Il timore di incendi delle batterie agli ioni di litio delle automobili e di veicoli più piccoli come e-bike e scooter comincia a preoccupare i cittadini, in una fase delicata dell’elettrificazione del trasporti. Negli Stati Uniti, ad esempio, nel 2022 sono morte 19 persone per le conseguenze di batterie che hanno preso fuoco e ci sono stati 200 incendi nella sola città di New York. Tanto da spingere il sindaco, Eric Adams, a vietare di tenere le e-bike all’interno degli appartamenti.
Con la loro pervasiva e crescente diffusione nel prossimo decennio è inevitabile prevedere dal punto di vista statistico l’aumento dei casi di incendi. Negli Stati Uniti in base ai dati del National Transportation Safety Board e dal Bureau of Transportation Statistics emerge come in media in un anno ci siano stati 3.474 incendi ogni 100mila veicoli ibridi plug-in, 1.529 casi nelle automobili a motore endotermico e 25 ogni 100mila auto elettriche.
“Il tema merita grande attenzione” ammette Francesco Vellucci, ricercatore di Enea del dipartimento che si occupa di sistemi di accumulo e stoccaggio di energia. Sia perché è utilizzato dai detrattori dell’elettrico per rallentare l’elettrificazione dei trasporti, sia per le legittime preoccupazioni dei cittadini, visto che attualmente i modelli più diffusi sono proprio gli ibridi plug-in che detengono il primato in negativo. Soprattutto se al di là dei costi si rischia anche la vita.
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I dati sugli incendi delle batterie agli ioni-litio sono preoccupanti?
Non è il caso di fare allarmismo. Non si possono escludere incendi, come del resto con i carburanti convenzionali, e la sicurezza delle batterie al litio è già oggi piuttosto elevata. Tuttavia rimane del lavoro da fare nella ricerca e nell’industria, così come da parte degli enti normativi per raggiungere in breve tempo livelli di sicurezza altrettanto elevati a quelli raggiunti con la decennale esperienza nei motori endotermici. Purtroppo a livello internazionale non abbiamo dati certi sulla frequenza degli incendi. Quelli da lei riportati vanno interpretati tenendo conto che non esiste un database internazionale istituzionale e, quindi, completamente affidabile.
Quali sono le principali cause di incendio?
L’incendio può avvenire in corrispondenza del verificarsi di condizioni di funzionamento anomalo e non previsto (abuso e uso non appropriato) delle batterie. In termini tecnici, l’incendio può avvenire quando anche una sola delle componenti elementari (cella) del sistema batterie raggiunge una condizione di lavoro che è oltre il campo di normale e sicuro funzionamento. Tale campo è definito da ben precisi valori di tensione, corrente, temperatura: il superamento, in più o in meno, dei valori limite di uno di questi parametri, conduce all’abuso della cella.
Il fenomeno dell’incendio può manifestarsi anche in corrispondenza del verificarsi di abuso meccanico. Nella condizione peggiore, al raggiungimento della condizione di abuso può corrispondere l’innesco di un aumento della temperatura (cosiddetta deriva termica) incontrollato (ovvero che prosegue anche al cessare della causa che ha determinato l’abuso) il cui risultato finale è l’incendio.
L’incendio può scoppiare con l’auto in movimento?
Teoricamente sì, anche se è meno probabile in quanto con l’auto in movimento la batteria è prevalentemente in fase di scarica (tranne nelle fasi di recupero in frenata) e quindi va “svuotandosi” del proprio contenuto energetico. Di conseguenza l’evento infausto, anche se possibile, sarebbe comunque meno intenso rispetto a quello che avverrebbe in fasi di carica, nelle quali invece si introduce energia nella batteria. Naturalmente bisogna considerare anche il caso in cui l’incendio possa originarsi con veicolo in movimento a causa di collisioni e incidenti stradali.
Qual è l’intensità delle fiamme e in quanto tempo si propagano?
Nel 2012 l’INERIS ha presentato alla International Conference on Fires In Vehicles i risultati di una campagna di prove in scala reale per mettere a confronto l’incendio (il cui innesco è stato provocato con mezzo esterno) di automobili elettriche (EV) con quelle a combustione interna (ICE) alimentate a carburante convenzionale.
Il picco per i veicoli di piccole dimensioni è molto simile (4,2 MW il veicolo EV e 4,8 MW il veicolo ICE), mentre per i veicoli più grandi si differenzia di più (4,7 MW il veicolo EV e 6,1 MW quello ICE). Anche l’energia termica complessivamente prodotta dall’incendio è maggiore per i veicoli a carburante rispetto a quelli elettrici. In questi ultimi, il picco è raggiunto in un tempo che va tra i 6 e i 30 minuti. Per quanto riguarda, invece, le e-bike, le prove effettuate dall’IFAB mostrano che l’autoestinzione del fuoco è raggiunta dopo 15 minuti. Il picco massimo della energia delle fiamme si ha dopo soli 45 secondi e l’intensità di picco è di 900 kW.
Sono più probabili su alcuni modelli, come e-bike, scooter o veicoli plug-in?
Non è possibile, allo stato attuale, determinare tale probabilità. Tutto dipende dalla qualità delle batterie e dall’uso che se ne fa. All’aumentare delle dimensioni di una batteria aumenta la quantità di energia e materia che può essere emessa in caso di incendio, ma è anche vero che all’aumentare delle dimensioni della batteria in generale aumenta la sua qualità (la batteria di un veicolo elettrico è più sofisticata di quella di una e-bike).
Una e-bike, uno scooter, un monopattino sono usualmente trattati con la disinvoltura di un telefono cellulare e con la stessa disattenzione pur avendo, rispetto ad esso, batterie più grandi e spesso di minore qualità, a volte anche autocostruite. Quello delle biciclette è uno dei casi in cui è più probabile l’uso di batterie non certificate e di dispositivi/modi impropri di ricarica.
Ci possono essere cause esterne, come ad esempio il clima?
Il clima può influire a determinare un ambiente ostile, ma normalmente le batterie sono progettate e realizzate per resistere ai contesti operativi (tra questi il clima) nei quali verranno utilizzate e in condizioni ambiente sfavorevoli possono limitarsi a funzionare con prestazioni inferiori o addirittura non funzionare per intervento delle protezioni.
Gli incendi sono dovuti a errori dei costruttori o alla cattiva manutenzione degli utenti? Quali pratiche seguire per i cittadini per ridurre la possibilità di incendi?
Il costruttore ha la responsabilità di fornire un prodotto a regola d’arte, evitando errori progettuali, scarsa qualità dei materiali, difetti strutturali e difetti di produzione delle celle. Il pacco batterie dovrà essere termicamente ben protetto dall’ambiente esterno (poco sensibile al troppo caldo o troppo freddo) e resistente agli urti.
L’utente ha la responsabilità di non farne un uso improprio, ad esempio caricare le batterie in un locale non propriamente adeguato alle misure di sicurezza e/o attraverso l’uso di prese e dispositivi non appositamente dedicati, oppure esporre le batterie a fiamme o calore esterno, al contatto con l’acqua, o sottoporle ad urti. Nel caso di acquisto diretto della batteria, l’utilizzatore deve evitare prodotti a basso costo e non certificati.
Altre buone pratiche sono non tentare mai di caricare una batteria deformata o danneggiata, smaltire le batterie rotte/esauste in un circuito di riciclo. Non cercare mai di autoriparare una batteria. Se una batteria dovesse incendiarsi o iniziare a comportarsi in modo strano, non toccarla. Infine, è consigliato sottoporre il veicolo ai tagliandi richiesti dal costruttore.
Gli incendi sono più probabili sui modelli vecchi oppure si incendiano anche batterie nuove?
Le batterie di nuova generazione hanno materiali e sistemi di controllo più evoluti rispetto alle generazioni precedenti: ciò porta a un aumento delle prestazioni e anche della sicurezza. Una batteria invecchiata manifesta una resistenza interna più grande rispetto allo stato di batteria nuova: ciò vuol dire che raggiunge più velocemente il limite di funzionamento a cui intervengono le protezioni per impedire di entrare nel campo dell’abuso. Questo si traduce normalmente in una progressiva limitazione delle prestazioni. Una batteria invecchiata è comunque più soggetta a pericolosità rispetto ad una nuova.
Le batterie riciclate sono ugualmente sicure?
Sì, le batterie riciclate vengono costruite recuperando i materiali da batterie esauste. Tali materiali, detti “materie prime seconde”, vengono recuperati con alto grado di purezza ed inseriti nel ciclo produttivo esattamente come le materie prime quindi alla fine queste batterie avranno lo stesso livello di sicurezza di quelle realizzate con materiali nuovi. Anche nel caso di batterie destinate a una seconda applicazione (repurposing o second life) il Regolamento europeo sulle batterie prevede che prima di essere reimmesse nel mercato, tali batterie subiranno una valutazione dello stato di salute sulla base della quale sarà possibile garantire un livello prestazionale e di sicurezza sufficiente per l’esercizio nella seconda applicazione.
Come si può migliorare ulteriormente la sicurezza delle batterie?
Il pacco batterie è dotato di un sistema elettronico di gestione e controllo (cosiddetto Battery Mangement System) il quale, oltre a ottimizzare le prestazioni, svolge la funzione fondamentale di sicurezza, ovvero monitora costantemente i parametri (tensione, temperatura, corrente) globali, cioè relativi all’intero pacco batterie, e parziali, cioè relativi a ogni singola cella, attuando apposite azioni su più livelli (avviso, allarme, disconnessione) all’approssimarsi di una situazione limite.
Per prevenire gli incendi e, nel caso si verifichino, mantenerli a livelli di ridotta pericolosità, sono in corso studi per migliorare i materiali costituitivi delle celle, inserendo in esse dispositivi di scarico della sovrappressione e di interruzione della corrente, oppure realizzare idonei contenitori (resistenti alla deformazione/penetrazione ed antifiamma), mezzi antipropaganti (in grado di bloccare o rallentare la propagazione della fiamma) e mezzi di estinzione. La ricerca di lungo termine prevede addirittura lo sviluppo di celle in grado di autoripararsi.
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