Vormen elektrische voertuigen een brandrisico?

Nu elektrische auto's een steeds prominentere plaats innemen op de weg, wordt er steeds meer aandacht besteed aan mogelijke veiligheidsproblemen die deze nieuwe technologie met zich meebrengt.

Een van de grootste zorgen die de introductie van elektrische auto's met zich meebrengt, is het risico op brand - of beter gezegd, het vermeende risico op brand waarbij elektrische auto's betrokken zijn. 

Benzine- en dieselauto's vliegen nog steeds in brand (herinner je je de reeks Opel/Vauxhall Zafira-branden nog niet zo lang geleden?), maar gezien het feit dat elektrische auto's nog maar zo kort geleden zijn geïntroduceerd, komen ze veel vaker in het nieuws, en soms onterecht.

Nu de wereld gewend raakt aan dit soort technologie en er protocollen worden opgesteld om zich te beschermen tegen rampen (scheepseigenaren krijgen bijvoorbeeld steeds vaker te horen dat ze hun schepen moeten beschermen tegen autobranden), is het de moeite waard om inzicht te krijgen in de statistieken, waarom deze branden zoveel aandacht opeisen, hoe brandweerlieden ermee omgaan en wat dit voor jou betekent.

Eerste vraag: Komen elektrische-autobranden vaak voor?

EV-branden komen niet vaak voor. De gegevens van de afgelopen jaren suggereren zelfs dat EV-branden veel zeldzamer zijn dan verbrandingsbranden. 

Volgens de Zweedse autoriteit voor sociale bescherming en paraatheid zijn van de gemiddeld 3400 voertuigbranden die jaarlijks in het land plaatsvinden, slechts 0,4% elektrische auto's en 1,5% hybride auto's.

Volgens de London Assembly en de Greater London Authority zouden er in 2023 493 benzineauto's in brand vliegen, tegenover 138 dieselauto's en slechts 7 elektrische auto's met accu.

Volgens Honeywell Safety and Productivity Solutions zijn er in het Verenigd Koninkrijk van juli 2022 tot juni 2023 239 branden geregistreerd die verband houden met EV. Hoewel dit een stijging is van 83% ten opzichte van vorig jaar, is het belangrijk om op te merken dat het aantal is toegenomen met de toenemende aanwezigheid van EV's op onze wegen.

Ondertussen waren volgens Bedfordshire Fire and Rescue Service in 2019 ongeveer 1898 branden in het graafschap veroorzaakt door benzine- en dieselvoertuigen. Slechts 54 waren afkomstig van EV's.

Uit een ander onderzoek van het Zweeds Agentschap voor Civiele Rampen kwam naar voren dat EV's 20 keer minder kans hebben om vlam te vatten dan ICE-auto's.

Uit een aanvullend onderzoek van dat bureau en een Amerikaanse verzekeraar bleek dat slechts 25 van de 100.000 EV's brandschade oplopen.

Ter vergelijking: 1530 per 100.000 ICE-auto's krijgen te maken met brand, en hybride voertuigen lopen een veel hoger risico: 3475 per 100.000 .​​​

Tweede vraag: Waarom krijgen elektrische-autobranden zoveel aandacht?

Branden in elektrische auto's trekken om veel redenen meer aandacht. Ten eerste is de technologie nieuw en nieuwswaardig.

Dat gezegd hebbende, het echte probleem met elektrische autobranden is dat ze opmerkelijk moeilijk te blussen zijn vanwege hun complexe chemie, die gebruik maakt van een grote lithium-ion batterij.

Thermische runaway treedt op wanneer een EV-batterij vlam vat, waarbij een batterijcel kortsluiting maakt en opwarmt tot gevaarlijke niveaus. Dit kan leiden tot een soort domino-effect, wat betekent dat andere cellen in het accupakket hetzelfde proces ondergaan.

Volgens de Bedfordshire Fire and Rescue Service ontstaan er meer dan 100 organische chemicaliën bij een brand in een elektrisch voertuig. Sommige van deze gassen zijn ernstig giftig, met name waterstofcyanide en koolmonoxide.

Ze branden ook extreem heet en zijn moeilijk te koelen. Volgens het Australische EV Firesafe is er meer dan 10.000 liter water nodig om een EV-brand te blussen.

Branden in elektrische auto's zijn moeilijk te blussen omdat het vaak moeilijk is om bij de accu te komen en koel water op de probleemcel te krijgen. Je denkt dat hij uit is, maar uren, dagen of zelfs weken later barst hij weer uit.

Al met al is het geen wonder dat mensen zich zorgen maken over elektrische autobranden, niet in de laatste plaats degenen die ze moeten blussen.

Hoe gaan bemanningen om met EV-branden?

Brandweerkorpsen ontwikkelen nieuwe strategieën om om te gaan met elektrische autobranden.

Bedfordshire Fire and Rescue Service, bijvoorbeeld, heeft aangekondigd dat na een incident, aanrijding op de weg of brand waarbij een EV betrokken is, "een van onze brandweerwagens het bergingsvoertuig zal volgen naar het lospunt op hun terrein om te helpen bij eventuele branden".

Het bedrijf zei ook dat het een systeem heeft ontwikkeld waarmee brandweerlieden kunnen identificeren welk model EV betrokken is bij een incident en waar de accu en isolatieschakelaars zich bevinden.

Experts zijn verdeeld over de beste manier om een EV-brand aan te pakken, maar over het algemeen is de standaardaanpak immense hoeveelheden water om het accupakket af te koelen (hoewel dit niet zal voorkomen dat er opnieuw brand uitbreekt), een blusdeken om de vlammen te onderdrukken en ademhalingsapparatuur voor de brandweerlieden om hen te beschermen tegen de giftige dampwolk. Ofwel laat je de brand gewoon uitbranden.

Het vuur proberen te verstikken met inerte gassen is niet effectief omdat het een chemische brand is die geen zuurstof nodig heeft. Ondertussen moet de omgeving worden gecontroleerd op weggegooide batterijcellen die door een explosie uit de batterij kunnen zijn gedreven en later spontaan kunnen ontbranden.

Na indamming moet de uitgebrande EV worden verwijderd en opgeslagen in een ruimte uit de buurt van gebouwen en andere voertuigen. (Ongeveer 25% van de schrootbranden wordt veroorzaakt door lege lithium-ionbatterijen).

Meer radicale stappen zijn het onderdompelen van de auto in water, maar geen zeewater, omdat er dan chloorgas vrij kan komen.

Betekent het brandrisico dat elektrische auto's onveilig zijn?

Het klinkt allemaal nogal alarmerend en een goede reden om geen elektrische auto te kopen, maar Paul Christensen, professor in de zuivere en toegepaste elektrochemie aan de Newcastle University en senior adviseur van de National Fire Chiefs Council, wil graag de angst wegnemen voor de brandveiligheid van EV's, vooral gezien de voordelen die de technologie biedt.

"Als iemand die Nissan heeft geholpen bij het opzetten van de batterijfabriek, zou ik, als ik het me kon veroorloven, morgen een Nissan Leaf hebben", zegt hij. "We hoeven ons geen zorgen te maken over het kleine aantal branden waarbij elektrische voertuigen betrokken zijn, maar we moeten ons er wel van bewust zijn.

"Een lithium-ion batterij slaat een enorme hoeveelheid energie op in een zeer kleine ruimte. Sinds 2008 is het gebruik van dergelijke batterijen groter dan onze inschatting van de risico's ervan. We hebben een inhaalslag te maken, maar dat gaat wel lukken."

Als onderdeel van zijn campagne om het bewustzijn van EV-brandrisico's onder eerstehulpverleners te verbeteren, heeft Christensen tot nu toe presentaties gegeven aan 30 van de 50 brandweerkorpsen in het Verenigd Koninkrijk en aan brandweerkorpsen in Europa, Australië en Nieuw-Zeeland.

Hij begint elke lezing met het beschrijven van de structuur van een lithium-ionbatterijcel. Een stukje aluminium, de kathode genoemd, is bedekt met een gemengde metaaloxide-inkt.

Het wordt vergezeld door een plakje koper bedekt met grafiet, de anode. Daartussen bevindt zich een fragiele, geperforeerde plastic separator gedrenkt in een organisch oplosmiddel dat een kleine hoeveelheid additieven bevat waarvan de identiteit, verontrustend genoeg, alleen bekend is bij de fabrikant van de cel.

Afhankelijk van of de batterij wordt opgeladen of ontladen, bewegen de lithiumionen van of naar de kathode en anode.

Dan geeft de professor zijn publiek van brandweermannen hun eerste schok. Vol bevat een cel 4,2V lading, maar zelfs als hij leeg is, bevat hij nog 2,5V. Een Nissan Leaf heeft ongeveer 192 cellen in 24 modules en een Tesla Model S meer dan 7000 in 16 modules. Dat is veel energie als de stroomindicator van de auto aangeeft dat er geen energie is.

Vol of 'leeg', het risico dat deze energie ongecontroleerd ontsnapt, leidt volgens sommige wetenschappers tot 'thermische runaway', waarbij hitte en gassen nog hogere temperaturen en nog meer gassen, waaronder waterstof en zuurstof, aanwakkeren in een zichzelf vervullende lus totdat de cellen beginnen te verbranden en barsten.

Er ontstaat een giftige dampwolk die het risico van deflagratie met zich meebrengt. Als de thermische runaway eenmaal is begonnen, kan geen enkel batterijbeheersysteem of stroomonderbreker dit stoppen.

"Een batterijbrand kan onder controle worden gehouden, maar niet worden geblust," zegt Christensen.

Hij heeft in tests aangetoond hoe het perforeren of op een andere manier beschadigen van een accupakket, zoals bij een botsing, ervoor kan zorgen dat het in brand vliegt. "Als de batterijhouder van een EV is ingedeukt, moet je ervan uitgaan dat hij gevaarlijk is," zegt hij.

Het is bekend dat accu's vlam vatten door oververhitting en tijdens het opladen. Nog verontrustender is dat een batterijbrand spontaan kan uitbreken, waarbij verontreiniging van zelfs maar één enkele cel tijdens de fabricage een mogelijke verklaring is.

"Zelfs de meest ervaren en zorgvuldige fabrikanten hebben defecte elektrische cellen die door hun zeer zorgvuldige kwaliteitscontrolesystemen gaan," zegt Christensen.

Een accuvlam is als een fakkel die alles wat op zijn weg komt snel doet ontbranden. Daarom wil Christensen dat gemeenten en andere organisaties nadenken over de veiligheidsrisico's van EV's in ondergrondse parkeergarages en busdepots waar voertuigen naast elkaar geparkeerd staan.

"In Duitsland zijn de afgelopen zes maanden drie busdepots in vlammen opgegaan," zegt hij. "Tunnels, veerboten, parkeerterreinen, vrachtschepen die EV's vervoeren - alle plaatsen waar je elektrische voertuigen tegenkomt moeten worden beschouwd als een veiligheidsrisico en de juiste stappen moeten worden genomen."

Hij maakt zich ook zorgen over klassieke auto's die worden omgebouwd om op gebruikte lithium-ion-accu's te rijden. "Niemand weet echt hoe veilig gebruikte lithium-ion-accu's zijn en er is nog geen standaardtest ontwikkeld om ons dat te vertellen," zegt hij.

"Sommige batterijen komen weer op de markt nadat ze zijn verwijderd in illegale chop shops. Hoe veilig zijn ze? Er wordt veel onderzoek gedaan naar de veiligheid van lithium-ionbatterijen, maar iedereen moet aansluiten, want op dit moment zitten we onderaan een zeer steile leercurve."

Voor elektrische auto's die in brand staan of dat dreigen te doen, heeft de brandweer van Kopenhagen, Denemarken, een op een vrachtwagen gemonteerde oplossing ontwikkeld om voertuigen in te sluiten, zoals hierboven afgebeeld.

De smeulende EV wordt neergelaten in de container, die net als een kiepbak op een dieplader wordt gehesen. Via sproeiers in de vloer en zijkanten van de container wordt er water in gepompt. Eenmaal vol worden de container en de auto naar een veilige opslagplaats gebracht en daar achtergelaten, mogelijk wekenlang, totdat het voertuig geen gevaar meer vormt. Als alles goed is, wordt het water vervolgens gefilterd en behandeld voor een veilige verwijdering.