Forskarnas upptäckt: Tände eld på 15 elbilar

Forskare kommer med nya råd för att släcka elbilar. 10 000-tals liter vatten på ett brinnande elbilsbatteri är verkningslöst. Brandfiltar på batteriet kan leda till okontrollerade blixtbränder med sex meter höga flammor. Och de sågar även den framgångsrika svenska metoden med skärsläckning.
– Det är bättre att låta batteriet brinna ut, uppger forskarna

I tre år har forskare vid Fire Safety Research Institute (FSRI) genomfört storskaliga brandtester på elbilar och bensinbilar. Nu presenterar de en av de mest omfattande evidensbaserade studierna någonsin om hur elbilsbränder ska bekämpas. Resultaten slår hål på flera etablerade myter: att vräka på tiotusentals liter vatten på batteriet är helt verkningslöst – och populära brandfiltar kan i själva verket orsaka livsfarliga explosioner.

Rapporten “Full-Scale Electric Vehicle Fire Experiments and Recommendations for Fire Incident Response”, skriven av forskarna Adam M. Barowy, Nathaniel G. Sauer och Christian A. Vogt, bygger på 18 fullskaliga brandförsök mestadels med rena elbilar, men även med fossilbilar, under kontrollerade laboratorieförhållanden. 

Syftet var att ersätta antaganden och mediesensationer med vetenskaplig fakta för att ge räddningstjänster världen över säkra och effektiva arbetsmetoder.
– Denna forskning ger brandkåren evidensbaserade taktiker som de kan implementera omedelbart för att förbättra brandmännens säkerhet och verksamhet vid elbilsbränder, säger Adam Barowy, chefsforskningsingenjör vid FSRI.

Forskarna krossar flera vanliga myter om bränder i elbilar. Till att börja med brinner Elbilar varken hårdare eller längre än bensinbilar. Forskarnas mätningar av värmeutveckling , brandtillväxt och brinntid visar dock att fordonen uppträder förvånansvärt likartat så länge det handlar om fri förbränning utan ingrepp. Det är plasten, skummet och inredningen i kuputrymmet som utgör den huvudsakliga bränslemängden i båda fordonstyperna.

Brinntiden i genomsnitt skiljer sig heller inte åt. Utan släckinsats brann både elbilar och bensinbilar i regel ut helt på under 90 minuter, såvida inte det uppstår termisk rusning i batteriet.  Men den genomsnittliga brinntiden och effektutvecklingen matchade bensinbilarna.

Många räddningsinsatser vid elbilsbränder har dragit ut på tiden i flera timmar och slukat över 40 000 liter vatten i försök att kyla ner batteripaketet. Forskningen visar att denna strategi är felaktig. Eftersom moderna batteripaket är hermetiskt tillslutna, vattentäta och kapslade i stål, aluminium eller kompositmaterial, når vattnet från vanliga släckslangar helt enkelt inte in till de brinnande battericellerna. Enligt forskarna är det bättre att låta batteriet brinna ut. Men till exempel i ett garage kan den strategin bli livsfarlig. 

– Fordonets konstruktion förhindrar effektiv kylning av cellerna i batteripaketet, även när man riktar slangstrålar direkt mot ventilationshål eller skador. Att begränsa vattenflödet till att skydda omgivningen och förhindra att passagerarutrymmet (åter)antänds medan batteriet får brinna ut, ledde till att incidenten kunde avslutas på under 30 minuter med endast 2 900 liter vatten. Det visar att riklig vattenapplicering på batteripaketet är både verkningslöst och onödigt.

I Sverige använder många räddningstjänster skärsläckare med stor framgång. Det är en metod som kan släcka batteribränder på 10 minuter, och som rekommenderats både av MSB och den nederländska motsvarigheten NIPV. Forskarna hos FSRI har inte testat metoden. De har försökt utvärdera tillgängliga erfarenheter och avråder från att använda skärsläckning i allmänhet. De menar att skärsläckning kräver specialkompetens med övning, specialutbildning och betydande samordning på skadeplatsen. 

FSRI noterar att tekniken kan vara otillåten enligt vissa lagar och att utrustningen innebär en betydande kostnad. Fordonstillverkarna (OEM) ställer sig inte bakom och godkänner inte några verktyg som penetrerar eller bryter igenom batterihöljet. Att mekaniskt punktera ett batteripaket som inte redan spruckit upp bär med sig påtagliga risker: det kan utlösa nya kortslutningar, starta termisk rusning i intakta celler samt exponera brandmännen för höga likspänningar (DC) och strömförande komponenter.

Särskilda brandfiltar för elbilar har blivit populära på marknaden som ett sätt att kväva bränder. FSRI:s försök visar att filten visserligen snabbt dämpar flammorna i bilens kupé, men den stannar inte upp den termiska rusningen i batteriet. Batteriet fortsätter att avge enorma mängder brännbara och explosiva gaser (bland annat väte, kolmonoxid och metan). När filten läggs över bilen fångas dessa gaser in under duken.

Forskarna upptäckte att detta skapar en överhängande risk för bakdrag och snabba explosioner.
– När brandfiltar användes på batterier i termisk rusning resulterade det i försämrad kontroll över batteriets brinntillstånd och okontrollerade utsläpp av brännbara gaser som ackumulerades under filten. Okontrollerade utsläpp av brännbara gaser kan resultera i blixtbränder och deflagrationer både under filten och i trånga utrymmen… Felaktig användning av brandfiltar kan därmed öka risken för räddningspersonal.

När syre introducerades – till exempel genom att forskarna gläntade på ett hörn av filten för att kontrollera läget eller trycka in släckutrustning – antändtes gashopen omedelbart i flera försök. I ett fall kastades eldflammor sex meter upp i luften. Forskarna avråder därför starkt från att använda brandfiltar inomhus eller i parkeringsgarage där gaser kan samlas.

Studien analyserade kemikalierna i både rökgaser, släckvatten och på brandmännens larmställ. Rök från både bensinbilar och elbilar innehåller höga halter av cancerframkallande och skadliga ämnen som flyktiga organiska föreningar (VOC) och polycykliska aromatiska kolväten (PAH). Elbilsbränder skiljer sig dock på två punkter: de avger högre halter av partikulär fluorid samt tungmetaller från batterikemin (som nickel, mangan, kobolt och litium).

Trots dessa batterispecifika metaller ändras inte skyddsrekommendationerna för rökdykare och räddningspersonal. Fullständig strukturutrustning (larmställ) och tryckluftsapparat (SCBA) ska användas under hela insatsen, inklusive under eftersläckning och sanering. Arbeta alltid i vindens riktning och släckutrustningens räckvidd för att hålla avstånd till röken. Genomför grovsanering på plats, lägg förorenad utrustning i täta påsar och duscha så snart som möjligt efter återgång till stationen.

FAKTA: Fem evidensbaserade råd vid elbilsbrand enligt forskarna

1. Prioritera livräddning: Fordonets drivlina får aldrig fördröja urdragning eller räddning av nödställda i kupén.
   
2. Släck kupén först: Använd helt vanligt vatten med standardutrustning. Att släcka kupébranden tar bort den största bränslekällan och gör det lättare att se om batteriet faktiskt brinner.
   
3. Slösa inte vatten på batteriet: Om batteriet brinner och inte slocknar direkt, begränsa vattenanvändningen till att skydda omgivningen och förhindra att kupén återantänds. Låt batteriet brinna ut.
   
4. Iaktta försiktighet med brandfiltar: Använd inte brandfiltar i slutna utrymmen. Om en brandfilt väl lagts på får den absolut inte rubbas eller lyftas på minst en timme på grund av explosionsrisken.
   
5. Hantera återantändningsrisken: Batterier kan återantändas timmar eller dagar efter att branden verkar släckt. Bärgningsfordon bör eskorteras av släckenhet, och bilen ska placeras i karantän med minst 5 meters avstånd till allt brännbart på uppställningsplatsen. 

Så genomfördes de 18 brandexperimenten

Forskarna vid FSRI genomförde totalt 18 fullskaliga brandtester under kontrollerade laboratorieförhållanden. För att få en representativ bild valdes några av de mest populära bilmodellerna på den nordamerikanska marknaden ut. Totalt testades 15 elbilar (EV) och 3 förbränningsbilar (ICEV).

För att kunna studera brandutveckling och utvärdera specifika släckningsmetoder delades experimenten in i tre huvudkategorier:

1. Fribrinning (Free burn) – 9 fordon
Syftet med dessa nio tester var att etablera en baslinje genom att mäta brandförlopp, värmeutveckling (Heat Release Rate) och brinntid utan att någon släckinsats gjordes.

• Fordon: Tre bensinbilar (två Hyundai Kona, en Toyota RAV4) och sex elbilar (Chevy Bolt, Nissan Leaf, Hyundai Ioniq, Tesla Model 3, Ford Mustang Mach-E, Hyundai Kona).
  
• Genomförande: Bilarna antändes underifrån med hjälp av gasolbrännare och fick brinna tills elden slocknade av sig själv (med undantag för en bil där testet avbröts när rökutvecklingen översteg laboratoriets kapacitet). Bensinbilarna hade fulla bränsletankar och elbilarnas batterier var laddade till 100 procent.
  

2. Traditionell vattensläckning (Hose stream) – 5 fordon
Dessa tester utfördes för att utvärdera effektiviteten av vanliga brandslangar och konventionell släckningstaktik på elbilsbränder.

• Fordon: Fem elbilar (Hyundai Kona, Chevy Bolt, Tesla Model 3 och två Ford Mustang Mach-E).
  
• Genomförande: För att simulera en normal utryckningstid lät forskarna branden utvecklas i 6 minuter efter bekräftad termisk rusning innan de aktiverade släckningen. I fyra av testerna användes enbart vatten, medan det femte testet (på en Ford Mustang) gjordes med en 3-procentig inblandning av släckmedlet F-500 för att jämföra effekten.
  

3. Släckning med brandfilt (EV Blanket) – 4 fordon
Den tredje fasen fokuserade på att utvärdera hur effektiva och säkra brandfiltar för elbilar är i praktiken.

• Fordon: Fyra elbilar (två Ford Mustang Mach-E och två Tesla Model 3).
  
• Genomförande: Även här tillämpades en fördröjning på 6 minuter innan insatsen inleddes. I två av testerna lades enbart brandfilten över bilen. I de två andra testerna kombinerades filten med att ett underredesmunstycke (UVN) aktiverades för att spruta vatten mot batteriets undersida. Under experimentens gång lyftes filten medvetet i ett av hörnen via en kabel för att simulera en inspektion, vilket gjorde att forskarna kunde observera hur inblandningen av syre utlöste bakdrag och deflagrationer. 

LÄS MER: