Toimintamallin luonti sähköautopaloon

Palopäällystöliiton Toimintamallin luonti sähköautopaloon -hankkeessa koostettiin yhteistä käsitystä siitä, miten pelastuslaitosten tulisi sähköautopalotilanteissa toimia. Työssä keskityttiin erityisesti rajatussa tilassa syttyvään sähköauton akkupaloon.

Hankkeessa tuotettiin videoita eri sammutus-, jäähdytys- ja siirtomenetelmistä. Lisäksi koostettiin toimintaohje pysäköintilaitoksessa tapahtuvaan sähköautopaloon, sekä ohjekortit (2 kpl) eri paikoissa tapahtuviin sähköautopaloihin. Hanke toteutettiin yhteistyössä Palopäällystöliiton tieliikennepelastamisen toimikunnan ja pelastuslaitosten asiantuntijoiden kanssa. Videoiden kuvaamiseen osallistuivat Länsi-, Keski-, Itä-Uudenmaan sekä Helsingin ja Päijät-Hämeen pelastuslaitokset ja Finavian palokunta. Palosuojelun edistämissäätiön avustus ja asiantuntijoiden aktiivinen osallistuminen mahdollistivat hankkeen toteuttamisen.

Toimintamalleja sähköautopaloihin 12/2022

Sähköautojen akkupalot ovat aiheuttaneet pelastusalalla paljon huolta viime vuosina, koska sähköautojen määrä on kasvanut nopeasti ja kokemukset sähköautojen akkupaloista ovat osoittaneet palojen olevan rajuja ja sammuttamisen olevan vaikeaa. Lisäksi akkupalojen tiedetään tuottavan erittäin myrkyllisiä savukaasuja. Tilastojen mukaan sähköautopalot ovat selvästi harvinaisempia kuin polttomoottori- tai hybridiautojen. Kuitenkin sähköautokannan kasvaessa todennäköisyys sähköautopaloon ja sähköauton osallisuuteen onnettomuudessa kasvaa. Suomessa tiedetään olleen muutamia sähköautojen akkupaloja.

Sähköauton palo poikkeaa tavanomaisen polttomoottorikäyttöisen auton palosta vain, jos tulipalo on päässyt sähköauton energiavarastoihin – eli litiumioniakkuihin. Tämänhetkisen tiedon mukaan sähköautot eivät ole erityisen herkkiä syttymään verrattuna polttomoottorikäyttöiseen autoon. Lisäksi niiden palotehon voidaan arvioida olevan jopa polttomoottorikäyttöisen auton paloa pienempi, koska palavien nesteiden määrä on pienempi. Sähköauton palotehoon vaikuttaa merkittävästi auton akuston latausaste eli akkuun varastoidun energian määrä (vrt. polttoaineen määrä).

Keskeiset tunnistetut haasteet sähköauton akkupalossa liittyvät vaikeaan sammutettavuuteen ja kemiallisiin altisteisiin. Akkupalon palotapahtumaa kuvataan lämpökarkaamiseksi (thermal runaway), joka käynnistyy akkukemiasta riippuen 80–120 asteessa. Tässä reaktiossa akku tuottaa palaessaan kaikkia palamiseen tarvittavia elementtejä, joten ainoa sammutuskeino on akkukennojen jäähdyttäminen. Eri testien perusteella veden on todettu omaavan tehokkaimman jäähdyttämisvaikutuksen. Eri raporteissa puolestaan on kerrottu akkupalojen sammutuksen kestäneen pahimmillaan useita tunteja ja vaatineen useita kuutioita sammutus-/jäähdytysvettä.

Ajoneuvojen ja akkujen tekniikka kehittyy nopeasti, jonka takia jatkuva pelastustoiminnan toimintamallien, menetelmien ja välineiden kehittäminen on tarpeellista. Toimintaa voidaan kehittää sitä mukaa, kun palotilanteista saadaan tutkimus- sekä kokemustietoa.

Toimintaohje ja ohjekortit

Videot sammutus-, jäähdytys- ja siirtomenetelmistä

Videoissa esitetään esimerkkimenetelmiä sähköauton akkupalon sammuttamiseen ja jäähdyttämiseen sekä palaneen sähköauton siirtämiseen pois pysäköintihallista. Kaikissa menetelmissä on omat hyvät ja huonot puolensa. Tämän vuoksi on tärkeää, että pelastuslaitoksissa mietitään etukäteen kunkin alueen henkilöstölle ja kalustolle sopivat tekniikat sekä taktiikat.

Sammutus- ja jäähdytysmenetelmiä

Sähköautopalon sammuttaminen suihkuputkella (linkki)
Tässä menetelmässä palamaan syttynyttä litiumioniakkua jäähdytetään suihkuputkella. Menetelmä on autovalmistajien yleisesti suosittelema sammutusmenetelmä palamaan syttyneen litiumioniakkupalon sammuttamiseen. Autoa voidaan myös kallistaa eri työkaluilla jäähdytyksen helpottamiseksi.  Haittapuolina menetelmässä on suuri vedenkulutus sekä sammutuksen pitkä kesto.

Suihkuputkijäähdytys ulkokautta
+ löytyy kaikista palokunnista, rutiininomainen käyttö
+ jäähdytys saadaan nopeasti käyntiin
+ eri autovalmistajien yleisesti suosittelema menetelmä

– ulkopuolinen jäähdytys hidasta riippuen akun rakenteesta
– suuri vedenkulutus
– vesiä ei saada kerättyä talteen (saastunutta, mikäli päässyt kosketuksiin akkukemikaalien kanssa)

Sähköautopalon sammuttaminen alustasprinklerillä (linkki)
Suihkuputkella akun jäähdyttäminen sitoo sammuttajia pitkäksi aikaa. Vaihtoehtoinen menetelmä on hyödyntää akkupaloa varten kehitettyä alustasprinkleriä, jonka käyttö ei sido sammuttajia oleskelemaan pitkäaikaisesti haitallisissa palo- ja savukaasuissa.

Alustasprinkleri
+ akun jäähdytyksessä ei tarvitse altistaa sammuttajia haitallisille palo- ja savukaasuille
+ käyttö onnistuu yhden pelastusyksikön voimin

– ulkopuolinen jäähdytys hidasta riippuen akun rakenteesta
– vesiä ei saada kerättyä talteen (saastunutta mikäli päässyt kosketuksiin akkukemikaalien kanssa)

Rajoittaminen sammutuspeitteellä (linkki)
Ajoneuvon sammuttamiseen tarkoitettua sammutuspeitettä markkinoidaan myös litiumioniakkupaloja vastaan. Peitteen käyttöä akkupalossa tulisi kuitenkin harkita hyvin tarkasti, koska litiumioniakku muodostaa palaessaan happea, joten palon tukahduttaminen ei käytännössä ole mahdollista. Lisäksi peitteen alle voi palon aikana muodostua syttymis-/räjähtämiskelpoinen seos, joka voi aiheuttaa merkittävän työturvallisuusriskin sammuttajille. Sammutuspeitteen avulla savun ja palon leviämistä voidaan hidastaa (Helander 2022, 40).  

Sammutuspeite
+ palon leviämistä viereisiin autoihin ja ympäristöön saadaan hidastettua

– kallis hankintahinta ja tulipalon jälkeisen huollon onnistuminen epävarmaa
– palaa puhki riittävän voimakkaassa palossa
– peitteen alle voi muodostua syttymis-/räjähtämiskelpoinen seos, riski sammuttajille
– akkupalo muodostaa palaessaan happea, tukahduttamalla ei saada akkupaloa sammumaan

Hallittu poltto
Hallittua polttoa voidaan harkita paikoissa, joissa palava sähköauto ja siitä tulevat savukaasut eivät aiheuta lisävaaraa ympäristölle. Etenkin taajama- ja muilla alueilla, missä on ihmisiä, menetelmän käyttämistä pitää harkita erityisen tarkkaan myrkyllisten savukaasujen takia. Tilannepaikan tulee olla vartioitu, eristetty ja siellä tulee olla välitön sammutusvalmius, jolla voidaan reagoida palotapahtuman laajenemiseen. Akun koosta ja varaustasosta riippuen palaminen voi kestää tunteja ja sitoa siten pelastustoimen resursseja pitkään. (Helander 2022, 47-48)

Hallittu poltto
+ liekkipalossa osa haitallisista yhdisteistä palaa pois, ehkä ”ympäristöystävällisin” ratkaisu akkupalossa
+ ei synny kerättäviä ja hankalasti käsiteltäviä myrkyllisiä sammutusvesiä
+ ei sido henkilöstöä ja kalustoa kohtuuttomasti

– yleensä ei mahdollista pysäköintilaitoksessa tai tiheään rakennetussa taajamassa
– akkupaketin koosta riippuen hallittu poltto voi kestää jopa tunteja

Sähköauton sammutus eristetyllä pistosuihkuputkella
Litiumionipaloissa tehokkain sammutuskeino olisi saada vesi suoraan palaviin akkukennoihin. Käytännössä tämän toteuttaminen on vaikeaa, koska akut on koteloitu tiiviisti auton rakenteisiin. Kennoston jäähdyttämistä varten on kehitetty jännitesuojattu pistosuihkuputki, joka voidaan iskeä akkupaketin kuoren läpi.  

Ongelmaksi muodostuu kuitenkin se, että mikäli pistosuihkuputki isketään ehjiin akkukennoihin, niin silloin palo vain leviää akun sisällä. Autonvalmistajat eivät suosittele akkupaketin lävistämistä missään tilanteessa, joten lähtökohtaisesti tästä menetelmästä tulisi pidättäytyä.

Jännitesuojattu pistosuihkuputki
+ jos tiedetään palon sijainti niin jäähdytysvaikutus saadaan suoraan palaviin akkukennoihin

– kallis erikoistyökalu
– jos ei tiedetä palon sijaintia akkupaketissa, niin riski levittää paloa ehjiin akkukennoihin
– autovalmistajien ohjeissa ei suositella akkupaketin mekaanista lävistystä

Paloteknisten järjestelmien hyödyntäminen

Pysäköintilaitoksissa sähköauton akkupalon sammuttamisessa on tärkeää tukeutua kiinteistön omiin paloteknisiin järjestelmiin:

Paloilmoitin ja savunpoisto pysäköintilaitoksessa (linkki)

• Automaattisen paloilmoittimen avulla saadaan tieto palon sijainnista sekä evakuointikäsky palokellojen avulla sivullisille
• Savunpoistolaitteistolla saadaan ohjattua akkupalon muodostamia haitallisia palo- ja savukaasuja. Tehokas savunpoisto helpottaa sammutustyötä ja vähentää altistumista myrkyllisille savukaasuille.

Pysäköintilaitoksen kuivanousujärjestelmän selvitys (linkki)

• Kuivanousujärjestelmillä pystytään tekemään selvityksiä siten, että mahdollinen pitkäkestoinen akkupalon sammutus ei häiritse esim. kiinteistön palo-osastointeja, kun letkuja ei tarvitse vetää ovien välistä.

Siirtomenetelmiä

Hankkeessa testattiin myös erilaisia siirtomenetelmiä palaneelle sähköautolle. Rajatussa tilassa on tärkeää, että litiumioniakkupalon jälkeen auto siirretään pois sammutuksen jälkeen, koska akkujen tiedetään syttyvän herkästi uudelleen.

Testeissä huomattiin, että siirto vaatii paljon henkilöresursseja ja toiminta pelastustoimen tavanomaisella kalustolla on vaikeaa. Erityisesti alaspäin siirrettäessä haasteena oli auton ohjaus siten, että se ei osuisi seiniin. Huomionarvoista on myös se, että täyssähköajoneuvot ovat polttomoottoriajoneuvoja painavampia. Keskikokoisen tai suuren täyssähköauton massa on noin 2000-2800 kiloa, joka osaltaan vaikeuttaa auton siirtämistä pelastustoimen kalustolla. Testattujen ja joidenkin pelastuslaitosten käytössä olevien siirtoalustojen pienet renkaat eivät kulje hidastustöyssyjen ja ritilöiden yli kovinkaan hyvin. Lisäksi siirtoalustojen pyörät rikkoutuvat helposti.

Lähtökohta tulisikin olla, että siirrossa käytetään ammattimaisia hinausautoja, kuitenkin huomioiden akun uudelleensyttymisriskin aiheuttama tarve välittömälle sammutusvalmiudelle. Siirtoon tulisi ryhtyä vasta, kun akun lämpötila on saatu ympäröivän huonetilan lämpöiseksi, jolloin voidaan olettaa, että akku ei seuraavien minuuttien aikana syty uudelleen palamaan. Siirtoon tulee laatia toimintasuunnitelmat sen varalle, jos auto syttyy palamaan kesken hinauksen.  

Videot siirtomenetelmistä

Sähköajoneuvon siirto hinausajoneuvolla (linkki)

Sähköauton siirto kerroksesta alaspäin, johtoyksiköllä RLU45 (linkki)

Sähköauton siirto ylöspäin mönkijällä (linkki)

Vetoliinojen kiinnitys ajoneuvon pilareihin (linkki)

Sähköauton siirto sammutuslavalle (linkki)

Erityisesti Keski-Euroopassa tietyillä alueilla käytetään yleisesti ns. sammutuslavoja sähköajoneuvon akkupalon sammuttamiseen ja jäähdyttämiseen. Sammutuslavamenetelmässä auto upotetaan veteen. Menetelmässä hyötynä on se, että tällöin estetään tehokkaasti palon leviäminen ja myös saastuneet sammutusvedet saadaan talteen.

Menetelmässä kaikki akkukennot, myös vaurioitumattomat menevät oikosulkuun ja lopputuloksena akustoon ei jää jäljelle paloenergiaa. Käytännössä tämä tarkoittaa vähintään usean vuorokauden upotusta, jotta voidaan varmistua, että kaikki akkukennot ovat menneet oikosulkuun ja akun varaus on tyhjentynyt kokonaan. Sähköisen ajoneuvokannan yleistyessä tulee miettiä, että onko ajoneuvon upotus tehokas ja tarkoituksenmukainen menetelmä.

Useat autonvalmistajat kieltävät yksiselitteisesti sähköauton upottamisen veteen laatimissaan onnettomuusohjeissa. Pahimmassa tapauksessa sähköauton veteen upotus aiheuttaa vielä lisävaaraa uudelleensyttymisen riskin takia (Helander 2022, 46).

Sammutuskontti
+ estää tehokkaasti palon leviämisen
+ sammutusvedet saadaan tehokkaasti talteen

–  upotuksen jälkeen ehjätkin akkukennot oikosulkuvaarassa, palo voi syttyä vielä vesien poistamisen jälkeen
– vesi on erittäin saastunutta, käsittely erityislaitoksessa
– palon syttymissyyn selvittäminen vaikeaa/mahdotonta tapauksen jälkeen
– epäkäytännöllistä?

Muita tietolähteitä sähköautopaloihin liittyen

• Helander Tarmo. 9/2022. Sähköautojen akkupalojen sammutusmenetelmät – Pelastustoimen toteuttamat sammutusmenetelmät tilannepaikalla. Pelastusalan päällystötutkinto (AMK) opinnäytetyö.

https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022100620905

• Suosalo Joonatan. 2020. Pelastuslaitoksen varautuminen sähköautopaloihin maanalaisissa pysäköintilaitoksissa. Ylemmän ammattikorkeakoulututkinnon opinnäytetyö. Hämeen ammattikorkeakoulu.

https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020082019803

(videoiden kuvaus: Samuli Piipponen ja Juha Virolainen)

(tekstit: Joonatan Suosalo, Antti Kinnunen(toim.))