Časopis 112: Rostoucí počet požárů bateriových úložišť s sebou přináší rizika, způsobů hašení je několik

Moderní doba a vývoj technologií dnes umožňuje ukládat opravdu velká množství elektrické energie do relativně malých úložišť. Bateriová zařízení jsou trendy a významným způsobem zjednodušují život. Mají však i řadu rizik.

Bateriová úložiště se stávají trendem posledních let a pravděpodobně technologickým způsobem skladování energie i v budoucnu. Požadavky na bateriová úložiště jsou stále přísnější, a to zejména na jejich minimální ztráty a co nejmenší velikost úložiště.

Používané materiály a kvalita provedení bateriových zařízení a úložišť

Základem je materiál a kvalita provedení. Na trhu najdeme velké množství výrobců bateriových zařízení a úložišť, která se od sebe mimo jiné liší jak z pohledu jejich bezpečnosti, tak i životností. Ekonomicky musí být tato zařízení výhodná, jinak by ztratila svůj význam.

Tím je vytvářen tlak na snižování bezpečnosti zařízení a diametrálně tak narůstají rizika pro jejich uživatele. Snižování bezpečnosti začíná již v samotném začátku, a to při výběru materiálů použitých pro výrobu zařízení určeného k ukládání elektrické energie.

Nejčastěji využívaný materiál pro výrobu baterií je lithium. Je nejlehčí z řady alkalických kovů, stříbřitě lesklého vzhledu a je značně reaktivní. Je velmi dobře vodivým prvkem pro elektrický proud a teplo.

Využívání lithia do baterií je preferováno z důvodu jeho hmotnosti. Přenosná zařízení vždy vyžadují co nejmenší váhu a ta je ovlivňována především váhou akumulátorů. Nikdo dnes nechce mobilní telefon vážící půl kilogramu. Současné požadavky jsou také přísné na dobu nabíjení a dobu provozu bateriového zařízení. Tím samozřejmě narůstá riziko poškození baterie nebo jejího nestandardního chování.

Při vysokých nabíjecích proudech dochází k velkému zahřívání baterií a při případném narušení obalu baterie může docházet, podle velikosti baterie, k masivnímu uvolňování nebezpečných látek, které jsou nejen hořlavé, ale také, při správné koncentraci se vzduchem, i výbušné.

Obecná problematika požárů bateriových úložišť

Hasiči se v dnešní době velmi často potýkají s problematikou požárů, jejichž původcem je akumulátorové zařízení nebo samotný akumulátor. Samozřejmě se intenzivně hovoří o elektromobilitě či fotovoltaice, ale tato problematika se obecně týká všech akumulátorových zařízení bez rozdílu.

Je pochopitelné, že pro hasiče je požár baterie z elektromobilu podstatně složitější záležitostí, ale vlastní princip vzniku požáru je totožný. Zde už směřujeme ke kapacitám a výkonům baterií či jejich článků. Zejména v oblasti bateriových úložišť je potřeba vnímat, že se skládají z několika kusů, ba i desítek kusů baterií.

V praxi většinou dochází k zahoření jednoho kusu baterie. Následně se v relativně krátkém čase tento fyzikálně-chemický proces přenese na další baterie nebo celé úložiště. V této fázi je z pohledu jednotek požární ochrany (PO) zásah podstatně složitější a hrozí i mnoho rizik s touto problematikou spojených.

Mezi zásadní a nejčastěji zmiňovaná rizika patří nebezpečí úrazu elektrickým proudem, nadýchání se zplodin hoření, nelze vyloučit ani riziko popálení, poleptání nebo samotné exploze hořícího zařízení.

Nejčastější příčiny vzniku požáru na bateriových úložištích

Mezi nejčastější příčiny vzniku požáru na bateriových úložištích patří zkrat, který je způsobený například prodřením izolace silového kabelu v pouzdře baterie (a to ještě před pojistkou), nebo poškození izolační folie uvnitř článku baterie.

Zkrat může nastat také závadou na desce BMS (battery management systém), jež baterii chrání, či selháním některé funkce BMS, jako je třeba teplotní čidlo. Samostatně nelze vyloučit ani závadu na nabíječce s následným přebíjením a přehřátím.

Bohužel častým důvodem požáru bývá použití neoriginální nabíječky, která má mnohdy jiné napětí a jiný maximální nabíjecí proud. V neposlední řadě nelze vyloučit ani skrytou vadu nebo úmyslné jednání.

Role HZS ČR při řešení problematiky bateriových systémů

Hasičský záchranný sbor České republiky (HZS ČR) reaguje na tyto moderní trendy a podílí se nejen na vývoji bateriových systémů, ale především reaguje na taktické postupy zásahu jednotek PO a spolupracuje na vývoji nových věcných prostředků PO, které jsou dnes již aplikovány do praxe.

Především jsou to prostředky pro nucený vstup do baterie a transportní prostředky. Nové poznatky a trendy v této oblasti jsou každoročně ze strany HZS ČR přednášeny na odborných konferencích a jsou předávány v rámci odborné přípravy také členům jednotek sborů dobrovolných hasičů obcí.

Je však nutno zmínit, že náklady na vývoj a pořizování zařízení určeného k hašení bateriových systémů stojí nemalé finanční prostředky. I v tomto směru je potřeba nastavit jasný systém, jak a čím zasahovat.

Aby mohl systém fungovat a občanům České republiky (ČR) byla garantována včasná a efektivní pomoc ze strany hasičů, jsou každoročně ve spolupráci s Technickým ústavem požární ochrany prováděny testy na hašení baterií pomocí speciálních hasiv a nových systémů, které jsou uváděny na trh. Bohužel ne vždy jsou to fungující prostředky a mnoho firem hledá díru na trhu, kde by se mohly realizovat.

Toto však není problém pouze v ČR, ale obecně lze říct, že to je problém celé Evropy. HZS ČR spolupracuje i se zahraničními kolegy, kteří se zrovna tak podílí na vývoji a inovaci hasebních postupů a hasicích zařízení. Zejména severské země věnují této problematice velmi mnoho času a nemalé finanční prostředky pro vyvinutí efektivního systému hašení baterií.

Rizika lithiových akumulátorů

Lithiové akumulátory jsou náchylné na správnost nabíjení. I při mírném přebíjení či podbíjení, případně při mechanickém poškození obalu, může dojít ke vzniku požáru nebo roztržení akumulátoru, a tím k ohrožení přítomných osob, případně ke vzniku velkých materiálních škod.

Před zahájením nabíjení je vždy potřeba vizuálně zkontrolovat, zda není akumulátor poškozen. Je potřeba používat pouze originální nabíječky dodané či schválené výrobcem. Mezi důležité kroky patří seznámení se s návodem výrobce, zejména pak s důrazem na postup a bezpečnost při nabíjení.

K bateriím je nutné se chovat s respektem, již od kapacity 100 Wh je baterie kvalifikována jako nebezpečná. Běžné baterie v elektrokolech mají kapacitu kolem 500 Wh. Základním pravidlem při nabíjení je nenechat akumulátor bez dozoru.

Postupy hašení baterií

V ČR se snažíme vždy především ochránit přilehlé okolí hořícího zařízení a zabránit možnému šíření plamenného hoření. Následně je baterie ochlazena na bezpečnou teplotu (přibližně 80 °C a méně), a pokud to není nutné, tak se hasiči snaží do baterie nevstupovat.

V případě, že se baterie chová nestandardně i při ochlazení nebo jeví známky opětovného rozhoření, nevyhnou se hasiči vstupu do baterie nebo jejímu potopení do vodní lázně. Dnes existuje několik možností, jak násilný vstup do baterie provést. Nejčastěji je používáno hasicí a řezací zařízení.

Lze však také použít systémy, které fungují na principu mechanického vpichu do těla baterie a následné aplikace hasicího média. Těchto zařízení stále přibývá a většina z nich je v praxi již aplikována.

HZS ČR měl tu možnost většinu nově vymyšlených systémů otestovat. Bohužel z hlediska praktického použití jsou tato zařízení buď velkých rozměrů a nevejdou se do základní techniky jednotek PO (CAS), nebo musí být instalována v těsné blízkosti hořící baterie, což je v praxi mnohdy neproveditelné.

Intenzita hoření je často až explozivní a dosažená velmi vysoká teplota při požáru bateriového úložiště neumožňuje bezpečný pohyb hasičů v jeho těsné blízkosti. V tomto případě musí zasahující hasiči využívat tzv. vodní clonu, kterou si při přístupu ochlazují prostor. Je to podstatně bezpečnější, ale na druhou stranu si dost významně snižují výhledové podmínky a orientaci v místě zásahu.

Vysokotlaké řezací zařízení

Další možností hašení je použití vysokotlakého řezacího zařízení. Jedná se o speciální hasicí zařízení, které umí proříznout různě silné stěny, pláště budov nebo střechy. Zařízení má pro řezání a hašení hydraulicky ovládanou proudnici se systémem založeným na vodním proudu, do něhož je přimícháno abrazivo.

Proud vody a abraziva prořízne pevné materiály a hasiči tak do uzavřeného prostoru vpraví pomocí patentované trysky vodní mlhu. Ta se okamžitě promění v páru a prostor ochladí. U bateriových úložišť je principem využití tohoto systému spíše destrukce baterie než její chlazení. I proto při vstupu do baterie dochází k poměrně velkému jiskření, protože destrukcí baterie se uvolňuje její uskladněná energie.

Příklady z praxe

Z praxe již máme mnoho poznatků o nestandardním chování baterií a bateriových úložišť. V ČR evidujeme několik složitých zásahů tohoto typu. Mezi ně patří i požár velkokapacitního bateriového úložiště v Jihomoravském kraji, které bylo instalováno do standardního kovového ISO kontejneru.

Dále můžeme jmenovat požár s následnou explozí bateriového úložiště fotovoltaického systému v rodinném domě na Náchodsku. Tento případ jasně ukázal, jaké množství plynů se při přebíjení akumulátorů dokáže uvolnit a jakou následnou škodu mohou způsobit. Nemluvě o rizicích z hlediska života a zdraví obyvatel nemovitosti či zasahujících složek IZS.

I na základě těchto poznatků a zkušeností byla připravena norma ČSN 73 0847 P, která upravuje podmínky fotovoltaických elektráren a bateriových úložišť.

Elektromobilita

Samostatnou kapitolou z hlediska hasičských postupů a reakce na vývoj v tomto segmentu výroby je elektromobilita. Běžné požáry vozidel jsou ze strany jednotek PO řešeny dnes a denně, zatímco požáry bateriově poháněných vozidel jsou spíše výjimkou, o to jsou ale zásahy při nich složitější.

HZS ČR musel reagovat na rozdílné chování a především parametry elektromobilů. Jedním z důležitých faktorů je váha vozidla, která je oproti běžným vozidlům přibližně o třetinu vyšší. V případě nutné manipulace s takovým typem vozidlem je takřka nemožné při dojezdu standardního družstva cokoli udělat.

HZS ČR na tuto situaci reagoval vývojem, otestováním a následným pořízením transportních vozíků, které významně usnadní manipulaci s takto těžkým vozidlem, a to především v uzavřených prostorech, jako jsou podzemní garáže a parkovací domy. I zde je základním úkolem jednotek PO prvotně zamezit škodám na majetku, což znamená co nejrychleji uhasit plamenné hoření, a až následně je řešen požár samotné baterie, většinou až po transportování vozidla mimo uzavřené prostory na volné prostranství, kde je zásah pro složky IZS daleko bezpečnější a jednodušší.

Dalším krokem je vybavení stanic HZS ČR vozidlem pro odtah z nepřístupných prostor a vybavení kontejnery pro namočení vozidel. V první etapě budou vybavována krajská města a později i další stanice HZS ČR.

Právě namáčení vozidel v kontejneru je velmi často využívaným postupem jednotek PO. To znamená, že je elektrické vozidlo, po uhašení plamenného hoření a po zjištění požáru baterie, umístěno do speciálního kontejneru, kde je do výše baterie napuštěna voda, která zajistí nutné dochlazení baterie na bezpečnou teplotu.

Tímto ovšem není všem následkům požáru konec. Nyní vyvstává otázka, co s vodou, jež byla použita pro chlazení baterie. I tímto se HZS ČR zabýval a výsledky expertiz ukázaly, že voda je vysoce kontaminována zejména komponenty baterie zasaženými požárem, ale také lithiem. V současné době je postup nastaven tak, že po vyjmutí vozidla z vodní lázně je voda likvidována cestou firem, které mají certifikaci pro ekologickou likvidaci. Tato cesta je bohužel velmi finančně náročná.

Závěr

Z důvodu praktických poznatků byl ze strany HZS ČR vznesen požadavek na detekci požáru, aktivní hašení, dedikované nabíjení elektromobilů nebo vypínání elektrické energie v prostoru, kde se nacházejí dobíjecí body.

To jsou jen některé klíčové body, které obsahují chystané legislativní změny navržené hasiči a na nichž se shodla ustanovená mezirezortní pracovní skupina. Čím více parkovacích míst garáže obsahují, tím více podmínek požární bezpečnosti musejí splnit. Navržený koncept požární bezpečnosti vychází ze zkušeností v ČR a v zahraničí.

Z hlediska požární ochrany jsou zatím všechny předpisy týkající se elektromobility (zákony, vyhlášky a české technické normy) stále ve fázi přípravy. Do legislativního procesu teď ale míří novela vyhlášky o technických podmínkách požární ochrany staveb, která obsahuje podmínky požární bezpečnosti ve vztahu k vozidlům s alternativními druhy pohonů, včetně vozidel s elektrickým pohonem.