Mito y realidad sobre la seguridad de las motocicletas eléctricas

Mito y realidad sobre la seguridad de las motocicletas eléctricas
Una MotoE recarga desde una columna Enel X

El 14 de Marzo de 2019, durante las pruebas en el circuito de Jerez, el E-paddock, las instalaciones utilizadas para albergar los vehículos de la Copa del Mundo de MotoE, se incendió. En el incendio se destruyeron todas las motos de los equipos y los prototipo de Energica (aquí encuentras la historia de lo que pasó). El motivo exacto del incendio aún está bajo investigación, pero Dorna dijo que no había motocicletas cargando y que la causa fue un cortocircuito que afectaba una estación de recarga. Desde allí, el fuego se habría extendido a todo el E-paddock. Aunque las causas del incendio no fueron las motos, el evento llamó la atención sobre el supuesto peligro de los vehículos eléctricos (EV - Electric Vehicles), en particular su batería.

Los restos de uno MotoE tras el incendio del paddock de Jerez

Quisimos comenzar desde este punto de partida para abordar el problema de la seguridad de las baterías de los vehículos eléctricos y para ello solicitamos el apoyo de Luca Parisi, bombero del Comando de Trento, experto nacional en combatir incendios en un entorno confinado , vehículos electricos y gestor de la web cfbt-it.org. Además de Parisi, hicimos uso de la experiencia de APT Group, el principal centro italiano de formación y seguridad en seguridad (aquí).
Para empezar, debe aclararse que estamos hablando de baterías de litio en sus numerosas variantes. Este tipo de batería representa el estado de la tecnica para la movilidad eléctrica; para aquellos interesados en el tema, hablamos sobre esto en esta sección (aquí).

Mugen Shinden Hachi, que competirá en TTZero 2019 en la Isla de Man

Las baterías de litio no solo se encuentran en los vehiculos eléctricos, están en todas partes, cada uno de nosotros tiene al menos una docena en casa: teléfono móvil, computadora, tablet, altavoz, auriculares, aspiradora, taladro, etc. Lo que cambia cuando se trata de vehículos eléctricos es el tamaño y la energía almacenada, cuanto mayor sea la batería, mayor será el daño en caso de accidente.
¿Cuál es el peligro de estas baterías? Principalmente, que cuando se incendian son muy difíciles de apagar y luego veremos por qué. Pero esto no es lo estamos debatiendo, sino más bien la posibilidad de que el fuego se desarrolle a partir de la batería. Es posible, aunque raro, y cuando ocurre es debido a un fenómeno que se llama Thermal Runaway, que es un aumento rápido e imparable de la temperatura debido a una serie de reacciones en cadena.

Una MotoE siendo recargada

Hablando de MotoE, la batería funciona a temperaturas entre 50 °C y 55 °C, a 60 °C se activa los sistemas de protección (el Sistema de gestión de batería - BMS) y la batería se desconecta para protegerse. En general, una batería de litio todavía es estable hasta 80 °C. Sin embargo, si la temperatura aumenta aún más, alrededor de 130 °C, se desencadenan las primeras reacciones que conducen al Thermal Runaway o fuga termica. Si el calor de la batería no se disipa, la temperatura continúa aumentando, generando una serie de reacciones en cadena en las que la batería produce los elementos que alimentan la combustión, especialmente hidrógeno. Además, estas reacciones son predominantemente exotérmicas, es decir, generan calor. Es la batería en sí la que produce los gases y el calor que la queman desde adentro y es por eso que es muy difícil apagar la batería de litio. Como ejemplo, el aumento de temperatura va de alrededor de 1 °C/minuto en las primeras etapas del fenómeno, a 100 °C/minuto y más, a través de la dinámica dentro de la batería y sin entrada de calor desde el exterior.

Los elementos de la batería de los vehículos de la serie Auri e-tron

Una batería de litio puede encenderse por razones que se deben principalmente a la mala calidad de los componentes, a daños por impacto u otras causas externas (por ejemplo, exposición a fuentes de calor fuertes). En el caso de los vehículos eléctricos, el peligro asociado con fuertes choques mecánicos es con mucho el principal; Por esta razón, las baterías del automóvil tienen un escudo protector en la parte inferior para protegerlas de golpes contra objetos en la carretera.
De la forma en que se quema una batería de litio, se deriva la técnica de extinción actualmente adoptada en todo el mundo: enfriar la batería con agua para reducir su temperatura por debajo del punto donde los gases y el calor ya no se generan. Combustión de combustible. Pero la cosa no es tan simple porque antes de actuar también en el medio de la batería, es necesario haber enfriado la parte más externa y para esto lleva tiempo y mucha agua (para la batería de un Tesla se estima que necesita 9000 litros de agua). Además, el agua limita la propagación de las llamas al entorno y evita el riesgo de nuevos desencadenantes. El caso de un Tesla en los Estados Unidos es emblemático: el incendio que se generó debido a un accidente automovilístico se volvió a encender dos veces después de haber sido aparentemente apagado.

La batería de fórmulas suministrada por Williams Advanced Engineering

Para ayudar a los bomberos, los diseñadores de baterías están desarrollando varios dispositivos para permitir que la batería se enfríe incluso desde el interior. Un ejemplo es la batería de FórmulaE. hasta la edición 2018 del campeonato, la compañía inglesa Williams Advanced Engineering diseñó y suministró las baterías a todos los equipos participantes. Su diseño incluye una cavidad, integrada en el cuerpo de la batería, llena de agua y capaz de contener el calentamiento de la batería durante 10 minutos. Tiempo suficiente para que los vehículos de rescate rescaten al piloto y conecten el camión de bomberos a dos conexiones en el cuerpo de la batería para literalmente inundarlo. Nada de esto ha hecho falta porque durante el total de 240.000Km que corrieron los automóviles de FórmulaE en las últimas temporadas, solo 2 fallaron y no se produjo una fuga térmica. También es necesario reiterar que esto nunca ha afectado a ninguna de las motocicletas producidas por Energica según lo declarado por Giampiero Testoni, director técnico de las empresas (aqui su nota).

Le Ego Corsa en construcción en Energica

Algunos modelos de baterías consisten en celdas divididas en módulos separados por una capa de material resistente al fuego, esto para evitar la propagación del fuego de un módulo al adyacente.
Actualmente no hay estadísticas generales sobre incendios de automóviles eléctricos, pero de todas formas, no existe un mayor riesgo de incendio EV que en los vehículos tradicionales (fuente, Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras).
Cabe señalar que el riesgo de las baterías de litio no es la auto ignición, situación que sigue siendo altamente improbable, sino la dificultad de apagarlas una vez que están involucradas en un incendio debido a causas externas. Que es lo que le paso en MotoE en Jerez. Por esta razón, es necesario desarrollar técnicas adecuadas de lucha contra incendios y capacitar al personal preparado para intervenir, ya sean bomberos o comisarios de carrera en el circuito (por ejemplo, al final de 2018 en los Estados Unidos, 1 bombero entre 4 recibió capacitación para intervenir en caso de incendio de un vehículo eléctrico - fuente NFPA - National Fire Protection Association).
Los fabricantes también se comprometen a desarrollar baterías más seguras. Ya se realizó un primer paso con baterías de polímero de litio que no contienen esos solventes orgánicos que son el elemento inflamable de la batería de litio clásica. Pero se esperan otros desarrollos en los próximos años.

Gracias
Luca Parisi (http://www.cfbt-it.org)
Grupo ATP (http://www.aptgroup.it)

Fuentes
Revista Motorsport - "MotoE: is it safe? ”Autor Mat Oxley (aquí)
http://www.antincendio-italia.it
Williams Advanced Engineering (aquí)
NFPA - Asociación Nacional de Protección contra Incendios (aquí)
Departamento de Energía de los Estados Unidos - Sandia National Laboratories (aquí)

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