Elektrikli Araçlarda Yangın
1. Yangın Üçgeni Nedir?
Yangının oluşması için gerekli olan üç temel bileşeni tanımlayan bir modeldir. Bu üç bileşen şunlardır;
1. Isı (Heat): Yanıcı maddenin tutuşabilmesi için belirli bir sıcaklığa ulaşması gerekir. Isı kaynağı, alev, kıvılcım, sürtünme veya elektrik arkı gibi çeşitli kaynaklardan gelebilir.
2. Yakıt (Fuel): Yanıcı madde yangının beslenmesi için gereklidir. Bu madde katı, sıvı veya gaz halinde olabilir. Örneğin, odun, benzin veya metan gazı yanıcı maddelere örnektir.
3. Oksijen (Oxygen): Yangının sürdürülebilmesi için oksijen gereklidir. Genellikle hava içerisindeki oksijen bu işlevi görür. Normal hava yaklaşık %21 oranında oksijen içerir ve bu, yangının devam etmesi için yeterlidir.
NOT: Bu üç bileşenden herhangi biri eksik olduğunda yangın oluşmaz veya mevcut yangın söner. Bu nedenle, yangınla mücadelede bu bileşenlerden birini ortadan kaldırmak (örneğin, yangın söndürme ekipmanlarıyla ısıyı azaltmak, yakıtı izole etmek veya oksijen kaynağını kesmek) yangını kontrol altına almanın etkili yollarından biridir.
2. Yangının Aşamaları Nelerdir?
Yangının gelişim süreci dört ana aşamada incelenir: başlangıç (kıvılcım), büyüme (yayılma), tam gelişme (alevlenme), ve sönme (soğuma). Bu aşamaların her biri belirli teknik özelliklere sahiptir.
1) Başlangıç (Kıvılcım) Aşaması
Isı Kaynağı: Yangın, bir ısı kaynağı ile başlar. Bu kaynak elektrik kıvılcımı, açık alev, sürtünme veya kimyasal reaksiyon olabilir.
Tutuşma: Isı kaynağı, yakıtın yüzeyinde gerekli sıcaklığı oluşturarak tutuşmayı başlatır. Tutuşma sıcaklığı, yanıcı maddenin türüne bağlı olarak değişir.
2) Büyüme (Yayılma) Aşaması
Alev Yayılması: Tutuşmuş yakıtın çevresindeki yakıt ve oksijenle reaksiyona girmesi sonucu alevler büyür. Bu aşamada yanma hızı artar ve yangın genişler.
Isı Transferi: Konveksiyon (hava hareketi), iletim (katı maddeler üzerinden) ve radyasyon (ısının ışınlarla yayılması) yoluyla ısı çevreye yayılır.
Duman ve Gazlar: Yanma sırasında duman ve zehirli gazlar (örneğin karbon monoksit) oluşur ve yayılır. Bu gazlar hem yangının büyümesine katkıda bulunur hem de tehlike oluşturur.
3) Tam Gelişme (Alevlenme) Aşaması
Maksimum Yanma: Bu aşamada yangın, mevcut tüm yakıtı ve oksijeni kullanarak maksimum sıcaklığa ve yanma hızına ulaşır.
Flashover (Ani Alevlenme): Odanın tamamı alevler içinde kalır ve tüm yüzeyler aynı anda tutuşur. Bu, yangının en tehlikeli aşamalarından biridir.
Isı Yayılımı: Yüksek sıcaklık nedeniyle, ısının yayılımı çok hızlı gerçekleşir ve yangının kontrol altına alınması zorlaşır.
4) Sönme (Soğuma) Aşaması
Yakıtın Tükenmesi: Yangının devam edebilmesi için gerekli yakıt veya oksijen azaldıkça yangın sönmeye başlar.
Sönümleme: Yangın söndürme ekipmanları (su, köpük, kuru kimyasal maddeler) kullanılarak yangının kalan izleri tamamen söndürülür.
Soğutma: Yangın bölgesindeki tüm sıcak yüzeyler soğutulur, yeniden alevlenme riski ortadan kaldırılır.
Havalandırma: Duman ve zararlı gazların tahliyesi için alan havalandırılır.
NOT:
❗ Termal Kaçak: Özellikle lityum-iyon pillerde, termal kaçak yangının hızla yayılmasına neden olabilir. Pil hücreleri aşırı ısındığında, iç kimyasal reaksiyonlar kontrolsüz hale gelir ve yangın çıkar.
❗ Flashover: Ani alevlenme, ortam sıcaklığının yaklaşık 500-600°C’ye ulaşmasıyla gerçekleşir. Bu noktada tüm yüzeyler tutuşabilir.
3. Termal Kaçak
Lityum-iyon pillerde meydana gelen ve hızla yayılan bir kimyasal reaksiyon sonucunda aşırı ısınma ve yanmaya sebep olan bir durumdur. Bu süreç, pilin içindeki kimyasal bileşenlerin kararsız hale gelmesi ve kontrolsüz bir şekilde enerji açığa çıkarmasıyla başlar.
Termal Kaçak Nasıl Oluşur?
Termal kaçağı tetikleyen faktörler;
1. Aşırı Isınma
Pilin aşırı şarj edilmesi veya yüksek akımda boşaltılması, pilin aşırı ısınmasına neden olabilir.
Çevresel sıcaklıkların çok yüksek olması da pilin ısınmasına katkıda bulunabilir.
2. İç Kısa Devre
Pilin iç yapısında meydana gelen bir kısa devre, hücreler arasında hızlı bir şekilde ısınmaya yol açabilir.
İç kısa devre, üretim hataları, mekanik hasar veya metal partiküllerin pil içerisinde yanlış pozisyonda yer almasıyla oluşabilir.
3. Mekanik Hasar
Fiziksel darbeler, çarpışmalar veya delinmeler pil hücrelerine zarar vererek iç yapısında kısa devrelere neden olabilir.
4. Kimyasal Bozulma
Pilin kimyasal bileşenleri zamanla bozulabilir ve kararsız hale gelebilir. Bu durum, yüksek sıcaklıklar veya yanlış kullanım sonucunda hızlanabilir.
Termal Kaçak Nasıl İlerler?
Normal çalışma koşullarında lityum iyon pil hücreleri;
Pil kısa devre yaptığı zaman reaksiyon sonucunda hücrede ısınma meydana gelir.
Pil hücresinde meydana gelen sıcaklık artışı çevresine ısı yaymaya başlar. Açığa çıkan bu ısı yakındaki diğer pil hücrelerini etkilemektedir.
Isı üretimi kendini sürdürebilir hale geldiğinde hücrede termal kaçak meydana gelir. Termal kaçak meydana geldiğinde hücre, kontrol altına alınması zor olan kararsız bir kimyasal reaksiyona girer.
Isı oluşmaya devam ettikçe pil hücresi tutuşabilir ve çevredeki hücrelerin de aynısını yapmasına neden olmaktadır.
Doğru koşullar sağlandığında, zehirli yanıcı gazlardan oluşan beyaz buhar bulutu patlamayla sonuçlanır ve müdahale ekipleri için yüksek risk teşkil etmektedir.
Termal Kaçak Önlemleri
1) Isı Yönetimi
Pil paketlerinde gelişmiş ısı yönetim sistemleri kullanarak aşırı ısınmanın önüne geçmek.
2) Koruyucu Devreler
Pil yönetim sistemleri (BMS), aşırı şarj, deşarj ve kısa devre durumlarını algılayarak koruyucu önlemler alır.
3) Fiziksel Koruma
Pillerin mekanik hasarlardan korunması için sağlam ve koruyucu muhafazalar kullanmak.
4) Düzenli Bakım ve İzleme
Pil sağlığının düzenli olarak izlenmesi ve bakım yapılması, erken uyarı işaretlerinin tespit edilmesini sağlar.
5) Güvenli Şarj/Deşarj Prosedürleri
Pillerin güvenli şarj ve deşarj aralıklarında kullanılması, aşırı ısınma riskini azaltır.
Elektrikli Araçlarda Neden Yangın Çıkar?
Elektrikli araç yangınlarının oluşabileceği başlıca durumlar şunlardır;
• Termal Kaçak: Lityum-iyon pillerde aşırı ısınma, iç kısa devre veya mekanik hasar sonucu meydana gelebilir. Bu durum, pilin kimyasal yapısının bozulmasına ve yanmasına yol açabilir.
• Kısa Devre: Pil veya elektrikli bileşenlerdeki kısa devre, aşırı ısınma ve yangına sebep olabilir.
• Dış Hasar: Trafik kazaları veya fiziksel darbe sonucunda piller hasar görebilir ve bu hasar termal kaçak oluşturabilir.
• Şarj ve Deşarj Sorunları: Aşırı şarj veya deşarj, pilin termal istikrarını bozarak yangına neden olabilir.
• Çarpışma: Araçtaki pil paketinin önemli ölçüde hasar gördüğü veya yol üzerinde fiziksel etkenlerin hasar vermesi sonucu oluşabilir.
• Suya Batma: Uzun süre boyunca sel veya deniz sularına batması sonucu oluşabilir.
• Batarya Arızası: Elektrikli aracın veya batarya paketinin üretim nedeniyle yol açabileceği arıza nedeniyle üretici firma tarafından geri çağılması risk teşkil etmektedir.