Els vehicles elèctrics (VE) no només porten la promesa mediambiental, sinó que també plantegen qüestions crítiques de seguretat, principalment, els riscos d'incendis derivats de les seues bateries de ions de liti. Tot i ser indispensables per alimentar els VE, aquestes bateries presenten desafiaments únics, especialment en espais confinats com ara garatges, on el potencial d'incendis pot tenir conseqüències significatives.
En el nucli d'aquest risc hi ha la bateria de ions de liti (LiB), un dispositiu potent d'emmagatzematge d'energia amb vulnerabilitats considerables. Diversos components d'aquestes bateries suposen un risc d'incendi, però la part coneguda com el càtode és crítica en aquest sentit. Normalment estan fetes d'òxid de níquel manganès cobalt (NMC) o fosfat de ferro i liti (LFP). L’NMC és més econòmic, però també més propens a la fugida tèrmica, una reacció perillosa que desencadena incendis sobtats en les bateries LiB.
La fugida tèrmica és una reacció autoaccelerada que provoca un augment ràpid de la temperatura. Sovint es produeix per sobrecàrrega, sobreescalfament, danys o defectes, i un cop iniciada, pot provocar incendis incontrolables difícils d'extingir.
El risc de fugida tèrmica es mitiga amb els Sistemes de Gestió de Bateries (BMS), que inclouen monitorització en temps real, funcions de desactivació automàtica i mòduls compartimentats per aïllar els incendis. No obstant això, a mesura que milloren l'abast i el rendiment dels VE, les seues bateries són més grans, fet que converteix la seguretat contra incendis en un desafiament seriós, especialment en entorns interiors.
Tipus de bateries de VE
Per entendre millor el mercat global dels VE, analitzàrem 100 vehicles d'Europa, Àsia i Amèrica, cobrint diverses marques i models. Les dades van proporcionar informació sobre les dimensions dels vehicles, tipus de bateries, grandàries i ubicacions.
Les troballes mostraren que al voltant del 90% d'aquests vehicles utilitzen bateries NMC. Tot i que són preferides pels fabricants pel seu menor cost de producció, aquestes bateries són més propenses a la fugida tèrmica, fet que les converteix en una preocupació important de seguretat.
El pes de la bateria en relació amb l'eficiència és una consideració important per als fabricants de VE, sovint determinant quin tipus de bateria s'utilitza. No obstant això, la nostra comparació de bateries NMC i LFP revelà resultats inesperats. Les bateries NMC, amb 6,74 kg per kWh, són només lleugerament més pesades que les LFP amb 6,51 kg per kWh.
Aquesta diferència menor qüestiona l'avantatge de pes respecte a l'energia de les bateries NMC, especialment donat el seu augmentat risc d'incendi.
Comportament en incendis de les bateries NMC i LFP
La nostra investigació també analitzà el comportament relacionat amb els incendis de les bateries NMC i LFP, els dos tipus més comuns de bateries per a VE.
Examinàrem dades de 24 estudis que incloïen experiments que encenien cèl·lules de ions de liti per mesurar la taxa d'alliberament de calor (HRR) al llarg del temps, essencialment una mesura de com cremen de ràpid. Tot i ser reveladors, aquests tests reflecteixen el comportament d'una sola cèl·lula. Els incendis en paquets complets de bateries de VE, que contenen milers de cèl·lules, són molt més complexos, implicant reaccions en cadena i alliberament d'energia addicional del vehicle mateix.
La nostra anàlisi, però, revelà diferències notables en el comportament del foc entre les bateries NMC i LFP a mesura que augmenta la capacitat. A capacitats més baixes, les bateries NMC mostren un HRR màxim relativament baix, però aquest augmenta dràsticament a capacitats més altes, superant els 100 kW, com demostra el gràfic següent.
En canvi, les bateries LFP mostren un HRR més estable, augmentant gradualment sense arribar als nivells extrems de les NMC. Això suggereix que les bateries NMC plantegen riscos majors d'incendi a capacitats més grans, destacant la necessitat de considerar el tipus i la capacitat de la bateria en valorar la seguretat dels VE, especialment per a paquets més grans.
Càrrega de la bateria i risc d'incendi
Més enllà del tipus i la capacitat de la bateria, l'estudi també explorà si el nivell de càrrega d'una bateria —conegut com estat de càrrega (SoC)— influeix en la potència alliberada durant un incendi. Les dades es dividiren en cinc segments: nivells de càrrega del 0%, 25%, 50%, 75% i 100%, i s’introduí una nova mètrica, kW per Ah, per reflectir l'HRR com a funció de la capacitat de la bateria.
Els resultats foren clars: des del 0% fins al 75% de càrrega, la intensitat del foc es manté estable, però a càrrega completa, la força del foc es dispara fins als 31 kW/Ah per a bateries LFP i 38 kW/Ah per a bateries NMC. Aquest augment coincideix amb incidents reals, ja que molts incendis es produeixen durant la càrrega del vehicle.
Això posa en relleu la importància de sistemes efectius de prevenció d'incendis en estacions de càrrega de garatges, especialment subterrànies, per mitigar els riscos associats a la càrrega de VE, especialment aquells amb bateries NMC de gran capacitat.
És segur tenir un VE?
La resposta és sí, però només si es segueixen certes mesures de seguretat. Les mesures sistèmiques, com sistemes avançats de supressió d'incendis en espais públics, són crítiques, però els propietaris individuals de VE també tenen un paper vital en la minimització dels riscos. Tenir un VE amb un sistema de càrrega a casa és molt còmode, però és essencial abordar possibles perills.
Seguint les recomanacions del fabricant, realitzant revisions regulars de l’estat de la bateria i equipant el teu garatge amb eines de protecció contra incendis com extintors homologats per a electricitat i mantes ignífugues, pots millorar significativament la seguretat. Adoptant aquests passos proactius, podem abraçar el futur del transport net amb confiança i tranquil·litat.
César Martín-Gómez, Catedràtic en instal·lacions i sistemes energètics en arquitectura i urbanisme, Universitat de Navarra; Mohd Zahirasri Bin Mohd Tohir, Investigador postdoctoral en enginyeria de seguretat contra incendis, Universitat de Navarra i Victor Debeure, Enginyer Industrial, IMT Nord Europe – Institut Mines-Télécom
Este article és una traducció republicada de The Conversation sota una llicència Creative Commons.
Cap comentari :