Workshop hybride en elektrische aandrijving Netwerkdag OGS, 27 juni 2013
Jetty Middelkoop AGS brandweer Amsterdam Amstelland
Wat weet JIJ al van batterijen? Doe de batterijenquiz!
Werking van een accu • Anode (- negatief) • Kathode (+ positief) • Elektrolyt (geleiding)
Natte en droge accu’s
Belangrijkste soorten batterijen / accu’s in voertuigen Type
Kathode (-)
Anode (+) Elektrolyt
Loodaccu
lood(IV)oxide (PbO2)
lood (Pb)
zwavelzuur
Nikkel-metaalhydride (NiMH)
metaallegering
nikkelmetaalhydride
pasta van KOH
Zebra-batterij
Gesmolten natrium Nikkel (-chloride)
gesmolten zout (natriumaluminiumchloride)
lithiumverbindingen grafietmassa (koolstof)
lithiumzout in organische oplossing
(Na-NiCl2-batterij of thermische batterij)
Lithium-ion (Li-ion)
http://nl.wikipedia.org/wiki/Oplaadbare_batterij#cite_note-0
Loodaccu
• Anodes (+): loodoxide (PbO2) • Kathodes (-): sponsachtig lood (Pb) • Elektrolyt: verdund zwavelzuur
Voorbeeld: elke auto, ook elektrische!
Subaru R1e
NiMH-batterij • Kathode: waterstofabsorberende legering ipv cadmium • Anode: nikkel-oxyhydroxide (NiOOH) • Vergeleken met de lithium-ion-accu is de energiedichtheid lager en de zelfontlading hoger. • NiMH-cellen komen vooral voor in standaardmaten (AAA, AA tot F) maar worden ook geassembleerd tot batterijen voor een hogere spanning zoals in hybride auto's • Elektrolyt: meestal kaliumhydroxide (KOH, sterke base)
Voorbeeld: alle hybriden (nu nog)
Zebra-batterij (o.a. Think City) • Zoutmengsel als elektrolyt • Elektrolyt bij kamertemperatuur vast en inactief • Elke cel bevat een warmtebron om de cel te verhitten tot de werktemperatuur van 245 oC • Continu onder lading om stollen electrolyt te voorkomen • Indien gestold: opwarmtijd max. 2 dagen http://en.wikipedia.org/wiki/Molten_salt_battery
Voorbeeld: Think City
Bouw Li-ionbatterij • Metalen omhulling • Lange rol van 3 dunne velletjes – anode (+): o.a. LiCoO2 of LiFeS2 – separator – kathode (-): koolstof (= grafiet) • Elektrolyt: lithiumzouten in een organisch (brandbaar!) oplosmiddel (bv. ether) • Separator: een erg dun plastic velletje met microgaatjes waardoor de elektronen kunnen bewegen • Overdrukventiel! (“vent”) http://electronics.howstuffworks.com/everyday-tech/lithium-ion-battery1.htm
Voorbeeld: de meeste elektrische auto’s
O.a. Chevrolet Volt (= Opel Ampera)
April 2011: brand t.g.v. kortsluiting elektrische batterij, 3 weken na botsproef oorzaak: beschadiging batterijpakket
Ontkoppelplug
Batterij-elektronica Batterijen (288)
HV-kabels
Koelleidingen (fluorhoudend koelmiddel bij brand HF)
Lithiumionbatterij • Li-ion batterijen zijn kwetsbaar. Door de opbouw van de batterij (dunne, dicht opeen liggende elektroden) kan bij een defect kortsluiting ontstaan met zelfverhitting (kettingreactie) tot gevolg. Daarbij komen brandbare gassen vrij, die na vrijkomen door de hitte zullen ontbranden • Laden: wanneer de originele lader gebruikt wordt en de accu wordt gebruikt waar hij voor bedoeld is, is de kans op kortsluiting klein • Een schok (val, botsing) kan er snel toe leiden dat de elektroden tegen elkaar komen en kortsluiting ontstaat • De lithium-ion-batterij moet niet worden verward met de (niet oplaadbare) lithiumbatterij.
Brandbestrijding Altijd: pas op delen onder hoge spanning • Hybride (NiMH): – geen bijzonderheden bij blussing
• Elektrisch (Li-Ion) – Hoe????????
Kenmerken lithium Lithium (chemiekaartenboek): • Smeltpunt: 180 oC • Bij verhitting boven het smeltpunt kan het aan de lucht ontbranden. • Bij brand ontstaan bijtende nevels (lithiumhydroxide) • Blusstoffen: D-poeder, droog zand, geen andere blusmiddelen
Kenmerken batterij elektrisch voertuig In Li-ionbatterijen zit geen metallisch zuiver lithium maar lithiumlegeringen en lithiumzouten Info over zuiver lithium daardoor niet relevant!
Brand Honda Insight Purmerend, 22 juni 2013
Waar haal je info vandaan over de auto?
Weet je nu wat je moet doen bij brand?
Crash Recovery systeem: wel HV-informatie, geen brand
Maar hoe komt je bluswater bij de batterijen?..........
Renault Fluence Blusinstructie
Grootste gevaar: elektrocutie • Spanning 100-420 Volt op het accupack • tot 600 Volt bij elektromotor via converter Gevaar het grootst bij • doorknippen batterijkabels (oranje ! en blauw) • beschadigen batterij (onvoorzichtig verwijderen beschermplaten) of aanraken beschadigde batterij
Grootste gevaar: elektrocutie Veiligheidsmaatregelen: • Batterijcircuit niet aanraken, openen of beschadigen • Bij noodzakelijk contact met mogelijk geladen delen (redding) isolerende handschoenen (minimaal 1 kV) (vlamboog!) en gelaatsbescherming dragen
Overige gevaren bij brand • Batterijpakketten moeilijk te blussen – “originele” voertuigen: moeilijk te bereiken – bij “nabouw”-voertuigen vaak aan buitenzijde, makkelijker te bereiken
• Gevaarlijke gassen / dampen – bijtende stoffen van elektrolyt (zuur of base?) en verbranding kunststoffen – vrijkomen HF!
Blussing • Vanaf veilige afstand met veel water • Als de batterij niet bereikbaar is: voertuig gecontroleerd laten uitbranden, omgeving afschermen. • Evt. neerslaan corrosieve rook (check met vochtig pH-papier) • Houd rekening met evt. herontsteking: begeleid de berger en laat het voertuig op een wrakkenterrein apart plaatsen
Overige elektrische voer- en vaartuigen • • • • • • •
Scooters Brommobielen Elektrische rolstoelen Segway Rondvaartboten Kraanponton (testopstelling) Radiografisch bestuurbare vaar-, voer- en vliegtuigjes
Incidenten uit de praktijk • Elektrische fietsen en scooters • Hybride auto • Elektrische auto’s
7 april 2010, Zegveld, brand elektrische fiets
Persoonlijke beschermingsmiddelen?
1
11 augustus 2011, Amsterdam brand elektrische scooter
2
4 november 2011, Amsterdam, brand elektrische taxi
Persoonlijke beschermingsmiddelen?
Elektrische TCA-taxi beschadigd door bluswater op accu Gepubliceerd op 08-11-2011 om 12:22
AMSTERDAM – Een van de elektrische TCA- taxi’s is dit weekend op de Stadhouderskade in Amsterdam beschadigd geraakt. Er was kortsluiting ontstaan, waarna de brandweer de fout maakte om de accu met water te blussen. Oorzaak van de kortsluiting is vermoedelijk een verkeerd gemonteerde ijzeren klep in de vloer. “Er is één cel van de batterij door kortsluiting gaan smeulen, waardoor rook uit de achterklep kwam”, vertelt Bas Vos, die de voertuigen verhuurt aan TCA-chauffeurs. “De brandweer bluste het inmiddels ontstane vuurtje bij die ene cel met water hetgeen in een elektrische omgeving niet erg helpt. Gevolg is meer waterschade dan de oorspronkelijke kortgesloten cel.” Rolstoel De oorzaak van de kortsluiting zit vermoedelijk in een niet goed bevestigde ijzeren klep die gebruikt kan worden als er een rolstoel in- en uit de taxi geladen moet worden. Dat onderdeel is van ijzer en wordt opgeborgen naast de batterij achterin de auto. “De kortsluiting heeft dus in feite geen batterij-oorzaak, maar een menselijke constructiefout die nu bij alle taxi’s verholpen wordt”, aldus Vos. http://www.taxipro.nl/innovatie/2011/11/08/elektrische-tca-taxi-beschadigd-door-bluswater-op-accu/
11 april 2012: brand elektrische taxi parkeergarage Malieveld, Den Haag
Geen Li-ion maar Li-ferro-accu Door bewaker geblust met water Door brandweer voor de zekerheid nog afgeschuimd met One-Seven
Batterijen met bijzondere risico’s • Lithiumthionylchloride (Zweedse film) Waarom relevant? • Blussen losse batterijen:
Vragen?
Hou het veilig!
