Wat gebeurt er als een elektrische auto brandt in een autotunnel of een ondergrondse parkeergarage? In de testtunnel van Hagerbach in Zwitserland staken Empa-onderzoekers en tunnelveiligheidsexpert Lars Derek Mellert batterijcellen van elektrische auto's in brand en analyseerden de verspreiding van roet- en rookgassen en de chemische residuen in het bluswater.

Er klinkt een luide knal en dan begint het: een batterijmodule van een elektrische auto staat in brand in de testtunnel van Hagerbach. Een video van de test toont op indrukwekkende wijze de energie die in dergelijke batterijen is opgeslagen: meterslange vlammen sissen door de kamer en produceren enorme hoeveelheden dik, zwart roet. Het zicht in het voorheen helder verlichte tunnelgedeelte nadert snel nul. Na een paar minuten is de batterijmodule volledig uitgebrand. As en roet hebben zich door de ruimte verspreid.

De proef, die werd gefinancierd door het Zwitserse federale wegenbureau (FEDRO), vond plaats in december 2019. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd. "In ons experiment hebben we met name rekening gehouden met exploitanten van kleine en grote ondergrondse of parkeergarages met meerdere verdiepingen", zegt projectleider Lars Derek Mellert van Amstein + Walthert Progress. "Al deze bestaande ondergrondse constructies worden in toenemende mate gebruikt door elektrische auto's. En de operators vragen zich af: wat te doen als zo'n auto in brand vliegt? Wat zijn de gezondheidsrisico's voor mijn medewerkers? Welke effecten heeft zo'n brand op de werking van mijn fabriek? " Maar tot nu toe was er nauwelijks zinvolle technische literatuur, laat staan praktische ervaring voor een dergelijk geval.

Met hulp van batterijonderzoeker Marcel Held en corrosiespecialist Martin Tuchschmid van Empa ontwikkelde Mellert drie testscenario's. Ook deskundigen van de testtunnel van Hagerbach en het Franse Centre d'études des tunnels (CETU) in Bron waren betrokken. "In de brandtunnel hebben we proefvlakken aangebracht waarop het roet is neergeslagen", zegt Martin Tuchschmid, corrosie- en brandschadespecialist bij Empa. "Na de test zijn de oppervlakken chemisch geanalyseerd en ook enkele maanden opgeslagen in speciale ruimtes om mogelijke corrosieschade op te sporen."

De brandbare elektrolyten van de accu van een elektrische auto produceren flitsvuren. Zo'n brand is niet te blussen. In plaats daarvan moeten brandende batterijmodules worden gekoeld met grote hoeveelheden water om het vuur te beheersen. 

Scenario 1: Brand in een afgesloten ruimte

Het eerste scenario betreft een brand in een afgesloten parkeergarage zonder mechanische ventilatie. Er is uitgegaan van een parkeerplaats van 28 x 28 meter oppervlakte en 2,5 meter vloerhoogte. Zo'n verdieping zou een luchtvolume hebben van 2000 kuub. Er wordt uitgegaan van het vuur van een kleine auto met een volledig opgeladen batterij van 32 kWh. Om financiële redenen is de test teruggeschroefd naar 1/8. Zo werd een volledig opgeladen batterijmodule met een capaciteit van 4 kWh in brand gestoken in een ruimte met 250 kubieke meter luchtvolume. De testen onderzochten hoe het roet neerslaat op tunnelwanden, oppervlakken en op beschermende pakken gedragen door brandweerlieden ter plaatse, hoe giftig de residuen zijn en met welke middelen de brandlocatie achteraf kan worden schoongemaakt.

Scenario 2: Brand in een ruimte met sprinklerinstallatie

Scenario 2 gaat over chemische residuen in het bluswater. De testopstelling was dezelfde als in scenario 1. Maar deze keer werd de rook van de batterij afgevoerd met behulp van een metalen plaat onder een waterdouche die op een sprinklerinstallatie leek. Het roetige water dat naar beneden viel, is opgevangen in een bak. De batterij was niet gedoofd, maar volledig opgebrand.

Scenario 3: Brand in een tunnel met ventilatie

In dit scenario lag de focus van het onderzoek op het effect van een dergelijke brand op een ventilatiesysteem. Hoe ver verspreidt het roet zich in de afvoerkanalen? Blijven daar stoffen achter die corrosie veroorzaken? In het experiment werd opnieuw een 4 kWh batterijmodule in brand gestoken, maar dit keer blies een ventilator de rook met constante snelheid in een 160 meter lange ventilatietunnel. Op een afstand van 50, 100 en 150 meter van de plaats van de brand hadden de onderzoekers metalen platen in de tunnel geplaatst waar het roet zou bezinken. De chemische samenstelling van het roet en mogelijke corrosie-effecten zijn geanalyseerd in de Empa-laboratoria.

De resultaten van de test zijn in augustus 2020 gepubliceerd in een eindrapport (). Projectleider Mellert: "Qua warmteontwikkeling is een brandende elektrische auto niet gevaarlijker dan een brandende auto met een conventionele aandrijving." 'De verontreinigende stoffen die een brandend voertuig uitstoten, zijn altijd gevaarlijk en mogelijk dodelijk geweest', aldus het eindrapport. Ongeacht het type aandrijving of energieopslagsysteem, het hoofddoel moet zijn om iedereen zo snel mogelijk uit de gevarenzone te krijgen. Het zeer corrosieve, giftige fluorwaterstofzuur is vaak besproken als een bijzonder gevaar bij brandende batterijen. Bij de drie proeven in de Hagerbachtunnel bleven de concentraties echter onder de kritische niveaus.

Conclusie:

Een modern tunnelventilatiesysteem is niet alleen geschikt voor brandende benzine- / dieselauto's, maar ook voor elektrische auto's. Verhoogde corrosieschade aan het ventilatiesysteem of de tunnelapparatuur is op basis van de nu beschikbare resultaten onwaarschijnlijk.

Zelfs de brandweer hoeven op basis van de tests niets nieuws te leren. Brandweerlieden weten dat de accu van een elektrische auto onmogelijk te blussen is en dat deze alleen met grote hoeveelheden water kan worden gekoeld. De brand kan dus mogelijk beperkt blijven tot enkele batterijcellen, en een deel van de batterij zal niet doorbranden. Natuurlijk moet zo'n gedeeltelijk verbrand wrak worden opgeslagen in een waterbassin of een speciale container, zodat het niet opnieuw kan ontsteken. Maar dit is bij de specialisten al bekend en wordt geoefend.