Cellazárlat okozta a párizsi villanybusz tüzeket

Mint azt korábban sejteni lehetett, cellazárlat miatt került a gyakorlatilag megfékezhetetlen termikus elszabadulásnak nevezett állapotba 2022 tavaszán annak a két párizsi rendeltetésű Bolloré Bluebus 5SE villanybusznak a Bolloré cégcsoport saját lítium-metál-polimer akkupakja, melynek során nem csak a komplett akkumulátorcsomagok égtek le, hanem az autóbuszok is. Bár korábban a gyártó azt állította, hogy a járműtüzeket valószínűleg nem egy „elektrokémiai hiba”, hanem egy elektronikai alkatrész helytelen beszerelése, vagy az akkumenedzsment BMS szoftver meghibásodása okozhatta, a 2020 októbere és 2022 januárja között legyártott, valamint ezen időszak alatt értékesített, 650 V névleges feszültségű IT3 típusjelű LMP akkumodulok gyártó általi visszahívása már nem erre engedett következtetni. A cellazárlat gyanúját most a Bureau d’Enquêtes sur les Accidents de Transport Terrestre (BEA-TT) francia állami ügynökség által végzett műszaki vizsgálat is megerősítette, ami több mint két és fél évvel az incidenseket követően készült el.

Az első incidens 2022. április 4-én történt a Boulevard Saint-Germain-en, amikor az eset kapcsán érinett egyik Bluebus mentet közben gyulladt ki. A busz vezetőjét egy másik buszvezető és egy autós figyelmeztette a tűzre, amit az utasok gyors evakuálása követett. A második eset 2022. április 29-én történt az Avenue de France-on, a busz végállomáson, ahol a egy másik, üresen parkoló Bluebus szintén lángra kapott. Mindkét esetben a tűz gyorsan terjedt, és a buszokat teljesen elpusztította. A második tűzeset után, azok okának végleges tisztázásáig a közlekedési cég elővigyázatosságból leállította a 148 járműből álló Bolloré villanybusz flottáját, melyeket végül csak 2024 elején engedtek vissza a közforgalomba, további 84 példánnyal együtt. Az incidensekben érintett villanybuszokat a Bolloré Group azzal a saját fejlesztésű lítium-metál-polimer (LMP) vontatási akkumulátoraival szerelték – ezeket a gyártó előszeretettel emlegeti szilárdtest-akkumulátorként, mivel nem tartalmaznak folyékony elektrolitot -, amelyet a Daimler Buses is alkalmazott egy időben opcinálisan az eCitaro modelljében (hazánkba ilyen akkukémiával szerelt változat nem került). Az energiatárolók miatt korábban a Daimler Buses is kényszerült visszahívásra, ugyanis a Mercedes-Benz mannheimi gyárában még 2021 februárjában kigyulladt egy szintén LMP akkumulátortechnikával szerelt eCitaro. A gyártó szakemberei a káresemény kivizsgálása során azt állapították meg, hogy az egyik nagyfeszültségű akkumulátor, pontosabban azon belül is a cellamodulok szigetelési hibája miatt bekövetkezett rövidzárlat okozhatta a tüzet.

Az LMP technológia sajátossága, hogy a szilárd elektrolit vezetőképessége magasabb hőmérsékleten (80-105 °C) a legjobb, ezért az egyenként 63 kWh tárolókapacitású LMP modulokat folyamatosan, fűtési rendszerrel tartják ezen a hőmérsékleten, máskülönben „belefagyna” a töltés az akkumulátorba. A fűtést a modulok két oldalára ragasztott ellenállás-fólia valósítja meg, a vezérlőrendszer viszont egyszerre soha nem kapcsolja be mindegyiket, mivel túl nagy lenne azok energiafelvétele, a hőmérsékletet különböző szenzorok figyelik. Az LMP modulokban nem klasszikus értelemben vett cellákat találunk, hanem további cellmodulokat. Ezek a modulok négy fóliarétegből épülnek fel: lítium-metál, lítiumsó, lítium-vasfoszfát és alumíniumfóliákból, amelyekből 20 cellányi réteget halmoznak egymásra egy modulon belül két kötegben, a 10-10 cellát az alumíniumházban egy tűzgátló lemez választja el egymástól.

A most zárult francia vizsgálat során kiderült, hogy a tűzesetek legvalószínűbb oka az volt, hogy a buszokban használt magas feszültségű lítium-fém-polimer akkumulátorokban belső rövidzárlat alakult ki. Ez az akkumulátorcellákban végbemenő hőelváltozással járó folyamat, gyors öngyulladást és teljes körű tűzterjedést eredményezett. Az akkumulátorok hibájának megállapítását tovább bonyolította, hogy az esetek során a rendszerek szinte teljesen megsemmisültek, így korlátozott számú információ állt rendelkezésre az esetleges meghibásodások pontos beazonosítására. A tűzesetek során az akkumulátorcellákban fellépő hibák miatt gyors hőmérséklet-emelkedés történt, amely az akkumulátorcsomagok teljes leégéséhez vezetett.

A jelentés szerint a belső rövidzárlat oka valószínűleg a gyártás során fellépő szigetelési probléma. A cellákat szigetelőanyag (Mylar) fólia választja el egymástól, ám a vizsgálatok szerint egyes esetekben a szeparátor fóliaréteg nem került megfelelő pozícióba, amit a gyártósorokon végzett pozicionálási ellenőrzés során nem észleltek. Ez növelte az esélyét annak, hogy a cellák között elektromos áthúzás jöjjön létre, ami rövidzárlatot okozott. A belső rövidzárlat termikus elszabadulást eredményezett, amit a szilárd elektrolit tovább súlyosbított.

Ha a cellák közötti hőelvezetés nem elég hatékony, akkor az akkumulátorcsomagban dominószerűen elindulhat az ún. termikus elszabadulás, vagyis a hőmérséklet gyors és megállíthatatlan emelkedése, amely a cellák egymás utáni túlmelegedését és kigyulladását idézi elő. A jelentés azt is megjegyezte, hogy bár a BMS különböző szintű hibajelzésekkel figyeli a rendszert, az önkisülési érték (a rövidzárlatra utaló egyik jel) nem volt elég érzékenyen beállítva. Az áramingadozások így nem váltottak ki időben olyan riasztást, ami megakadályozhatta volna a tűz kialakulását és a termikus elszabadulást. A Mylar fóliaréteg nem megfelelő elhelyezése a BlueSolutions kanadai, boucherville-i telephelyén készült akkumulátorok esetében történt, a francia gyártásúaknál nem észleltek ilyen mulasztást. Kanadában a gyártási folyamat különbözik a franciától, ezért az eltérések és a minőségellenőrzés hiányosságai szerepet játszhattak a tűzesetek kialakulásában.

Mindkét esetben a lángok gyors terjedése miatt a tűzoltók munkája különösen nehéz volt, az egyetlen lehetőségük az volt, hogy hagyják az akkumulátorokat kiégni. Az akkumulátorok gyulladási jellemzői és a forró szilárd elektrolit miatt a tűzoltók hosszú órákon át hűteni és ellenőrizni kényszerültek a járművek roncsait, hogy elkerüljék az újbóli lángra lobbanást. A jelentés rámutatott, arra is, hogy az ilyen akkumulátorok esetében a tűzoltási folyamat sokkal időigényesebb és veszélyesebb, mint a hagyományos járművek esetén. A tűzesetek következtében „az összes akkumulátor teljesen megsemmisült, a hátul elhelyezettek kivételével. A tetőn elhelyezett akkumulátorok megolvadtak, leestek a padlóra, és át is hatoltak rajta, ez jelentős károkat okozott az aszfalt burkolatban is. A dokumentum szerint mindkét tűzeset során az olvadt fémek (például alumínium és lítium) szabadultak ki az akkumulátorcellákból, és ezek a magas hőmérsékletű szilánkok a busz szerkezetén kívülre is kerültek, s veszélyt jelentettek a jármű közelében tartózkodók testi épségére is.

A jelentés hét fontos ajánlást fogalmaz meg a biztonság javítása érdekében az elektromos buszokban bekövetkezett tűzesetek nyomán:

1. Hibaészlelés és riasztási rendszer fejlesztése: a jelentés javasolja a Bluebus számára, hogy fejlesszék a riasztási rendszert, hogy korán érzékelje az akkumulátorokban fellépő meghibásodásokat, amelyek tüzet okozhatnak. Az új rendszer a tervezett hőmérséklet-emelkedést automatikusan jelezné a járművezetőnek, megelőzve a baleseteket.

2. Biztonsági szabályozások átdolgozása: javasolt, hogy a járművek biztonsági szabályozása szigorodjon, hogy a különböző akkumulátortechnológiákhoz (például a szilárd elektrolitú lítium-polimer technológiához) is igazodjon. Ezen szabályok célja, hogy magasabb szintű védelmet nyújtsanak az elektromos járművek felhasználóinak.

3. Hőszigetelés megerősítése: A buszok tetején lévő hőszigetelést fejleszteni kell, hogy a rendkívül gyorsan emelkedő hőmérséklet ellenére is biztosítva legyen az utasok biztonságos evakuálása. A javasolt hővédő burkolat késleltetné a tetőszerkezet olvadását és beszakadását.

4. Fémolvadék-kibocsátás korlátozása: a tűzesetek során gyakran forró fémolvadék lövellt ki a járművekből, ami súlyos égési sérüléseket okozhatott volna az utasoknak evakuálás közben. A javaslat szerint technológiai fejlesztésre van szükség, hogy megakadályozzák a fémolvadék kiszóródását.

5. Adatrögzítés és adatátvitel: az esemény előtti napokban összegyűjtött adatok elemzése értékes információkat nyújtott az okok megértéséhez. A javaslat előírja a busz adatainak folyamatos rögzítését és tárolását legalább öt napra visszamenőleg, amelynek célja a járművek ellenőrzése és a jövőbeli karbantartás optimalizálása.

6. Tűzoltási módszerek fejlesztése: a lítium-polimer akkumulátorokkal felszerelt járművek esetében a tűz oltása rendkívül nehéz. Ezért javasolt a tűzoltás módszertanának továbbfejlesztése, és külön tűzoltási eszközök kifejlesztése az ilyen típusú járművekhez.

7. Segélyszolgálatok tájékoztatása: a tűzesetek során a mentőszolgálatokat a lehető leghamarabb tájékoztatni kell a jármű típusáról és hajtásrendszeréről, hogy megfelelő intézkedéseket tehessenek. Az ajánlás szerint szükséges lenne, hogy minden jármű automatikusan küldje el ezeket az információkat egy „eCall” rendszeren keresztül, amely gyorsíthatná a mentési folyamatokat.