Elbilsbrand ger mindre mängd giftig gas än tidigare befarat

2020-11-02 06:00  

Svenska forskare har tänt eld på elbilar och mätt utsläppen. Resultaten överraskar, inte minst vad gäller utsläppen av den giftiga gasen vätefluorid.

Att elbilar som brinner ger upphov till utsläpp av den giftiga gasen vätefluorid (HF) har diskuterats flitigt de senaste åren. Diskussionen har främst handlat om faran för räddningstjänsten, eftersom vätefluorid har den egenskapen att den kan tränga igenom huden. Det finns därmed en risk att räddningspersonalens skyddsdräkter och andningsmasker inte ger tillräckligt skydd.

Men hur mycket vätefluorid släpps egentligen ut? Dataunderlaget har hittills varit skralt. En uppgift som ofta har återgivits säger att det rör sig om mellan 2 och 20 kilo vätefluorid när en elbil med 100 kWh batteri brinner upp. Uppgiften kommer från en doktorsavhandling genomförd på Chalmers Tekniska Högskola, som publicerades i Nature Scientific Reports 2017.

I ett slutet utrymme skulle det snabbt kunna innebära livsfara, eftersom dödlig halt vid tio minuters exponering uppgår till endast 13,9 mg/kubikmeter luft.

Läs mer: Bensinbilar brinner fem gånger oftare än elbilar

"Alla ligger lågt när det gäller utsläpp av vätefluorid"

Forskning genomförd vid svenska institutet Rise levererar nu resultat som indikerar att utsläppen ligger i den lägre delen av intervallet. Rise har helt enkelt bränt upp fordon och mätt utsläppen, i en för ändamålet avsedd anläggning.

– Nu har vi gjort två fullskaliga test av elbilar, och sedan tidigare har två liknande tester gjorts i Frankrike. Alla ligger lågt när det gäller utsläpp av vätefluorid. Det speglar inte vad som tidigare har uppmätts på cellnivå, säger Ola Willstrand, projektledare på Rise.

Elbilen med 40 kWh batteri, en skåpbil, gav upphov till 573 gram vätefluorid. Den andra elbilen, med 24 kWh batteri, gav upphov till 859 gram. Översätts siffrorna till utsläpp per kWh batterikapacitet blir det 16 respektive 35 gram/kWh.

Som referens brändes även en bil med förbränningsmotor, tankad med 44 liter diesel. Den var av samma modell som batteriskåpbilen och gav bara upphov till 11 gram HF.

Läs mer: Brinnande elbilsbatterier – ovanligt men en utmaning

"Vätefluorid är väldigt reaktivt"

I studien från Frankrike (Ineris, 2014), som Ola Willstrand nämner ovan, gav de två brända elbilarna upphov till cirka 1 500 gram per fordon, och de båda förbränningsmotorbilarna 600-800 gram. Elbilarnas batteristorlek var 16,5 respektive 23,5 kWh. Översätter vi även dessa elbilars siffror till utsläpp per kWh blir det 93 respektive 63 gram per kWh.

De 2–20 kilona HF i Chalmersstudien skrivs egentligen som 20–200 gram per kWh i rapporten, och extrapoleras senare upp till en bil med 100 kWh batteripack. De 16 respektive 35 gram/kWh som Ola Willstrand mätte upp ligger alltså kring Chalmersstudiens nedre gränsvärde. De franska resultaten (93 respektive 63 gram/kWh) ligger båda två på den undre halvan av Chalmersintervallet.

Ola Willstrand betonar att fyra testade fordon ännu är ett för litet underlag för att dra några säkra slutsatser, men har en idé om vad skillnaden gentemot Chalmersstudien beror på.

I Chalmersstudien har försöken gjorts på enskilda battericeller. Värdena har sedan extrapolerats för att motsvara ett helt fordon. Men det linjära sambandet mellan batterilagringskapacitet och avgiven vätefluorid som Chalmersstudien fann verkar inte gälla när ett helt elfordon brinner.

– Vätefluorid är väldigt reaktivt. När batteriet är inneslutet i ett fordon verkar den fästa på ytor och partiklar, bindningarna bryts så att vätet frigörs, säger han.

Han påpekar också att värdena i Chalmersstudien inte är direkt jämförbara med de omräknade värderna från hans egen och den franska studien, eftersom all vätefluorid inte kommer från batteriet när en hel bil brinner.

Läs mer: Utredning klar: Elbilsladdning orsakade branden i huset

"Sunt ur säkerhetssynpunkt"

Ola Willstrand tycker inte att det är konstigt att vätefluoriden har fått stor plats i diskussionen om bränder i elbilar, även om hans forskningsresultat indikerar att mängderna är mindre än tidigare befarat.

– Man vet att gasen är farlig och gör ett "worst case"-antagande. Det är sunt ur säkerhetssynpunkt att inta en ganska försiktig hållning. Men frågan är alltså om man verkligen behöver vara så försiktig, säger han.

Totalförsvarets forskningsinstitut FOI genomför just nu en studie av hur räddningstjänstens larmställ står emot vätefluorid. Ola Willstrand tror att hans egen studie i kombination med FOI:s kommer att ge bra underlag för att ta beslut om ifall rökdykning är säkert att utföra.

– Det viktigaste att komma ihåg är att brandgaser är giftiga oavsett. Vi har bekräftat att det är mängden vätefluorid och vissa metaller som utgör den största skillnaden mellan elbilar och förbränningsmotorbilar. Jag skulle säga att den datan ger större trygghet och bättre underlag för räddningstjänsten att göra en insats även om det är ett elfordon som brinner, säger han.

 

Uppdaterad version: I en tidigare av texten hade de båda elbilarnas respektive HF-utsläpp placerats omvänt, vilket gav felaktiga uträkningar i gram/kWh. Ola Willstrand påpekar också att värden uppmätta på cell-, pack och batterinivå inte direkt går att jämföra med värden uppmätta på bilnivå, eftersom det finns fler källor till vätefluorid i en bil än batteriet.

Fakta: Även metaller och värmeutveckling mättes

Rapporten heter Toxic gases from fire in electric vehicles (E-TOX).

Tre bilar brändes upp, varav två elbilar (24 respektive 40 kWh batteri laddade till 80 procent) samt en dieselbil tankad med 44 liter bränsle. Dieselbilen och elbilen med 40 kWh batteri var av samma skåpbilsmodell, men rapporten berättar inte vilken.

Värmeutvecklingen beror till hög grad på brandscenariot. Elbilarna och dieselbilen hade liknande toppnoteringar (cirka 5 000 kW för elbilen med lilla batteriet, knappt 6 000 kW för dieselbilen och cirka 7 000 kW för elbilen med stora batteriet). Total mängd avgiven värme var liknande för alla tre bilar. I testet uppnådde dieselbilen maximal värmeavgivning efter cirka 13 minuter, för elbilarna dröjde det till cirka 25 minuter. Men för bilar med flytande bränsle kan variationerna vara stora och beror bland annat på hur länge bränsletanken håller tätt.

De frigjorda gasmängderna uppgick till följande.

Dieselbilen: 344 kg CO2, 6,4 kg CO, 2 368 g THC, 452 g NO, 44 g NO2, 11 g HF, 1098 g HCl, -* g HCN.

Elbilen, 40 kWh: 335 kg CO2, 7,8 kg CO, 3 131 g THC, 371 g NO, 25 g NO2, 573 g HF, 1 586 g HCl, -* g HCN.

Elbilen 24 kWh: 438 kg CO2, 9,5 kg CO, 2 751 g THC, 617 g NO, 76 g NO2, 859 g HF, 1 803 g HCl, 155 g HCN.

(CO2=koldioxid, CO=kolmonoxid, THC=oförbrända kolväten, NO=kväveoxid, NO2=kvävedioxid, HF=vätefluorid, HCl=väteklorid, HCN=vätecyanid)

* Koncentrationsnivåerna översteg inte den nedre detektionsgränsen.

I soten från elbilarna hittades i högre utsträckning metallpartiklar jämfört med dieselbilen. Det handlar främst om litium, kobolt, aluminium, mangan och nickel. Det finns ännu bara begränsad forskning kring metallpartiklarnas påverkan på hälsa och miljö.

Rapporten är huvudsakligen utförd av Rise med bidrag från försäkringsbolag, räddningstjänster och en bilskrot. Den kommer att finnas tillgänglig kring årsskiftet. Rapporten är finansierad av Energimyndighetens Batterifondsprogrammet.

Uppdaterad version: I en tidigare version hade utsläppen av CO2 och CO fått fel enhet.

Johan Kristensson

Mer om: Elbilar

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt