Časopis 112 ROČNÍK XXI ČÍSLO 2/2022

V únorovém čísle časopisu vás seznámíme s informacemi z bilanční tiskové konference Hasičského záchranného sboru ČR za rok 2021, kde generální ředitel genmjr. Ing. Vladimír Vlček, Ph.D., MBA zhodnotil uplynulý rok sboru. V Praze-Holešovicích, byla slavnostně otevřena nová stanice, která nahradila poslední dochovanou stanici, ta byla postavena v roce 1942. Na stanici typu C3 budou sloužit tři směny, v každé 26 příslušníků. Zajímavý je článek o návrzích nových způsobů hašení li-baterií a jejich zkoušení. Aktuální postupy schválené výrobci doporučují uhasit tyto zdroje elektrické energie ponořením do velkého množství vody. Mimořádná událost s přítomností biologických látek (B-agens) byla tématem společného cvičení HZS Libereckého kraje s Armádou České republiky. Odborný seminář k problematice ochrany domácností před požáry a nebezpečnými plyny se uskutečnil koncem října ve Zlíně. Zlínský kraj tak přispěl k zvýšení zabezpečení domácností zařízením autonomní detekce a signalizace. 

Lithiové baterie jsou dnes rozšířeny do všech odvětví, používáme je v různých zařízeních, jsou různého typu a mají různé bezpečnostní vlastnosti. Nejrozšířenější jsou typu Li-on a Li-pol. Ty mají vynikající vlastnosti ohledně kapacity a dalších parametrů, ale z hlediska bezpečnosti představují potenciální hrozbu. Nabité baterie se při mechanickém poškození, např. proražení, vyzkratování či vystavení působení tepla chovají buď explozivně, nebo může dojít k požáru a jeho prudkému rozvoji. Z tohoto hlediska se zvyšuje nebezpečí vzniku požáru a je nutné řešit způsob hašení. Aktuální postupy schválené výrobci baterií doporučují uhasit tyto zdroje elektrické energie jejich ponořením do velkého množství vody. Zatím není známo, že by výrobce popsal účinnější a jednodušší postup. Z tohoto důvodu jsme se zaměřili na nové efektivnější způsoby hašení, jejich zkoušení a modernizaci.

Obr. 1 Cylindrické baterie využité při zkouškách hašení

Baterií s obsahem lithia je mnoho typů, ale pro naše zkoušení jsme využili nejvíce rozšířené typu Li-on a Li-pol ve dvou konstrukčních provedeních. Prvním typem byly baterie cylindrické, které byly zakrytovány do jedné baterie (modulu). V tomto modulu bylo přibližně 1 000 ks cylindrických baterií rozdělených do tří pater. Tento typ se velmi často používá v drobné elektronice, elektrokoloběžkách, automobilech Tesla a dalších zařízeních. Pro představu o konstrukci a specifikacích tohoto typu je dále uveden obr. 1. Druhým typem byly baterie prizmatického typu. Ty jsou vždy seskupeny do určitých modulů a následně se skládají do větších balení. Typově se používají všude okolo nás, hlavně v mobilních telefonech, noteboocích, drobné elektronice. Téměř všechny automobilky používají prizmatické moduly. Schéma této baterie je uvedeno na obr. 2. I když se na první pohled zdá konstrukce baterie jako nepodstatná věc, máme dostatek informací o tom, že je nutné pohlížet i na tento rozdíl. Bylo zjištěno, že konstrukce má velký vliv na chování baterie v průběhu požáru, což jsou velmi důležité informace pro zasahující jednotky požární ochrany.

Obr. 2 Prizmatické baterie využité při zkouškách hašení

Dnešní popsané způsoby hašení baterií s obsahem lithia jsou na první pohled prosté, zjednodušeně řečeno – utopit to ve velkém množství vody. Tento postup je jednoduché aplikovat na mobilní telefon nebo elektrokoloběžku, ale již tak jednoduše ho nelze uplatnit na osobní automobil nebo zařízení větších rozměrů. Nejde jen pouze o velikost předmětu, který ukrývá samotnou baterii, ale i o komplikovanost zásahu, následné potíže s kontejnerem obsahujícím kontaminovanou vodu z hašení a další. U postupu s využitím mobilního kontejneru a ponořením například vozidla do několika tisíců litrů vody nemůžeme rozhodně mluvit o rychlém a efektivním zásahu.

Obr. 3 Připravený vstup pro přímé připojení hadicového vedení

Obr. 4 Hašení pomocí vysokotlakého zařízení COBRAVytipovali jsme tři nové způsoby hašení lithiové baterie. První se zakládal na připraveném vstupu v krytu baterie (obr. 3), který byl v podobě půlspojky typu D a byl by na vozidle/baterii připraven jako preventivní ochrana při požáru vozidla. Zasahující jednotka požární ochrany by pouze odkryla místo, kde by byl připraven vstup do baterie, a připojením hadicového vedení by mohlo proběhnout zaplavení baterie vodou či vodou s příměsí vhodného hasiva. Při druhém způsobu hašení bylo použito vysokotlaké zařízení COBRA (obr. 4), které umožní invazivní vstup do baterie pomocí řezání vodním paprskem s abrazivem.
V okamžiku, kdy se zařízení COBRA prořízne do baterie, je vypnut přístup abraziva a do vnitřní části baterie vstupuje pouze voda nebo voda s příměsí hasiva. Posledním zkoušeným způsobem hašení bylo využití hasebního hřebu. Tento hřeb vyobrazený na obr. 5 byl vyvinut speciálně pro hašení lithiových baterií, které se využívají v automobilovém průmyslu. Je možné ho připojit na pneumatické kladivo, pomocí něhož je zatlučen do baterie, a následně po připojení hadicového vedení je baterie zaplavena hasivem.

Obr. 5 Vyvinutý hasební hřeb pro hašení baterií

Ve spolupráci s HZS Středočeského kraje a HZS Škoda Auto Mladá Boleslav jsme v termínu 24.–26. května 2021 uskutečnili cvičení se zaměřením na hašení lithiových baterií. To proběhlo v prostorech trhací jámy pyrotechnické služby Policie České republiky. V průběhu cvičení Obr. 6 Hoření lithiové bateriejsme opakovaně testovali popsané způsoby hašení na obou konstrukčních typech baterií. V tomto kroku jsme hasili pouze zakrytované baterie. Sledovali jsme teplotní pole uvnitř baterie, rychlost poklesu teploty a rychlost hašení. Vše jsme detailně zdokumentovali a následně pozorovali, zda se bude baterie zpětně rozhořívat, nebo již došlo k finálnímu uhašení. V rámci cvičení bylo provedeno 16 hasebních zkoušek. Příklad hoření baterie je zobrazen na obr. 6. Pro zajištění co nejlepší opakovatelnosti zkoušek byly baterie prizmatického typu zkratovány velkými stykači, a tím bylo docíleno toho, že byly vždy zapálené stejným způsobem. U baterií cylindrického typu jsme nemohli pro iniciaci požárů využít zkratování, jelikož mají v sobě tolik ochranných prvků proti přetížení, že je nebylo možné všechny demontovat. Z tohoto důvodu jsme přistoupili k zapálení baterie proražením, kdy bylo vždy jednou nebo dvakrát do ní seknuto sekerou. Tento způsob nebyl tak reprezentativně opakovatelný, ale vždy došlo k velmi rychlému a dostatečnému rozhoření baterie.

Po provedení všech hasebních zkoušek bylo možné shrnout naše poznatky a zkušenosti. Nejdůležitější informací je, že se všech 16 baterií podařilo rychle, efektivně a bez zpětného rozhoření uhasit. Přesto nemůžeme říci, že jsme nalezli tři nové způsoby hašení lithiových baterií a problém jejich hašení jsme vyřešili. Velmi dobře se pracovalo a efektivně hasilo s využitím vysokotlakého zařízení COBRA. Jeho hlavní výhodou bylo vytváření ochranné clony při prořezávání do baterie, a tím byl zasahující hasič velmi dobře chráněn. Čas proříznutí byl dostatečně krátký a následná aplikace hasiva byla efektivní a dostačující. Hasební postup s využitím hasebního hřebu má základní výhodu z hlediska malé náročnosti na vybavení. Stačí základní vybavení jednotky požární ochrany a navíc pouze hasební hřeb. Pokud byl hřeb nový a ostrý, tak proražení do baterie bylo velmi rychlé. Následně však nebylo tak snadné zajistit připojení hadicového vedení. To vše ještě muselo probíhat pod clonou, kterou zajišťovali další kolegové. Následně se zaražený hřeb mohl ponechat v baterii a místo zásahu jsme mohli opustit, protože probíhalo samovolné zaplavování baterie a její hašení, což bylo v důsledku pro nás bezpečnější. Poslední způsob hašení připojením na připravený vstup do baterie byl z hlediska zásahu nejjednodušší, velmi efektivní a rychlý i z pohledu zasahujících hasičů. Jednotka se pod clonou dostala k hořící baterii a následně pouze připojila hadicové vedení a mohla místo opustit. Baterie byla následně zaplavována hasivem do úplného uhašení. Za všechny způsoby hašení uvádíme graf na obr. 7, který znázorňuje teplotní pole uvnitř prizmatické baterie při zkoušce hašení s vysokotlakým zařízením COBRA. Na obrázku je znázorněn teplotní průběh s popisem probíhajících vizuálních situací. Hlavním poznatkem je zjištění, jak rychle bylo možné vstoupit do baterie, a také to, že za dalších několik desítek sekund došlo k rychlému poklesu teploty a v čase několika minut ke kompletnímu uhašení baterie bez zpětného rozhoření.

Obr. 7 Graf teplotního průběhu v závislosti na čase uvnitř baterie

Abychom mohli všechny, nebo alespoň některé způsoby převést do praxe, je nutné upřesnit a doladit námi zkoušené postupy – modernizovat například hasební hřeb, aby připojení hadicového vedení bylo jednodušší a vytvářelo ochranou clonu pro zasahujícího hasiče. Dále je potřeba řešit vstup do baterie, který by se mohl stát preventivním prvkem. Tato část je ale velmi složitá a komplikovaná, protože by tuto variantu museli převzít například výrobci vozidel. Hlavním úkolem v další fázi řešení je provedení dalších zkoušek, a to nejen s bateriemi, ale i s celými vozidly nebo zařízeními, ve kterých se tyto zdroje energie skrývají. Uhašení baterie je jedním z řešených problémů, ale neméně důležitým aspektem celého problému hašení je přístup k samotnému zdroji. Proto konečný postup pro hašení lithiových baterií musí být univerzální, jednoduchý a efektivní.

plk. Ing. Jan KARL, Technický ústav požární ochrany, foto archiv Technického ústavu požární ochrany

vytisknout  e-mailem  X Corp.   Facebook