2022-03-04
電動車火災風險惹關注!載4,000輛豪華新車貨輪起火,損失達4億美元!懷疑與電動車鋰電池有關?
一艘運載保時捷(Porsche)、林寶堅尼(Lamborghini)等4,000輛新車的貨輪「Felicity Ace」,在葡萄牙外海著火燃燒,最終整艘船連同所有車輛沉入海底,造成約4億美元(約31.2億港元)的貨物損失。盡管起火原因暫時仍未確定,惟船長懷疑這可能與電動車內的鋰電池有關,引發外界對電動車火災風險的關注;尤其是鋰電池具有復燃特性,導致火勢經常一發不可收拾,更會釋放有毒氣體,成為智慧城市的消防新難題。
貨輪起火引發電動車運輸隱憂
2022年2月16日,載滿4,000輛豪華新車的貨輪Felicity Ace,從德國埃姆登港出發前往美國羅德島,途中在葡萄牙外海大西洋突然起火燃燒,火勢非常猛烈,結果要用上一個星期,火勢才被完全撲滅。
Felicity Ace連同4,000輛新車現已沉沒於葡萄牙亞速爾群島220海里外的深海。這次事故的最大受害者相信是福士集團(Volkswagen),當時船上載運的主要是福士旗下各品牌車輛,包括:福士、奧迪、保時捷、賓利、以及林寶堅尼等。(圖片來源:維基百科)
因為海上天氣非常惡劣,加上船身已經嚴重傾斜,以致拖救無效,最終整艘貨輪於2022年3月1日在葡萄牙亞速爾群島220海里外沉沒,幸好22名船員全數生還。要確定火災肇因還需後續調查和鑑定,但Felicity Ace船長指出,船上有 11 輛電動車,懷疑是電動車鋰電池起火,繼而蔓延全船。
其實,貨輪運送電動車的風險本來就比較高。一旦貨輪遇上風浪而左搖右擺時,電動車在船上可能會不受控制滑動和發生碰撞,使到電池組損壞,觸發熱失控(Thermal Runaway)現象,造成電池內部過度加熱,導致失火和爆炸。保險公司Allianz Global指出,因為船隻內部區域沒有適當區隔,當火災發生時會迅速蔓延,所以用船運載電動車可能會面臨較高的火災風險。
電動車普及帶來電池火災風險
美國運輸委員會(TRB)表示,當大量電動車聚集在一起,例如載滿在貨船上的新車、或停泊在停車場內的電動車,有機會增加電池燃燒時引發相鄰電池連鎖反應的風險,突顯電動車普及後帶來的潛在火災威脅。
當電動車全面普及後,停車場內停滿了大量電動車,當中只要有一輛車的鋰電池起火,就可能會引發其他車輛鋰電池起火的連鎖反應。(圖片來源:Tesla官網)
英國紐卡素大學(Newcastle University)電化學教授Paul Christensen認為,在正常情況下,鋰電池狀態是很穩定的。可是,當電池遭受破壞,就算是智能手機內的小型鋰電池,亦會產生高熱而爆炸。
電動車內置大型鋰電池組,蓄積的能量極高,以Tesla Model X為例,其電池所儲存的能量相當於一個普通美國家庭兩天以上的用電量。Christensen指出,一旦發生車禍,令到車內部分電池受損,便會釋放巨大能量,引燃其餘電池。因此,電動車不僅燃燒時間會比燃油車長很多,而且有可能在事故發生後數小時、數天、或數星期後死灰復燃。
一輛Tesla Model X內置的鋰電池組,其電容量足以為一個普通美國家庭供電逾兩天。當高速行駛時發生車禍並起火,受損電池因升溫而出現熱失控,需用大量的水噴灑始能撲滅。(圖片來源:Tesla官網)
電動車火災易復燃增撲救難度
2017年8月,一輛Tesla Model X在加州橙縣(Orange County)因超速駕駛而失事,衝進一間房屋的車庫。消防員在20分鐘內撲滅大部分火勢後,發現車庫上方閣樓因鋰電池復燃而再起火,於是用上30分鐘將火救熄,並把失事車輛拖出車庫,惟車身隨即重新燃點起來。
2017年8月,在加州橙縣有一輛Tesla Model X超速行駛,結果失控衝進一座車庫,電動車隨即起火,並點燃了整座車庫與相鄰房屋,期間火勢更多次復燃。最後,消防員花上3個小時、用掉75噸水,才可完全撲滅這場火災。(圖片來源:Orange County消防局官網)
當火勢再被撲熄的45分鐘後,鋰電池又再度復燃,消防員唯用水柱持續噴灑車身;結果3小時後,耗用75噸水才可完全滅掉這場電動車大火。橙縣消防部門發言人表示,電動車火警改變了消防的遊戲規則,不但需要耗用大量的水來灌救,滅火時間更比燃油車火災要長上幾個小時。
2021年4月,侯斯頓(Houston)郊區有一輛Tesla Model S發生車禍,車內兩名乘客死亡,車身著火燃燒;消防員到場撲滅大火後,突然車底竄出小火苗,遂再出手救熄這團火,但沒過多久,車身又再度復燃。
最終消防局要增派人手,花上7個小時才把火勢撲滅,期間用掉106噸水,相等於整個消防局一個月的用水量,或者一個美國家庭兩年的耗水量。相比起來,撲熄燃油車火災通常只需用1噸多的水便可以了,即是一輛消防車的載水量而已。
2021年7月,位於澳洲東南部維多利亞省的大型鋰電池儲能系統「Tesla Megapack System」發生火災,連續燃燒4天後才被撲熄。由此可見,除電動車外,用作儲備電能的儲能系統同樣是智慧城市的消防新隱患。(圖片來源:Tesla官網)
汽車廠緊急應變指南資訊不足
現在消防員遇上電動車火警,都會即場查閱相關車廠提供的緊急應變指南,以作出針對性的救火部署。以特斯拉(Tesla)緊急應變指南為例,書內列明救火前要先切斷迴路來關掉高壓系統,以免觸電;又建議使用大量的水來冷卻車內電池,惟卻沒有詳細列明用水量應該是多少。
美國國家運輸安全委員會(NTSB)於2020年底發表的調查報告指出,所有汽車廠商的緊急應變指南均存有資訊不足的問題。NTSB解釋,雖然指南提及要切斷迴路來斷電,惟在嚴重交通事故中此斷電機制經常受損,根本無用武之地,兼且缺少了有關鋰電池的重要滅火細節。
針對這個情況,美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)表示,正積極與消防救援人員進行溝通,並會繼續展開研究,嘗試制定切實可行的措施。
電動車難滅火與車身結構有關
電動車之所以很難滅火,與其特殊車身結構有莫大關係。燃油車的起火位置大多在引擎或側邊油箱,消防員很容易瞄準火源來噴水灌救,最快20分鐘即可救熄。電動車的鋰電池設置於車身底盤,讓消防員很難直接瞄準火源,只得向著車身灑水,嘗試從外部降溫。這種「隔靴搔癢」的灌救方法,當然是事倍功半。
即使火勢遭到撲滅,但因為電池溫度仍是很高,容易出現熱失控而復燃。在NTSB調查的3宗電動車碰撞事故中,車內的高壓鋰電池起碼復燃了15次。美國消防協會(NFPA)建議,就算火焰熄滅了,消防員仍需花上一個小時、甚至更長的時間為電池灑水降溫,漫長的滅火時間對消防員的心理帶來極大負荷。
同時,鋰電池含有鋰、鈷、鎳、銅等金屬物質,燃燒時會產生大量金屬氧化物的懸浮微粒,以及氫氣、一氧化碳等有毒氣體,對人體傷害非常嚴重。故此,消防員在救火時必須穿上全套個人防護裝備,以阻隔這些毒氣,讓體力上的負擔變得更大。
比利時消防隊首創泡浴式滅火
為解決電動車難以滅火的問題,比利時消防隊想出一個饒富創意的解決方法——直接把電動車放進特製的「大浴缸」泡水。他們把貨車貨斗改裝成電動車專用的大水池;當遇到電動車起火,在初步控制火勢後,隨即把車輛吊起放入這個「大浴缸」,讓車身完全泡入水中,避免電池後續復燃。相比持續噴灑水柱,此方法既可節省大量用水,也能減少消防車與消防員的出動數量。
比利時消防隊自製可以容納一輛車子的「大浴缸」,一旦遇到電動車起火,就直接把整輛車泡進去,以減低復燃機會。(圖片來源:Hulpverleningszone Oost官網)
受損電動車在泡水降溫後,會運送到空地上冷卻3至5天,之後再運送到原廠處理。(圖片來源:Hulpverleningszone Oost官網)
然而,這輛裝滿水的「大浴缸」貨車,移動起來應該比一般消防車為慢,對於緊急的火災事故有時可能幫不上忙。這個時候,德國消防器材製造商Rosenbauer研製的新型滅火裝置,便可以派上用場。它的原理是透過高壓噴嘴把水以「推擠」方式沖壓注入電池組內,直接滅火降溫。消防員只要用千斤頂頂起車身,跟著在車底滑入這個高壓噴嘴裝置,然後退到7.5公尺外啟動操作,即可針對底盤的電池組進行沖壓灌救。這樣不但能提高滅火效率,亦可確保消防員的人身安全。
以千斤頂頂起電動車後,消防員把Rosenbauer的高壓噴嘴裝置滑入車底,便可退到7.5公尺外的位置進行消防作業。(圖片來源:Rosenbauer官網)
更值得慶賀的是,其實電動車發生火災的機會率遠比燃油車為低。根據美國運輸統計局(BTS)與NTSB的數據顯示,2020年美國有接近140萬宗火災事故,當中由汽車引發的火警佔15%,而電動車相關火災事故僅佔總數0.02%。美國汽車保險平台AutoInsuranceEZ的調查結果更指出,每10萬輛售出的燃油車中,平均有1,529.9輛會發生火警;而每賣出10萬輛電動車,則只有25.1輛發生火災,兩者相差逾60倍。
現時電動車仍屬市場上的少數,而且在路面上行駛的電動車大都是10年內的新車,所以其火災頻率會遠低於燃油車。隨著電動車數量與車齡不斷上升,未來火災發生的頻率也有可能會增加。由是之故,各國政府必須正視這個潛在問題,應該要對消防員加強電動車火災的消防訓練;同時,消防界也要積極研究更有效的鋰電池滅火方案,以應對電動車普及化可能產生的火災風險。
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