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Sep 02, 2023

Voir le lithium suédois

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L'extinction des incendies dans les véhicules électriques (VE) et les batteries lithium-ion est un sujet débattu et plus que jamais d'actualité car le nombre de VE a considérablement augmenté ces dernières années. Ces webinaires répondent à de nombreuses questions et expliquent également un projet récent où une nouvelle méthode d'extinction des incendies de véhicules électriques a été testée.

Il y a beaucoup de questions sur la sécurité pour le pompier et le public, les risques, l'impact environnemental et comment éteindre le feu sans utiliser beaucoup d'eau. Nous offrons maintenant deux webinaires oùPer-Ola Malmquist(Utkiken.net) de l'Agence suédoise des contingences civiles / CTIF Suède explique les recherches menées en 2022 sur la manière d'allumer en toute sécurité nos feux EF.

Le premier webinaire est produit par MSB.se. il détaille les batteries lithium-ion et les incendies de véhicules électriques, et explique comment leAgence suédoise des contingences civiles (MSB.se) en collaboration avec l'industrie, a testé divers outils pour éteindre en toute sécurité les incendies de véhicules électriques. Les résultats ont été étonnants : en seulement 15 minutes et en utilisant seulement 750 litres / 200 gallons d'eau, un incendie de véhicule électrique à grande échelle a été éteint.

Dans le deuxième webinaire, animé par un membre associé du CTIFSystèmes de coupe à froid,Per-Ola Malmquist commence par une courte présentation du projet ci-dessus, suivie de deux autres invités du studio.

La deuxième partie de la vidéo présente une présentation parDaniel Scottde Cold Cut Systems, qui détaille davantage l'utilisation d'extincteurs coupants dans les incendies de véhicules électriques, ainsi que les contrôles de routine et de sécurité à suivre lors de l'intervention en cas d'incendie de véhicules à l'aide de ces outils.

La dernière partie du séminaire contient une entrevue réelle sur les leçons apprisesHåvard Haugede Vestfold Fire Service en Norvège, où la méthode d'extinction par coupure a été essayée pour la première fois dans un incendie de véhicule électrique.

Nous reviendrons bientôt sur les expériences de Håvard Hauge sur ce sujet dans un prochain article ici sur CTIF.org.

Un rapport d'essais rendu public par l'Agence suédoise des urgences civiles (MSB) montre qu'un extincteur coupant peut éteindre en toute sécurité un feu de batterie en très peu de temps, avec une utilisation minimale d'eau et sans risque de rallumage.

Le rapport est basé sur les résultats d'un certain nombre de tests effectués dans le cadre d'un projet collaboratif impliquant plusieurs parties prenantes, dont la Commission CTIF pour l'extraction et les nouvelles technologies et le CTIF Suède, oùTore Eriksson, Tom van Esbroeck et Michel Gentilleau ont fait partie du groupe de référence. CTIFYvonne NasmanetPar-Ola Malmquistont été membres du projet au nom de MSB.se.

Les tests ont été conçus pour examiner si l'injection d'eau dans une batterie Li-ion qui était entrée dans un état deemballement thermiquepourrait supprimer et éteindre efficacement le feu sans rallumage.

Plusieurs types d'équipements ont été testés, y compris les clous à brouillard, les pioches, les buses traditionnelles et divers extincteurs pénétrants (qui utilisent un brouillard d'eau pour percer des trous dans la coque de protection de la batterie).

Veuillez noter, que pourraisons de sécurité,l'utilisation declous de brouillardoupioches(pour casser la coque de la batterie avant l'application d'eau) sontnon recommandédans le rapport.

Plusieurs outils et méthodes testés

En tant que partie prenante du projet, notre Membre Associé CTIFSystèmes de coupe à froid Cobrafourni leurLance Cobra Ultra Haute Pression.

LeLance d'extinction Murer.Les deux outilséteindre les incendies à une distance de sécurité à l'aide d'unbrouillard d'eau qui peut pénétrer les murset autres surfaces dures.

Dans le cas de l'échelle réelle, l'extincteur Cobra Cutting a été utilisé pourpénétrer la coque de protectionde la batterie au lithium EV, avecintroduction minimale d'oxygèneà la cellule.

Évitez les jets de flammes et autres risques en utilisant les outils de pénétration appropriés

Plusieurs méthodes et outils ont été testés, et la haute pression les outils d'extinction donnaient les meilleurs résultats. Ils ont également fourni les méthodes les plus sûres pour l'opérateur, avec larisque le plus faible de rallumage ou de jets de flammes dangereux.

La raison de l'extinction plus réussie avec les extincteurs coupants, par opposition à d'autres méthodes, est que ces outils utilisent de l'eau à haute pression (parfois mélangée à un abrasif) pour couper à travers la coque de la batterie, minimisant l'introduction d'oxygène dans la cellule.

Les moyens d'extinction utilisés étaient :

Les clous à brouillard et les pioches ne sont pas recommandés pour des raisons de sécurité

Autres méthodes testées, comme l'utilisation de clous à brouillard ou de pioches pour casser la coque de la batterie avant l'application d'eau, sontnon recommandédans le rapport.

La raison pour laquelle les clous à brouillard et les pioches étaientjugé inappropriéest que ces méthodes ont montré une tendance accrue à desflammes de jetpour tirer hors de la batterie, et il aussiexposé le pompierà une plus granderisque d'électrocutiondu courant restant dans la batterie.

Le rapport de MSB souligneque les opérateurs souhaitant s'y essayer ne le font qu'après unévaluation approfondie des risques, et seulement après avoir reçu le bonentraînementdans l'utilisation deoutils approuvés à cet effet par le fabricant. Le rapport souligne également l'importance de n'utiliser que des outils et méthodes approuvés par l'employeur.

Extinction réussie d'une batterie EV en 4 minutes - avec seulement 63 gallons d'eau

Plusieurs modules de batterie autonomes ainsi qu'un véhicule électrique à grande échelle ont été testés en mettant les batteries dans un état deemballement thermique , entraînant un incendie de batterie. L'eau a été introduite après 15 minutes à partir des premiers signes de propagation, pour simuler un temps de réponse typique des services d'incendie.

Lors de l'essai au feu à grande échelle,la durée totale de l'effort d'extinction, à partir du moment où l'eau a été appliquée pour la première fois sur le feu du véhicule, jusqu'au moment où la batterie au lithium.Ion a été déterminée comme étant inerte, n'était quedix minutes pour éteindre tout le feu du véhicule. Letemps total d'extinction de la batterieseul était4 minutes.

La consommation d'eaupour éteindre la batterie lithium-ion a été calculé pour être seulement240 litres / 63 gallons.

Y compris le tempspour éteindre tout le véhiculefeu,un total de750 litres / 200 gallonsau total a été utilisé, dans un effort combiné avec l'extincteur de coupe Cobra et l'extinction d'incendie traditionnelle à l'eau.

Cela peut être comparé à des exemples réels de certains services d'incendie utilisant des milliers de gallons d'eau, nécessitant plusieurs camions-citernes, pour faire face à un seul incendie de véhicule électrique.

De nombreux services d'incendie ont également été témoins de cas où plusieurs équipes ont été dépêchées, passant des heures à essayer de contenir les incendies de véhicules électriques, avec des résultats parfois très mitigés.

Aucun signe de réallumage avec une utilisation minimale d'eau

Après seulement dix minutes d'être inondées d'une quantité d'eau relativement faible, les batteries n'ont montré aucun signe de rallumage. Les mesures de tension des modules de batterie ont également montré que dans tous les tests, les cellules de batterie affectées et les cellules voisines étaient refroidies et présentaient une chute de tension. D'autres cellules de batterie maintenaient une charge complète ou une charge résiduelle.

Certaines des cellules de batterie où l'extincteur Cobra Cutting Extinguisher avait été appliqué n'ont montré aucune tension résiduelle.

La remarque la plus importante est que dans tous les cas les cellules de batterie concernées, et les cellules voisines, ont été refroidies par l'introduction d'eau et ont présenté une chute de tension. Cela a également arrêté la propagation du feu dans la batterie et empêché le feu de se propager davantage.

lire un résumé du rapport sur la page d'accueil des systèmes de charcuterie

Vous trouverez ci-dessous une vidéo éducative de 28 minutes montrant comment les tests ont été effectués.

Les tests ont été effectués en 2022, après qu'une série d'essais préliminaires se soient révélés prometteurs en 2021.

Plusieurs types de tests différents ont été effectués, y compris des tests au feu sur des batteries EV isolées, ainsi queun essai au feu grandeur naturesur une batterie lithium-ion à l'intérieur d'un véhicule électrique.

Le fichier"Éteindre les feux de batterie avec de l'eau" est le rapport officiel du projet par MSB. Il est téléchargeable en pdf ci-dessus.

Il s'agit d'une version traduite automatiquement du document suédois original. Une version traduite professionnellement et humainement du document sera bientôt publiée.

L'eau doit être appliquée en même temps que la pénétration - sinon des jets de flammes dangereux se produiront

Les tests montrent clairement qu'il estjeimportant de pouvoirappliquer de l'eau simultanémentcar la coque de protection de la batterie estpénétré . D'autres méthodes, qui consistent à casser d'abord la coque de la batterie, laissent le temps à l'oxygène de pénétrer dans les cellules, ce qui peut entraîner le rallumage de la batterie. Le coupeur à froid permet d'inonder la batterie d'eau avant que l'oxygène ne puisse pénétrer dans lecellules de batterie,ce qui rend la batterieinerte en moins de tempset fournitun environnement de travail plus sûrpour l'opérateur.

Pas de réallumage dans les batteries testées au feu

Le rallumage de batteries lithium-ion qui ont déjà brûlé est assez courant et peut poser des problèmes aux dépanneuses et aux parcs à ferraille. Bien que les résultats de ces tests ne soient pas nécessairement concluants en matière de réallumage, les méthodes testées sont prometteuses. Le texte ci-dessous est directement traduit du rapport suédois :

"La surveillance pour détecter un éventuel rallumage a été limitée à 15 minutes, ce qui peut être acceptable dans une situation de test technique. Cependant, l'expérience sur le terrain a montré que le rallumage peut se produire après un temps considérable - des heures ou des jours à partir du moment de l'incendie. Pendant les deux et trois jours de stockage du pack batterie après l'incendie et avant le démontage, il n'y a pas eu de rallumage".

La propre vidéo de Cold Cut System :

La vidéo ci-dessous de la chaîne YouTube de Cold Cut Systems montre certaines des méthodes utilisées dans les tests. La méthode d'extinction des incendies de batteries de véhicules électriques avec Cobra est basée sur le rapport de l'Agence suédoise des contingences civiles (MSB), "Démonstration de la méthode d'extinction des batteries lithium-ion". Ce film est fait pour visualiser les tests qui ont été effectués sur le VE complet et n'est pas issu des tests réels.

Méthodologie

Une revue de la littérature de recherche existante sur les incendies de batteries Li-ion a été réalisée pour s'assurer que tous les risques connus étaient pleinement compris ainsi que le mécanisme de propagation du feu dans les batteries Li-ion.

L'une des conclusions générales de cette recherche était que la suppression la plus efficace d'une batterie Li-ion à propagation thermique est obtenue lorsque le liquide de refroidissement peut être appliqué aussi près que possible du cœur de la source de chaleur à l'intérieur de la batterie.

L'eau douce est le milieu le plus facilement disponible pour les premiers intervenants et a donc été l'agent choisi pour ces tests. L'un des objectifs des tests était de voir si des tactiques sûres pouvaient être développées pour les premiers intervenants à utiliser pour appliquer de l'eau pour refroidir l'intérieur d'une batterie Li-ion en emballement thermique.

Tous les tests ont été effectués avecBatteries Li-ion avec 100% d'état de charge. L'emballement thermique a été initié à l'aide d'une plaque chauffante qui a été installée avant le test. Les unités de batterie ont également été modifiées pour surmonter certains systèmes de sécurité; les modifications n'ont eu aucun impact sur l'effet de refroidissement de l'eau.

Dans les essais ii) et iii), une fois que l'emballement thermique a été initié dans une cellule de la batterie, il y a eu un délai de 15 minutes avant l'application du moyen d'extinction. Il s'agissait de simuler le temps nécessaire pour appeler les intervenants d'urgence et pour qu'ils arrivent sur les lieux. Les tests ont été interrompus lorsque l'inspection visuelle n'a indiqué aucune propagation thermique continue et que les températures enregistrées sur l'équipement d'imagerie thermique étaient inférieures à 50 °C.

Les trois tests, dans l'ordre, étaient : je). Trois sous-packs autonomes – quatre modules de batterie à 24 volts, 6,54 kWhii) Une batterie de traction autonome à 14,8 volts, 2,8 kWhiii) Un véhicule électrique pleine grandeur avec batterie de traction – 27 modules à 14,8 volts, 2,8 kWh

Les tests ont été effectués sur quatre types de montages différents :

• sous-batterie

• batterie de voiture électrique autonome

• véhicule électrique complet

• module de batterie.

Les tests ont été effectués sur deux jours en avril 202 2 sur un terrain d'entraînement à l'association des services d'urgence de Södra Älvsborg. Il s'agit d'un domaine de pratique avancé avec de nombreuses années d'expérience dans le test d'outils de coupe à froid pour diverses applications.

Un total de huit essais ont été réalisées, réparties sur quatre tests différents. Les tests ont été précédés d'une analyse des risques où tous les outils ont été évalués en fonction de conditions spécifiques. L'analyse des risques a également pris en compte la conception des objets de test.

L'analyse des risques a montré qu'il pouvait y avoirdifficultés d'accès à la batterieetSécurité électrique si seul l'équipement standard existant sur les camions de pompiers modernes est utilisé. Par conséquent, il a été décidé d'inclure deux outils commerciaux dans la démonstration, l'extincteur coupant et la lance d'extinction.

La conclusion suivante concernant les autres méthodes est directement traduite du document source suédois :

"Lorsque nous avons fait des trous en ajoutant de l'eau, aucune nouvelle flamme de jet n'est apparue . Cependant, lorsque nous avons fait des trous sans ajouter d'eau, des jets de flammes sont apparus. Deux tentatives d'extinction ont été effectuées avec des outils auto-construits assemblés à partir d'équipements supposés être sur un camion de pompiers standard moderne: tuyau de jet et tuyau étroit et pioche, qui a été utilisé pour percer des trous. Même si cela a fonctionné dans la démonstration, tson type d'approche n'est pas recommandécar la technologie est difficile à mettre en œuvre dans un véritable incendie de véhicule où l'accès à la batterie est limité et nécessiterait de travailler à l'intérieur d'un véhicule en feu."

"Les risques associésavec la manipulation d'une batterie brûlée avec une quantité importante d'énergie résiduelle doit toujours êtremis en balance avec les avantages de raccourcir le temps de réponse. Notez que les batteries lithium-ion qui ont brûlé peuvent également contenir une tension résiduelle et doivent toujours être traitées en gardant cela à l'esprit jusqu'à ce qu'il soit confirmé que la batterie est électriquement morte. Lors de la démonstration, une caméra thermique et un thermocouple ont été utilisés. Il est important de noter que la caméra thermique est sensible à la réflexion, il peut donc être difficile d'obtenir une image totalement véridique de la propagation de la chaleur à l'intérieur de la batterie. En cas d'incendie d'un véhicule électrique et de sa batterie, il est primordial que le personnel d'intervention prenne connaissance des informations de sécurité et d'intervention du constructeur du véhicule dans la fiche de secours du véhicule (Feuille de sauvetage) et instructions de sauvetage (Guide d'intervention d'urgence, ERG) afin de pouvoir planifier la réponse en fonction des conditions spécifiques de l'affaire en cours."

Résumé des épreuves :

Ceci n'est qu'un résumé des tests, mais le rapport complet peut être consulté (en suédois) via MSB.se.

Un résumé en anglais du test peut être lu sur la page d'accueil du système Cobra Cold Cut

Résultats et méthodologie :

Les tests ont été très réussis et ont démontré, entre autres résultats, que :

Résultats de test Lors des deux premiers tests, les trois méthodes d'injection d'eau dans la batterie elle-même ont fonctionné dans la mesure où elles ont pu réduire la chaleur dans les cellules de batterie concernées et éteindre le feu. Les batteries ne se sont pas rallumées après avoir été éteintes dans aucun des tests.

Cependant, l'utilisation d'une hache pour faire le trou d'accès à l'eau dans le boîtier de la batterie a provoqué une augmentation initiale de l'intensité des jets de flammes sortant de la batterie jusqu'à ce que le tuyau soit connecté et que l'eau puisse inonder les cellules de la batterie. Cette méthode était également la moins précise en termes de ciblage de l'eau vers les cellules en emballement thermique ou en propagation thermique.

Un facteur clé était l'hypothèse que dans le cas extrême où les modules de batterie ne seraient pas endommagés, leur tension resterait intacte, tandis que l'autre cas extrême serait qu'un module de batterie complètement grillé ne montrerait aucune tension résiduelle. Ainsi, la tension restante des modules de batterie individuels a été considérée comme une indication de l'étendue des dommages causés par la propagation de l'emballement thermique. Dans tous les tests, les cellules de batterie concernées et les cellules voisines ont été refroidies et ont montré une chute de tension. D'autres cellules de batterie maintenaient une charge complète ou une charge résiduelle.

Le test EV complet final impliquait un véhicule entièrement impliqué dans l'incendie (c'est-à-dire que la cabine du véhicule était entièrement impliquée et que les cellules de la batterie Li-ion étaient en emballement thermique. La cabine du véhicule a été éteinte à l'aide d'une buse de lutte contre l'incendie conventionnelle, puis d'un équipement d'imagerie thermique a été utilisé pour montrer les points les plus chauds de la batterie. Cobra a ensuite été utilisé pour pénétrer à la fois dans la carrosserie de la voiture et dans le boîtier de la batterie, puis appliquer de l'eau dans la batterie elle-même. La durée totale d'extinction des incendies était de 10 minutes entre la première approche avec Cobra et la conclusion de la lutte contre l'incendie lorsque toutes les températures de surface étaient tombées en dessous de 50 ° C. 15 minutes après l'extinction, l'ensemble du véhicule a été soulevé deux fois de 1 mètre à l'aide d'un chariot élévateur, puis lâché pour simuler une manipulation brutale - aucun rallumage ne s'est produit. La voiture a ensuite été placée dans un lieu de quarantaine pendant deux jours sans rallumage.

Le Cobra a été utilisé pendant environ cinq minutes avec 240 litres d'eau . La lance anti-incendie a été utilisée pendant quatre minutes en utilisant 510 litres d'eau, ce qui donne un total général de 750 litres. C'est nettement moins que les 1670 litres utilisés dans un test mené par Exponent et la Fire Protection Research Foundation rapporté en 2013.

L'utilisation de Cobra permet à l'opérateur d'agir à une distance plus sûre lors de l'établissement d'un trou d'entrée pour l'injection d'eau.

Au premier signe de propagation, un compte à rebours a été lancé à partir de 15 minutes pour imiter le temps de réponse normal des services d'urgence.

La tentative d'extinction a alors commencé. Pour contrôler l'incendie, le brouillard d'eau de l'extincteur coupant a été utilisé pour éteindre les flammes et tenter d'éteindre le feu de la cabine.

Lorsqu'il était possible d'ouvrir la porte arrière, l'imagerie thermique était utilisée pour balayer l'intérieur du véhicule et rechercher les points chauds dans la batterie.

Cela a été fait en mesurant les gradients thermiques dans le plancher de la cabine. Le vent et le contrôle des gaz à l'aide d'un ventilateur PPV (Positive Pressure Ventilation) signifiaient qu'un côté du véhicule était difficile d'accès en raison de l'épaisse fumée et des flammes.

L'extincteur coupant a été utilisé dans le tunnel du cardan et des prolongateurs de lance ont été utilisés pour faciliter l'accès et éviter tout contact avec la carrosserie. Pendant la durée de fonctionnement de l'extincteur, un tuyau de jet conventionnel a été utilisé comme protection personnelle pour l'opérateur de l'extincteur.

Lorsque le feu s'est calmé et que les flammes les plus proches de l'opérateur de l'extincteur ont été éteintes, la personne avec le faisceau de protection (l'opérateur du faisceau) a continué à se concentrer sur l'extinction de l'incendie du compartiment. Notez que la tâche principale de l'opérateur du faisceau x tout au long de l'opération était de protéger l'opérateur de l'extincteur contre les éclairs et les flammes. Le test s'est terminé lorsque l'imageur thermique a montré une température stable inférieure à 50 °C.

Après l'interruption de l'effort d'extinction, une surveillance continue de la température avec une caméra thermique s'est poursuivie pendant 15 minutes, pour s'assurer de l'arrêt de la propagation. Pour simuler un retrait du véhicule, le véhicule a été soulevé d'environ un demi-mètre à quelques reprises à l'aide d'un chariot élévateur, et déposé au sol pour voir s'il était possible de provoquer une réaction pouvant entraîner un rallumage.

conclusion

Arrière-plan:

Une étude préliminaire a été réalisée par Cold Cut Systems à Kungsbacka en 2021, à laquelle l'Agence suédoise pour la sécurité et la préparation communautaires (MSB) a participé en tant que référence. L'objectif était d'étudier s'il était possible d'interrompre le processus thermique dans une batterie lithium-ion à propagation en établissant un flux d'eau interne dans le bloc-batterie.

Cold Cut Systems a utilisé un extincteur coupant (lance standard Cobra) dans l'étude pilote avec de bons résultats. Il a été déterminé qu'il y avait suffisamment de preuves pour motiver d'autres études et tests afin d'élaborer des lignes directrices pour les efforts d'extinction offensifs des incendies de batteries lithium-ion.

Cette démonstration est une activité dans le cadre de ce travail.

L'objectif global de la démonstration était d'apporter une expérience expérimentale de la méthodologie d'inondation des batteries lithium-ion avec de l'eau en cas d'incendie et de montrer qu'elle peut contribuer à une extinction plus rapide et plus efficace, à condition qu'il soit possible de accéder à la batterie en toute sécurité.

Le but des efforts d'extinction était d'arrêter la propagation thermique dans la batterie lithium-ion.

La démonstration était limitée à des objets de test composés de cellules lithium-ion avec une teneur maximale en nickel de 60 % dans le matériau de la cathode. Les systèmes d'électrodes plus riches en nickel et à haute densité énergétique ont une réactivité plus élevée et doivent être étudiés séparément.

Les cellules prismatiques et les cellules de poche sont représentées dans les objets échantillons. Les cellules cylindriques n'ont pas été étudiées dans cette démonstration.