Trong thập kỷ gần đây, sự xuất hiện của xe điện (EV) đã tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp ô tô, đem lại lợi ích to lớn cho môi trường bằng cách giảm thiểu phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích không thể phủ nhận, xe điện cũng đặt ra một số thách thức mới, trong đó có nguy cơ hỏa hoạn từ pin lithium-ion – một vấn đề đang ngày càng nhận được sự chú ý từ cả người dùng và các đơn vị cứu hỏa. Pin lithium-ion, mặc dù cung cấp hiệu suất cao và khả năng tái sạc tuyệt vời, cũng tiềm ẩn nguy cơ gây ra hiện tượng “tự sinh nhiệt” (“thermal runaway”) và gây ra hỏa hoạn, đặc biệt khi pin bị hư hại hoặc sạc không đúng cách. Trong bối cảnh đó, việc nắm bắt và áp dụng các biện pháp phòng ngừa cũng như phương pháp chữa cháy hiệu quả là hết sức quan trọng, nhằm đảm bảo an toàn cho người dùng và giảm thiểu thiệt hại trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn.
Hiện tượng “tự sinh nhiệt” xảy ra trong pin lithium-ion là một chuỗi phản ứng tự tăng nhiệt, nơi mà sự gia tăng nhiệt độ trong một tế bào pin có thể gây ra sự gia tăng nhiệt độ tương tự ở các tế bào kế cận, dẫn đến một chuỗi phản ứng không kiểm soát được. Khi một tế bào pin bị hư hỏng hoặc quá nhiệt, nó có thể bắt đầu phản ứng hóa học phóng nhiệt, giải phóng nhiệt lượng lớn và tăng nhiệt độ của chính nó và pin xung quanh. Nhiệt độ tăng vọt có thể gây cháy hoặc thậm chí làm nổ pin, tạo ra một mối nguy hiểm lớn.
Điều này đặc biệt quan trọng trong các tình huống va chạm hoặc khi pin bị hư hỏng, nơi mà nguy cơ thermal runaway càng trở nên rõ ràng. Đối mặt với những rủi ro này, việc hiểu biết sâu sắc về cách thức quản lý và phản ứng với các sự cố liên quan đến pin là điều cần thiết, đòi hỏi sự chuẩn bị và kiến thức chuyên môn từ các lực lượng cứu hỏa cũng như người dùng xe điện.
Cấu trúc điển hình của pin Lithium-ion trên xe điện
Thách thức trong việc kiểm soát an toàn đối với pin xe điện
Kiểm soát hỏa hoạn liên quan đến pin xe điện đặt ra nhiều thách thức. Pin lithium-ion, trái tim của xe điện, dù mang lại hiệu suất cao nhưng cũng tiềm ẩn nguy cơ hỏa hoạn cao do hiện tượng thermal runaway. Một khi bắt đầu, việc kiểm soát đám cháy trở nên phức tạp bởi vì nước – phương tiện chữa cháy truyền thống – có thể không hiệu quả hoặc thậm chí gây ra phản ứng nguy hiểm khi tiếp xúc với pin đang cháy.
Pin xe điện được thiết kế và đóng gói chặt chẽ với nhiều lớp bảo vệ, làm cho việc tiếp cận trực tiếp đến nguồn gây cháy trở nên khó khăn. Điều này không chỉ làm tăng độ khó của việc dập tắt lửa mà còn cản trở khả năng đánh giá mức độ nghiêm trọng của đám cháy từ bên ngoài. Hơn nữa, các cell pin khi bị nhiệt độ cao có thể phát ra khí độc hại, đặt ra nguy cơ về sức khỏe cho những người tham gia vào việc chữa cháy.
Ngoài ra, khả năng tái bùng phát của đám cháy pin xe điện sau khi đã được dập tắt là một vấn đề lớn khác. Pin có thể tiếp tục tự tăng nhiệt lên và bùng cháy trở lại, yêu cầu sự giám sát liên tục sau khi đám cháy dường như đã được kiểm soát.
Đối mặt với những thách thức này, các đơn vị cứu hỏa và nhà sản xuất xe điện đang nỗ lực tìm kiếm và phát triển các phương pháp và công cụ chữa cháy mới, cũng như các hướng dẫn an toàn cụ thể, để đối phó hiệu quả và an toàn với đám cháy pin xe điện và các giải pháp an toàn PCCC trong garage có xe điện.
Phòng ngừa hỏa hoạn từ pin xe điện và trạm sạc
Biện pháp phòng ngừa hỏa hoạn pin xe điện bao gồm việc sử dụng các hệ thống quản lý nhiệt và pin (BMS) hiệu quả, cũng như thiết kế pin sử dụng vật liệu chịu lửa. Các hệ thống quản lý nhiệt giúp giữ pin ở nhiệt độ hoạt động an toàn, trong khi BMS theo dõi và điều chỉnh điện áp và nhiệt độ của từng tế bào pin, ngăn chặn sự cố quá tải và thermal runaway. Ngoài ra, việc sử dụng các vật liệu chống cháy trong thiết kế pin giúp hạn chế sự lan truyền của lửa trong trường hợp có hỏa hoạn.
Các nhà sản xuất và cơ quan quản lý cũng đang nỗ lực tăng cường tiêu chuẩn an toàn cho pin và xe điện, bao gồm cả việc phát triển hướng dẫn cụ thể cho việc sạc an toàn và bảo dưỡng xe. Người tiêu dùng cần được giáo dục về các biện pháp an toàn khi sử dụng và sạc xe điện, như sử dụng thiết bị sạc được chứng nhận và tránh sạc xe trong điều kiện thời tiết xấu hoặc ở những nơi có nguy cơ cao về hỏa hoạn.
Cuối cùng, sự phát triển của công nghệ mới, như các phương pháp chữa cháy đặc biệt cho pin xe điện, cũng rất quan trọng trong việc giảm thiểu rủi ro và tác động của các sự cố hỏa hoạn liên quan đến pin. Các giải pháp này bao gồm việc sử dụng phương pháp chữa cháy bằng nước tiên tiến và hệ thống dập lửa tự động trong xe, giúp ngăn chặn sự phát triển của hỏa hoạn ngay từ giai đoạn đầu và bảo vệ người dùng.
Minh họa cháy pin xe điện
Chữa cháy xe điện bằng nước
Phương pháp chữa cháy pin xe điện bằng phun nước áp lực cao kết hợp với hệ thống cắt lạnh được Cục phòng vệ dân sự Thụy Điển giới thiệu, là một giải pháp hiệu quả để đối phó với các vụ cháy pin lithium-ion, đặc biệt trong xe điện. Hệ thống Cobra, thông qua việc sử dụng một dòng nước cực kỳ mạnh được phun qua một lỗ nhỏ, cho phép nước được đưa trực tiếp vào tâm điểm của đám cháy. Điều này giúp làm mát nhanh chóng và hiệu quả, đồng thời giảm thiểu lượng nước tiêu thụ so với các phương pháp chữa cháy truyền thống.
Trong một thử nghiệm, việc chữa cháy pin xe điện bằng phương pháp này chỉ mất khoảng 10 phút để dập tắt hoàn toàn đám cháy, với tổng lượng nước tiêu thụ chỉ là 240 lít cho pin và 750 lít cho toàn bộ xe. Điều này rất ấn tượng so với việc sử dụng hàng nghìn gallon nước mà không hiệu quả như các phương pháp thông thường khác. Hơn nữa, sau khi được chữa cháy, pin không có dấu hiệu tái bùng phát, điều này chứng minh sự an toàn và hiệu quả của phương pháp .
Đặc biệt, việc sử dụng hệ thống cắt Cobra cũng giúp bảo vệ môi trường bằng cách giảm thiểu lượng nước chảy tràn và ô nhiễm có thể xảy ra sau khi chữa cháy. Đây là một tiến bộ quan trọng trong việc phát triển các phương pháp chữa cháy pin xe điện, giúp các đội cứu hỏa có thêm công cụ để đối phó với các sự cố cháy nổ ngày càng phức tạp và khó lường từ pin lithium-ion.
Giải pháp chữa cháy từ hướng gầm xe của hãng Rosenbauer
Tương tự như giải pháp nói trên, hãng Rosenbauer chọn hướng tiếp cận các khay pin xe điện đang cháy từ hướng gầm xe. Họ sử dụng một kết cấu thủy lực để chọc thủng gầm xe, nơi các khay pin được đặt cố định, để phun dung dịch chữa cháy nhằm tạo một lớp phủ ngăn cách ô xy và giải nhiệt.
