Co rekomendują w zakresie systemów p. poż. profesjonalne grona?

Chociaż pożarów pojazdów elektrycznych notuje się proporcjonalnie mniej niż spalinowych, emocje społeczne związane z tym zagadnieniem wymuszają pieczołowite podejście do ochrony p. poż., które zmniejszy społeczne obawy. Z pomocą przychodzi Straż Pożarna i naukowcy. W maju tego roku stosowne wytyczne przedstawił zespół składający się z przedstawicieli Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej, Polskiego Stowarzyszenia Nowej Mobilności (wcześniej Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych) oraz Centrum Naukowo-Badawczego Ochrony Przeciwpożarowej – PIB. Zalecenia zostały zawarte w "Wytycznych w zakresie ochrony przeciwpożarowej w garażach w obiektach budowlanych, przeznaczonych do ładowania samochodów elektrycznych oraz hybrydowych plug-in". Warto przyjrzeć się im dokładniej.

W oparciu o aktualny stan wiedzy w zakresie zagrożenia pożarowego związanego z eksploatacją w garażu punktów ładowania pojazdów elektrycznych autorzy opracowania jako kluczowe zidentyfikowali dwa czynniki ryzyka, które powinny zostać ograniczone w możliwie największym stopniu:

1. Groźba rozwoju pożaru przed długi czas w wyniku jego niewykrycia,
2. Będąca następstwem powyższego groźba rozprzestrzeniania się pożaru na kolejne pojazdy, prowadząca do powstania szkód pożarowych o dużych rozmiarach, włączając możliwość uszkodzenia konstrukcji budynku.

W celu zapewnienia ograniczenia wskazanych ryzyk kluczowe jest zatem zastosowanie rozwiązań umożliwiających:

1. szybką wykrywalność pożaru, umożliwiająca podjęcie działań gaśniczych we wczesnej fazie oraz
2. zastosowanie środków ograniczających możliwość swobodnego rozprzestrzeniania się pożaru, przynajmniej do chwili przybycia na miejsce zdarzenia ekip ratowniczych.

W garażach podziemnych kluczowa jest zatem szybka detekcja i natychmiastowe powiadomienie straży pożarnej i innych służb ratowniczych w celu skoordynowanej i skutecznej reakcji na zagrożenie ogniowe.

W "Wytycznych" jako niezbędny element ochrony przeciwpożarowej dla każdego punktu ładowania autorzy wskazują obecność urządzeń automatycznie wykrywających ogień, dym lub podwyższoną temperaturę i informujących straż pożarną lub osoby odpowiedzialne o wystąpieniu tych zjawisk. Oprócz standardowych systemów sygnalizacji pożarowej, mogą to być też systemy wizyjnego wykrywania ognia, dymu lub podwyższonej temperatury czy bezprzewodowe systemy alarmowe np. wykorzystujące dane z czujek oraz systemy detekcji oparte na technologii Internetu rzeczy (wykorzystujące inteligentne instalacje elektryczne lub sieci komputerowe). Analiza danych oraz szybkie reagowanie i podejmowanie decyzji może być wspierane poprzez połączenie różnych technologii AI – sztucznej inteligencji. Warto dodać, że regularne przeglądy i konserwacja tych systemów są niezbędne, aby zapewnić ich sprawność i gotowość do działania w przypadku wystąpienia pożaru.

Drugim, po wczesnej detekcji elementem zawartym w rekomendacjach, jest ograniczanie rozprzestrzeniania się pożaru. Skuteczność gaszenia z zastosowaniem wody została sprawdzona zarówno w praktyce, jak i w testach laboratoryjnych. Precyzyjnie rzecz ujmując, chodzi o obniżenie temperatury wokół palącego się pojazdu i dzięki temu ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru zarówno na sąsiednie samochody, jak i na elementy konstrukcyjne budynku.Zwykła woda okazuje się najbardziej skuteczna - musi jednak być dostępna w garażu. Dlatego najbardziej efektywne są stałe urządzenia gaśnicze (SUG), które automatycznie zaczynają pracę i niezwłoczne podawanie środków gaśniczych w przypadku stwierdzenia podwyższonej temperatury, ognia lub zadymienia.

W dokumencie podkreślono, że nieakceptowalne jest instalowanie w garażach punktów ładowania, jeżeli w obiekcie nie zapewniono żadnych rozwiązań służących szybkiej i skutecznej detekcji pożaru i przekazania informacji o tym zagrożeniu bezpośrednio do jednostek straży pożarnej lub do osób, które są w stanie niezwłocznie zaalarmować wspomniane jednostki (np. pracowników ochrony).

W kontekście projektowania i budowy instalacji zasilającej stacje ładowania „Wytyczne” rekomendują stosowanie dedykowanego wyłącznika awaryjnego stacji ładowania o ile w budynku nie występuje przeciwpożarowy wyłącznik prądu (PWP). Ponadto ze względu na długotrwałe obciążenie obwodów zasilania stacji ładowania zalecany jest dobór przewodów o odpowiednio dużym przekroju dla zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego i minimalizacji spadków napięć, a tym samym strat w przesyle energii. Należy też stosować zalecane przez producentów stacji zabezpieczenia nadprądowe, różnicowo-prądowe oraz przeciwprzepięciowe zachowując zgodność z obowiązującymi w Polsce normami branżowymi.

Warto podkreślić, że realizacja wspomnianych rekomendacji nie ponosi za sobą wysokich nakładów inwestycyjnych. Wiele elementów już funkcjonuje w obiektach garażowych, część wymaga uzupełnienia. Obecnie w wielu obiektach dostępna jest tradycyjna instalacja tryskaczowa. Zatem zabezpieczenie jest, choć nie tak skuteczne jak wysokociśnieniowa mgła wodna z wczesną detekcją elektroniczną wystąpienia pożaru. Wysokociśnieniowa mgła wodna jest skuteczną metodą gaszenia samochodów elektrycznych głównie ze względu na jej zdolność do szybkiego obniżania temperatury wokół pojazdu oraz ograniczania rozprzestrzeniania się ognia. Rozpylenie wody na bardzo drobne cząsteczki powoduje znaczące zwiększenie absorpcji energii cieplnej z gorącego powietrza w porównaniu do efektów działania standardowej wodnej instalacji tryskaczowej, a dzięki temu mgła wodna umożliwia szybsze i bardziej równomierne chłodzenie, co może pomóc w zapobieganiu wzrostowi temperatury w otoczeniu płonącego pojazdu i ograniczeniu ryzyka gwałtownego rozprzestrzeniania się pożaru.

Zdj. 1 System ładowania w garażu z elektroniczną detekcją pożaru (SSP) i instalacją tryskaczową.

Technologia wspiera ograniczanie ryzyka pożarów e-pojazdów

Samochody elektryczne mają wiele systemów zabezpieczania na poziomie elektro-chemicznym wewnątrz baterii, a także w postaci systemu zarządzającego pracą baterii. Szybki rozwój technologii baterii przynosi nadzieję na wdrożenie nowych wersji o lepszych parametrach eksploatacyjnych, większej pojemności, mniejszej wadze oraz wyższej odporności na pożar.

Zabezpieczenia, które obecnie są stosowane i rozwijane:

• BMS (Battery Management System) monitorujący parametry baterii (temperatura, poziom naładowania, napięcie, prąd, stan pojedynczych ogniw) oraz kontrolujący układy chłodzenia i ładowania/rozładowania.
• Układ chłodzenia - chroniący przed przegrzaniem akumulatora
• Wzmocniona obudowa ochronna - zapobiega uszkodzeniom mechanicznym
• Zapora ogniowa - oddziela moduły akumulatora, ogranicza potencjalne szkody i zabezpiecza pozostałe podzespoły pojazdu przed zapłonem
• System awaryjnego wyłączania wysokiego napięcia - obwód, który w czasie postoju separuje napięcie - akumulatora wysokiego napięcia (HV) od reszty instalacji elektrycznej pojazdu w znaczący sposób zwiększa to bezpieczeństwo, kiedy pojazd nie jest użytkowany.

Ciągły rozwój nowoczesnej technologii, w tym wzrost liczby pojazdów elektrycznych na całym świecie, wymusza też na służbach ratowniczych, jak i producentach podejmowanie kroków prowadzących do skrócenia czasu prowadzenia działań jak również minimalizacji strat z nimi związanych.

Wymagania niestandardowe

Niektórzy zarządcy i właściciele budynków mogą oczekiwać dodatkowych, ponadstandardowych zabezpieczeń. W ostatnim czasie jeden z inwestorów zażyczył sobie pojawiania się alarmu w postaci zaświecenia „lampki” w przypadku usterki jednej lub kilku stacji w systemie kilkudziesięciu. Rzecz wydaje się trywialna, ale w standardzie stacje, w szczególności w większych systemach nie wystawiają sygnałów w sposób tak prosty, aby wysterować kontrolkę na pulpicie na ochronie lub gdziekolwiek w budynku. Trzeba do tego celu zaangażować specjalizowany komputer przemysłowy z protokołem OCPP, który jest w stanie filtrować dane w czasie bieżącym i wystawić analogowy sygnał na lampkę w zdefiniowanych wcześniej sytuacjach awaryjnych.

Inną sytuacją wymagającą nieszablonowego podejścia jest ograniczenie możliwości montażu stacji ładowania do ścian (ze względu na wykonaną izolację przeciwwodną) i do podłogi (ze względu na naruszenie ciągłości posadki żywicznej). W takich przypadkach pozostaje jedynie mocowanie stacji do sufitu na specjalnie zaprojektowanych słupkach.

Zdj. 2 Stacje ładowania zamontowane na słupkach mocowanych do sufitu.

W ostatnim czasie coraz częściej pojawiają się oczekiwania klientów dotyczące integracji systemów stacji ładowania z lokalnymi systemami BMS (Building Management System). Do tego celu zwykle niezbędna jest instalacja dedykowanego sterownika nadrzędnego, służącego do monitoringu stanu ładowarek oraz dynamicznego zarządzania mocą. Sterownik ten umożliwia wymianę danych ze stacjami ładowania w celu monitorowania bieżącego poboru mocy dzięki informacjom z analizatora sieciowego umieszczonego w rozdzielnicy głównej RGnn. System może działać automatycznie i autonomicznie, a także komunikować się z innymi systemami za pomocą sieci Modbus TCP/IP, na przykład z istniejącym systemem zarządzania budynkiem (BMS) oraz poprzez protokół OCPP z zewnętrznymi systemami zarządzania i rozliczania transakcji związanymi z sesjami ładowania.

Główne funkcje lokalnego systemu zarządzania stacjami ładowania:

• Monitorowanie bieżącego poboru mocy przez budynek za pomocą analizatora sieciowego zamontowanego w rozdzielnicy głównej, dynamicznie przydzielając maksymalną dostępną moc systemowi ładowarek.
• Komunikacja z BMS o stanach urządzeń za pomocą protokołu Modbus TCP/IP.
• Komunikacja ze sterownikami ładowarek poprzez sieć Modbus TCP/IP w celu monitorowania ich stanów pracy, w tym stanów alarmowych.
• Wizualizacja stanów urządzeń i danych pomiarowych w aplikacji z dostępem przez przeglądarki www.
• Wysyłanie powiadomień e-mail i SMS na wybrane numery telefonów o stanach pracy ładowarek.

Rys. 3 Przykładowa topologia układu komunikacji systemu stacji z BMS budynku

Stacji ładowanie będzie szybko przybywać

W kontekście przyszłości, z uwagi na rosnącą popularność pojazdów elektrycznych, można spodziewać się coraz większej liczby stacji ładowania w garażach podziemnych. W związku z tym istotne jest zapewnienie odpowiednich środków bezpieczeństwa oraz procedur ochrony przeciwpożarowej, zarówno podczas projektowania nowych obiektów, jak i adaptacji istniejących. Ważne jest kompleksowe podejście na etapie projektowania, które uwzględni montaż stacji ładowania oraz instalacji zabezpieczającej przed skutkami pożaru pojazdu.

Budynki użyteczności publicznej oraz budynki mieszkalne wielorodzinne obecnie projektuje się i buduje, zapewniając moc przyłączeniową pozwalającą wyposażyć je w punkty ładowania o mocy nie mniejszej niż 3,7 kW. Mówi o tym ustawa z dnia 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych. W przypadku dużych budynków mieszkalnych, zapewnia się możliwość zainstalowania kanałów na przewody i kable elektryczne umożliwiających utworzenie punktów ładowania na każdym stanowisku postojowym.

Mówi o tym także przegłosowana w marcu w parlamencie europejskim Dyrektywa EPBD. Nowe budynki powinny mieć instalacje elektryczne tak dostosowane, aby umożliwić łatwy montaż punktów ładowania pojazdów elektrycznych. Dyrektywa EPBD kładzie w tym przypadku nacisk na zniesienie barier utrudniających instalację urządzeń do ładowania elektryków w budynkach wielorodzinnych (bądź oddawania energii zgromadzonej w samochodowych bateriach do sieci w godzinach szczytu poboru – technologia Vehicle-2-Grid/V2G).

Podsumowując, instalacja stacji ładowania pojazdów elektrycznych w garażach wymaga kompleksowego podejścia, uwzględniającego zarówno aspekty techniczne, jak i bezpieczeństwo pożarowe. Kluczowe jest odpowiednie zaplanowanie infrastruktury, zapewnienie wystarczającej mocy oraz wdrożenie środków zapobiegawczych i procedur bezpieczeństwa. Ostatnio opublikowane wytyczne rekomendujące stosowanie nowoczesnych technologii pomagają minimalizować ryzyko pożarów, choć wyzwania związane z instalacją i eksploatacją takich systemów wciąż budzą duże emocje. Niemniej jednak zastosowanie się do zaleceń ekspertów oraz stałe monitorowanie i konserwacja systemów ładowania i p.poż. pozwala zminimalizować zagrożenia mogące wystąpić podczas funkcjonowania tych instalacji.