento di celle singole. Gli incendi nei pacchi batteria completi dei veicoli elettrici, che contengono migliaia di celle, sono molto più complessi, coinvolgendo reazioni a catena e un rilascio di energia aggiuntivo dal veicolo stesso.

Differenze nel comportamento al fuoco

La nostra analisi ha rivelato differenze significative nel comportamento al fuoco tra le batterie NMC e LFP all’aumentare della capacità. A capacità inferiori, le batterie NMC mostrano un HRR massimo relativamente basso, ma questo aumenta drasticamente a capacità elevate, superando i 100 kW . Al contrario, le batterie LFP mostrano un HRR più stabile, aumentando gradualmente senza raggiungere i livelli estremi delle NMC . Questo suggerisce che le batterie NMC presentano maggiori rischi di incendio a capacità elevate, sottolineando l’importanza di considerare il tipo di batteria e la capacità quando si valuta la sicurezza dei veicoli elettrici, specialmente per pacchi di grandi dimensioni.

Analisi del comportamento al fuoco

1. Le batterie NMC mostrano un comportamento al fuoco più rischioso a capacità elevate.
2. Le batterie LFP presentano un HRR più stabile, aumentando gradualmente.
3. È fondamentale considerare il tipo di batteria e la capacità per valutare la sicurezza dei veicoli elettrici.

Carica della batteria e rischio di incendio

A livello di carica della batteria, lo studio ha esaminato se il livello di carica in una batteria, noto come stato di carica (SoC) , influisca sulla potenza rilasciata durante un incendio. I dati sono stati suddivisi in cinque segmenti – livelli di carica del 0%, 25%, 50%, 75% e 100% – e è stata introdotta una nuova metrica, kW per Ah , per tenere conto della Heat Release Rate (HRR) in funzione della capacità della batteria. I risultati sono stati chiari:

1. Da 0% a 75% di carica, l’intensità del fuoco è rimasta stabile,
2. ma a carica completa, la forza del fuoco è aumentata a 31 kW/Ah per le batterie LFP e 38 kW/Ah per le batterie NMC.

Questo aumento è in linea con gli incidenti reali, poiché molti incendi si verificano durante la ricarica del veicolo. Questo evidenzia l’importanza di sistemi di prevenzione incendi efficaci presso le stazioni di ricarica nei parcheggi, in particolare quelli sotterranei, per mitigare i rischi associati alla ricarica degli EV, specialmente quelli con batterie NMC ad alta capacità.

È sicuro possedere un EV?

Possedere un veicolo elettrico (EV) è considerato sicuro , a condizione che vengano seguite alcune misure di sicurezza . È fondamentale implementare sistemi di soppressione incendi avanzati negli spazi pubblici, ma anche i singoli proprietari di EV hanno un ruolo cruciale nel ridurre i rischi. Avere un EV con un sistema di ricarica domestica offre grande comodità, ma è essenziale affrontare i potenziali pericoli. Seguire le linee guida del produttore , effettuare controlli regolari sulla salute della batteria e dotare il proprio garage di strumenti di protezione contro gli incendi, come estintori di classe elettrica e coperte antincendio, può migliorare significativamente la sicurezza. Adottando questi passaggi proattivi, possiamo abbracciare il futuro di un trasporto più pulito con fiducia e tranquillità.

Fonte: TheConversationEU