การเติบโตของยานยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบันนั้นเรียกว่าเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและแพร่หลายในวงกว้าง นอกเหนือไปจากความคาดหวังเรื่องการประจุพลังงานและระยะทางที่สามารถใช้ได้ คำถามสำคัญในวันนี้ คือ ‘ความปลอดภัย’ ของการใช้งานยานยนต์ไฟฟ้า โดยเฉพาะในส่วนของแบตเตอรี่และการประจุพลังงานที่เราอาจเคยได้เห็นข่าวของความเสียหายจากเพลิงไหม้กันตามสื่อจำนวนไม่น้อย คำถามสำคัญในวันนี้สำหรับตลาดยานยนต์ยุคใหม่ที่เติบโตอย่างรวดเร็วนี้ คือ เราจะรับมือหรือแก้ไขสถานการณ์ที่เกิดความผิดพลาดเหล่านี้ได้อย่างไร?
- เพลิงไหม้ที่เกิดจากแบตเตอรี่ EV นั้นมีอุณหภูมิที่สูงกว่าเพลิงไหม้ทั่วไปและมีไอละอองที่เป็นพิษ
- การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเป็นกระบวนการทางเคมีที่ทำให้เกิด O2 ในตัวเอง จึงลุกไหม้ได้ง่ายและควบคุมเพลิงได้ยาก
- ความท้าทายหลัก คือ เซลล์แบตเตอรี่ที่เสียหายมักอยู่ในพื้นที่ที่เข้าถึงได้ยากประกอบกับอุณหภูมิที่สูงกว่าปกติ
- การควบคุมเพลิงควรใช้โฟม F-500 หรือใช้ผ้ากันไฟแบบพิเศษสำหรับ EV
เมื่อจุดแข็งและจุดตายของยานยนต์ไฟฟ้า (Electric Vehicle หรือ EV) คือ แบตเตอรี่ ซึ่งเป็นทั้งชิ้นส่วนที่มีมูลค่าสูงที่สุดทั้งยังเป็นชิ้นส่วนที่มีความอ่อนไหวอย่างมาก โดยแบตเตอรี่นี้ยังเป็นส่วนสำคัญที่ผู้ใช้งานมักพิจารณาให้ความสำคัญในเรื่องของความจุพลังงานและความปลอดภัยที่เกิดขึ้น ซึ่งการผลิตแบตเตอรี่ EV ในปัจจุบันหากเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน รวมถึงการติดตั้ง Battery Management System (BMS) ที่ได้คุณภาพจะสามารถป้องกันอุบัติเหตุดังกล่าวได้เป็นอย่างดี
ทำไมเพลิงไหม้จากแบตเตอรี่ EV จึงดับยากและอันตรายกว่าเพลิงไหม้ทั่วไป?
แบตเตอรี่ของ EV ในปัจจุบันนั้นนิยมใช้งานแบตเตอรี่ Lithium-Ion เป็นหลัก เพราะมีคุณสมบัติที่ตรงกับความต้องการใช้งานในยานยนต์ไฟฟ้ามากที่สุดที่สามารถทำได้เชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน ซึ่งวัตถุดิบนี้มีจุดอ่อนที่สามารถลุกไหม้ได้ ทั้งยังสามารถลุกลามเป็นวงกว้างได้ง่ายและดับได้ยาก โดยเพลิงไหม้ที่เกิดขึ้นมักมีความร้อนสูง มีก๊าซพิษเกิดขึ้น และสามารถระเบิดได้อีกด้วย ความเสียหายที่เกิดขึ้นจึงอาจไม่ใช่แค่ตัวยานพาหนะ แต่ยังมีโอกาสที่จะทำให้ตู้ชาร์จและอาคารสถานที่เกิดความเสียหายได้อีกด้วย
สาเหตุของเพลิงไหม้จากแบตเตอรี่ EV นั้นเป็นไปได้ทั้งการกระแทกที่เกิดกับตัวแบตเตอรี่เอง ระบบประจุพลังงานมีปัญหา ตลอดจนระบบควบคุมการทำงานแบตเตอรี่หรือ BMS เกิดความผิดพลาด ในหลายครั้งอาจเป็นปัญหาจากการออกแบบทางวิศวกรรมและการประกอบที่ทำให้เซลล์เกิดการลัดวงจรก็สามารถเป็นไปได้เช่นกัน และเมื่อเกิดเพลิงไหม้ขึ้นในเซลล์ใดเซลล์หนึ่งก็จะลุกลามไปยังเซลล์ข้างเคียงได้อย่างรวดเร็วและแก้สถานการณ์ได้อย่างยากลำบาก โดยมีสาเหตุที่ทำให้เพลิงไหม้จากแบตเตอรี่ EV นั้นมีความรุนแรงและน่ากลัว ดังนี้
- แบตเตอรี่นั้นมีความหนาแน่นของพลังงานสูง แบตเตอรี่ในยานยนต์ไฟฟ้านั้นเป็นเหมือนถ่านก้อนเล็ก ๆ จำนวนมหาศาลที่เอามาแพ็ครวมกัน เมื่อเกิดเพลิงไหม้จะปลดปล่อยพลังงานออกมาโดยมีความร้อนสูง
- เพลิงไหม้จากปฏิกริยาเคมี แบตเตอรี่ Lithium-Ion นั้นมีอิเล็กโทรไลต์ที่ติดไฟได้ ดั้งนั้นเมื่อเกิดเพลิงไหม้จะทำให้เกิดปฏิกริยาทางเคมีในแบตเตอรี่ซึ่งส่งผลให้เกิดการสันดาปอย่างต่อเนื่อง ทำให้ยากต่อการควบคุมเพลิง
- มีออกซิเจนในตัวเองเพื่อเผาไหม้ เพลิงไหม้ทั่วไปนั้นต้องพึ่งพาออกซิเจนจากภายนอก แต่แบตเตอรี่ Lithium-Ion นั้นมีแหล่งออกซิเจนของตัวเองที่เกิดจากปฏิกริยาทางเคมี ทำให้เกิดการลุกไหม้ได้อย่างต่อเนื่องแม้จะมีปริมาณออกซิเจนจำกัด
- มีโอกาสในการกลับมาจุดระเบิดได้อีกครั้ง เพลิงไหม้ที่เกิดจาก Lithium-Ion สามารถกลับมาจุดระเบิดได้อีกครั้งแม้เพลิงจะถูกดับไปแล้ว หากอุณหภูมิภายนอกนั้นสูงพอเพลิงจะกลับมาลุกไหม้ที่แบตเตอรี่ได้ทำให้เกิดความท้าทายและความเสียหายเพิ่มเติม
- ควันพิษ เพลิงจากแบตเตอรี่ Lithium-Ion นั้นสามารถปลดปล่อยไอระเหยที่เป็นพิษออกมาได้ ทำให้คนที่ต้องตอบโต้กับสถานการณ์นั้นต้องเตรียมตัวและใช้ความระมัดระวังอย่างมากในระหว่างเข้าควบคุมสถานการณ์
อยากให้เข้าใจกันเสียก่อนว่าเรื่องของ EV ติดไฟนั้นเป็นเรื่องที่เกิดขึ้นได้ทั่วไป และเราอาจจะเคยเห็นข่าวที่ไฟไหม้ที่จอดรถลามไปยังตัวอาคารบ้านเรือนในประเทศไทยกันมาแล้ว ซึ่งในความเป็นจริงถือเป็นกรณีที่มีโอกาสเกิดขึ้นได้น้อยกว่ายานยนต์สันดาปติดไฟเสียอีก ขอยกตัวอย่างข้อมูลจาก The National Fire Protection Association (NFPA) ประเทศสหรัฐอเมริกาที่รายงานว่ายานยนต์สันดาบ 4.9 คัน จาก 1 แสนคันมีโอกาสติดไฟได้ ในขณะที่ยานยนต์ไฟฟ้า 2.5 คันจาก 1 แสนคันมีโอกาสติดไฟได้ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะแนวทางการควบคุมมาตรฐานและการบังคับใช้กฎหมายที่เข้มข้น รวมถึงเทคโนโลยีที่ช่วยลดโอกาสในการเกิดเพลิงไหม้ต่าง ๆ ที่อยู่ในแบตเตอรี่นั่นเอง
ดับเพลิงจากแบตเตอรี่ EV ต้องมีอุปกรณ์พิเศษ!
ในกรณีที่เกิดเพลิงไหม้ขึ้นกับ EV แล้ว การตอบสนองต่อสถานการณ์อย่างแรกอาจไม่ใช่ความพยายามในการดับเพลิงด้วยตัวเอง แต่เป็นการป้องกันความเสียหายเพิ่มเติมที่อาจเกิดขึ้นได้ ไม่ว่าจะเป็นการย้ายของที่ไฟลามได้ง่ายออกจากบริเวณและคนย้ายผู้คนออกจากพื้นที่โดยรอบเนื่องจากการใช้อุปกรณ์ดับเพลิงทั่วไป เช่น ถังดับเพลิงหรือการฉีดน้ำทำได้อย่างมากก็แค่ชะลอหรือลดการลุกลามของเปลวเพลิง
‘น้ำ’ ทางเลือกสุดท้ายถ้าอยากดับเพลิงจากแบตเตอรี่ EV
การฉีดน้ำเพื่อดับเพลิงนั้นเป็นการทำให้แบตเตอรี่ที่มีอยู่ลดอุณหภูมิลง ช่วยควบคุมความเสียหายได้ประมาณหนึ่งแต่ไม่สามารถหยุดเพลิงไหม้ที่เกิดจากสารเคมีได้ การใช้น้ำจึงเป็นเหมือนการควบคุมไม่ให้แบตเตอรี่เซลล์อื่น ๆ เกิดการลุกไหม้จากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เซลล์แบตเตอรี่นั้นถูกปกป้องด้วยโลหะและโครงสร้างต่าง ๆ ที่เดิมทีนั้นถูกออกแบบมาเพื่อปกป้องแบตเตอรี่จากปัจจัยภายนอกและเมื่อผสมรวมกับการลุกไหม้ที่มีอุณหภูมิสูงมากทำให้การฉีดน้ำเข้าไปยังต้นตอการลุกไหม้ หรือพยายามควบคุมเพลิงเป็นเรื่องที่ท้าทายมากยิ่งขึ้นไปอีก สำหรับผู้ที่ต้องการควบคุมเพลิงด้วยน้ำสำนักการดับเพลิงของสหรัฐอเมริกายังออกมาเตือนด้วยว่าเพลิงไหม้จาก EV นั้นทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่รุนแรงถึง 400 โวลต์ ซึ่งการใช้น้ำดับเพลิงก็ต้องระวังความเสี่ยงนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากแบตเตอรี่นั้นมีการประจุพลังงานในระดับสูงเอาไว้ และในกรณีที่ต้องใช้น้ำดับจริง ๆ เนื่องจากหาทรัพยากรอย่างอื่นไม่ได้ ปริมาณน้ำและแรงดันที่ใช้จะเป็น
ควบคุมเพลิงจากแบตเตอรี่ EV ต้องมีเครื่องมือพิเศษ
แม้ว่าน้ำจะไม่ใช่ทางเลือกที่ดีที่สุดในการดับเพลิงที่เกิดจากแบตเตอรี่ EV แต่ก็ถือเป็นตัวเลือกหนึ่งที่สามารถเป็นไปได้แต่ก็ต้องการเครื่องมือพิเศษอย่าง ‘หัวฉีดน้ำแรงดันสูง’ เพื่อให้น้ำมีแรงดันที่มากพอที่จะตัดทลุเข้าไปยังแพคแบตเตอรี่ซึ่งถูกเก็บซ่อนและลุกไหม้อยู่ภายใน รวมถึงสามารถรับมือกับอุณหภูมิที่สูงขึ้นจากสารเคมีได้อีกด้วย
ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ใหม่เพื่อใช้ในการดับเพลิงสำหรับ EV โดยเฉพาะขึ้นมา เช่น ‘ผ้ากันความร้อนสำหรับ EV’ ซึ่งเป็นส่วนผสมระหว่างวัสดุที่ไม่ทำให้เกิดปฏิริยาทางเคมี เช่น กราไฟต์, ควอตซ์ และซิลิกาโพลีเมอร์ ซึ่งออกแบบมาให้คลุม EV ไปทั้งคัน ใช้งานได้เร็วซึ่งผู้ที่ตอบสนองต่อเหตุการณ์คนแรกสามารถควบคุมเพลิงและป้องกันไฟลามได้ และ ‘สารเคมีพิเศษสำหรับดับเพลิง’ การใช้งานผงดับเพลิงหรือโฟมสำหรับดับเพลิงนั้นถือว่ามีประสิทธิภาพในการดับเพลิงจาก EV มากกว่าน้ำ โดยหนึ่งในคำแนะนำ คือ การใช้งานโฟมดับเพลิงที่มีสารดับเพลิง F-500 ซึ่งใช้ได้ผลดีกับ Lithium-Ion เมื่อเซลล์มีอุณหภูมิสูงขึ้นสารตัวนี้จะทำความเร็วได้อย่างรวดเร็วและยับยั้งปฏิกริยาเคมีที่เกิดขึ้น ทำให้ป้องกันเพลิงไหม้และการลุกลามได้ แต่ในกรณีทั่วไปที่ใช้ CO2 หรือคาร์บอนไดออกไซด์ในการดับเพลิงจาก EV ข้อมูลจากสถาบันยานยนต์เผยว่าสามารถใช้ได้เพื่อควบวคุมเพลิงในเบื้องต้น และจำเป็นต้องใช้น้ำตามในการดับเพลิงเท่านั้นถึงทำให้เพลิงดับสนิทได้ โดยใช้เวลาเพื่อให้เพลิงไหม้ดับสนิทค่อนข้างนานกว่าเพลิงอื่น ๆ ทั่วไป นอกจากนี้ยังมีโอกาสที่จะเกิดการปนเปื้อนของ Per- and Polyfluoroalkyl Substances หรือ PFAS ซึ่งเป็นสารเคมีสังเคราะห์ลงในดิน และทำให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาวได้
ป้องกันอุบัติเหตุเพลิงไหมจากแบตเตอรี่ EV ได้อย่างไร
ปัญหาเพลิงไหม้สำหรับแบตเตอรี่ EV นั้นสามารถป้องกันและลดความเสี่ยงได้โดยเริ่มต้นตั้งแต่การควบคุมมาตรฐานที่เกี่ยวข้องสำหรับกระบวนการผลิตเพื่อให้มั่นใจได้ในความปลอดภัย นอกจากนี้ผู้ใช้งานหรือภาคธุรกิจต้องมั่นใจได้ว่า EV ที่ใช้มี BMS หรือระบบควบคุมแบตเตอรี่ที่ได้มาตรฐานจริง ๆ ไม่ใช่มี BMS แต่ไม่ใช่ตัวย่อของ Battery Management System เช่น BMS ดันหมายถึง Brake Management System ถ้าไม่สามารถยืนยันได้ว่ามีระบบบริหารจัดการแบตเตอรี่ที่ดีพอควรจะข้ามรุ่นนั้นหรือแบรนด์นั้น ๆ ไปเสียก่อน
มาตรฐานสำหรับแบตเตอรี่ EV ที่ควรรู้:
- ISO 6469-1 คุณสมบัติความปลอดภัยยานยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ส่วนที่ 1 On-Board Rechargeable Energy Storage System (RESS)
- GB 38031 ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสำหรับแบตเตอรี่ยานยนยต์ไฟฟ้า
- SAND 2005-3123 คู่มือการทดสอบขีดความสามารถอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ไฟฟ้าและ Hybrid
- IEC 62619 คุณสมบัติความปลอดภัยสำหรับเซลล์ลิเทียมและแบตเตอรี่สำรองในการใช้งานระดับอุตสาหกรรม
- UL 2580 มาตรฐานความปลอดภัยสำหรับแบตเตอรี่ที่ใช้ในยานยนต์ไฟฟ้า
นอกเหนือจากกระบวนการผลิตแล้ว การที่ผู้ผลิตติดตั้งเทคโนโลยีเพื่อดูแลและลดความเสี่ยงในการใช้งานมาให้ถือเป็นอีกหนึ่งตัวเลือกที่มีความน่าสนใจอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็น ระบบตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซสำหรับแพคแบตเตอรี่รวมถึงระบบระบายแรงดันอัตโนมัติ, กลไกการดับเพลิงภายในแบตเตอรี่, ระบบตัดการทำงานฉุกเฉิน และวัสดุรวมถึงการออกแบบที่ทนทานต่อไฟและความร้อน
เรื่องความพร้อมของสถานที่และเครื่องมือที่เกี่ยวข้องก็ถือเป็นส่วนสำคัญต่อจากเรื่องของระบบแบตเตอรี่ใน EV เอง โดยสถานีชาร์จนั้นจะต้องมีการติดตั้งที่ถูกต้องตามมาตรฐานและการดำเนินการติดตั้งต้องอยู่ภายใต้การดำเนินการของวิศวกรหรือผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับการรับรอง เบื้องต้นนั้นการเลือกใช้สถานีชาร์จจากแบรนด์ที่เชื่อถือได้ มีมาตรฐาน มีการรับประกันและดูแลหลังการใช้งานจะช่วยกรองความเสี่ยงออกไปได้ ในบางกรณีที่อาคารสถานที่มีอายุมากและระบบไฟเป็นระบบเก่าการติดตั้งจำเป็นต้องมีการอัปเกรดระบบไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง เช่น ตู้ไฟหรือสายไฟฟ้าให้เป็นไปตามเงื่อนไขด้านพลังงานของ EV นอกจากนี้การติดตั้งระบบตรวจจับควันและความร้อน รวมถึงระบบระบายอากาศที่เหมาะสมก็สามารถลดโอกาสการเกิดเพลิงไหม้ได้ด้วยเช่นกัน โดยในพื้นที่จัดเก็บ EV หรือประจุพลังงานไม่ควรมีวัสดุที่ลามไฟได้ง่ายอยู่ใกล้ ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของคลังสินค้าและโรงงานที่มักมีพื้นที่จำกัด
และสำหรับภาคธุรกิจอย่างโรงงานอุตสาหกรรมหรืคลังสินค้า ในพื้นที่ชาร์จพลังงานหรือจุดจอด EV ควรจะมีกล้องพิเศษนอกเหนือจากระบบตรวจจับควัน เช่น กล้องจับความร้อนหรือกล้อง Infrared เพื่อตรวจสอบสัญญาณบ่งชี้และป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายขึ้นได้
ในแง่ของการใช้งานและการบำรุงรักษา การซ่อมบำรุงตามรอบเพื่อตรวจสอบทั้งซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์เป็นสิ่งจำเป็น โดยในการใช้งานควรหลีกเลี่ยงการใช้งานในอุณหภูมิที่ร้อนหรือเย็นจัด ยกตัวอย่างเช่น การจอดรถควรจอดใต้ร่มไม้ในกรณีที่อากาศร้อนมาก ๆ ในขณะที่ควรเพิ่มอุณหภูมิก่อนการใช้งานภายใต้อุณหภูมิที่ต่ำมาก ๆ เช่นกัน ในการชาร์จพลังงาน EV ควรจำกัดการ Fast Charge ไว้ใช้เมื่อจำเป็นเท่านั้น และพยายามอย่าปล่อยให้ใช้แบตเตอรี่จนเกือบหมดหรือเหลือแบตเตอรี่ต่ำกว่า 15 – 20% แล้วค่อยชาร์จ
นอกจากนี้การใช้งาน EV นั้นยังมีส่วนที่เหมือนกับการใช้งานอุปกรณ์อัจฉริยะยุคใหม่ คือ การอัปเดตซอฟต์แวร์ ซึ่งเกิดขึ้นเพื่อป้องกันและแก้ไขบัคที่อาจเกิดขึ้นได้ รวมถึงการเพิ่มความสามารถในการตรวจสอบสิ่งผิดปกติที่เกิดขึ้นได้ด้วยเช่นกัน
สำหรับธุรกิจหรือโรงงานที่ต้องการนำ EV มาใช้ในธุรกิจ เช่น โลจิสติกส์ ซึ่งเป็นการขนส่งปริมาณมากต้องให้ความสำคัญกับพื้นที่ชาร์จพลังงานที่มีความปลอดภัย ตลอดจนระบบไฟฟ้าที่มีกำลังสูงเป็นพิเศษแตกต่างจากการใช้งานตามที่พักอาศัย และอาจจะมากกว่าเครื่องจักรในกรณีที่ต้องชาร์จไฟฟ้าจำนวนมากพร้อม ๆ กัน ดังนั้นการเตรียมอุปกรณ์ดับเพลิงและออกแบบสภาพแวดล้อมให้เหมาะสมจะช่วยให้การใช้งาน EV เกิดประสิทธิภาพและความคล่อตัวได้อย่างปลอดภัย
อ้างอิง:
https://www.wired.com/story/ev-battery-fires-explained/
https://www.mensjournal.com/pursuits/home-living/how-to-prevent-electric-vehicle-ev-battery-fires-at-home
https://movitherm.com/blog/mitigating-ev-battery-fires-with-infrared-technology/
https://elecsafety.co.uk/lithium-ion-batteries-in-electric-vehicles-managing-fire-risks-and-ensuring-safety/
https://www.innovationnewsnetwork.com/solving-the-challenge-of-ev-fires/40017/
https://fireisolator.com/how-to-handle-an-ev-fire-on-ships/
https://www.alsym.com/blog/expert-recommendations-for-how-to-extinguish-electric-vehicle-fires/
https://www.thaiauto.or.th/2020/th/news/news-detail.asp?news_id=5697
