光儲充一體化充電站低壓細水霧系統之建置案例

       光儲充一體化充電站整合了太陽能發電、儲能、充電等功能，透過太陽能屋頂系統，將太陽能轉變為電能，並將電能儲存在儲能系統中，最終用於電動車的日常充電，其中儲能系統和電動車之最關鍵要素即為「鋰電池」。
       
隨著鋰電池技術應用範圍日趨廣泛之同時伴隨而來的卻是鋰電池火災案例與日俱增，2021年4月16日11時50分許，位於中國豐台區西馬場甲14號的北京福威斯油氣技術有限公司光儲充一體化專案發生火災爆炸，事故造成1人遇難、2名消防員犧牲、1名消防員受傷，火災直接財產損失1660.81萬元（人民幣）; 2022年2月29日韓國釜山一輛小型電動麵包車電動車於一棟公寓樓的停車場充電完成後爆炸，火勢迅速蔓延，5輛車被燒毀;2022年6月28日印度德里電動車停車場大火燒毀了大約100輛，包括汽車、踏板車、自行車和電動人力車，幾乎所有車輛都被燒成灰燼，幸運的是該事件沒有造成人員傷亡。
 
細水霧有效撲滅鋰電池火災
電動車之火災型態與傳統燃油車有所差異，鋰電池火災不僅會產生大量有毒(HF)(產量為燃油車之80倍)和爆炸性氣體(H2)外且具有易復燃特性，因此對付電動車火災必須採用不同之滅火策略。根據Tesla緊急響應指南說明「電動車火災需使用大量水冷卻電池，大約需要3,000〜8,000加侖（11,356〜30,283升）水直接對準電池，以完全冷卻電池」，相較於傳統內燃機火災通常僅需300加侖（1,135升）的水即可迅速撲滅，兩者用水量相差近10倍之多，然而目前主動式消防系統皆無法直接對準位於車底盤之鋰電池進行噴射，再者目前國內停車場皆採用泡沫系統，根據Tesla緊急響應指南說明「不建議在電動車火災上使用泡沫」， 因此究竟何種消防設備較能有效控制電動車火災?為有效尋找電動車火災解決方案，丹麥DBI（丹麥消防與安全技術研究所）於去年(2021)啟動了“海上電動汽車火災：抑制、遏制和撲滅船上電池汽車火災(ELBAS)的新技術和方法”專案，該專案得到了丹麥海事基金(Danish Maritime Fund)的支持，專案實驗結果發現並證實噴灑細水霧非常有效，藉由細水霧冷卻降溫效果能使火勢不會延燒，以便消防隊員能夠順利進入火場並使用傳統的滅火方法撲滅電動車火災，另外藉由細水霧優異之洗滌能力能大幅吸附鋰電池火災產生之毒性氣體和濃煙，以便使消防隊員能有風險較小之救災環境。 為國內電動車充電站樹立安全典範
某座光儲充一體化充電站因地點坐落於台北商圈內，旁邊緊鄰科學園區、觀光飯店及商場因此業主要求消防系統須以最高等級進行規劃。有關儲能機房區域，本案整體消防設計係參考DNV Gl報告(Considerations for ESS Fire Safety)中建議之兩階段防護策略，若系統可以限制電池級聯反應，則在滅火的第一階段使用氣體滅火系統，以撲滅單個電池火災並防止在封閉環境中發生閃燃，若室內溫度繼續升高，或者煙霧和氣體濃度上升，第二階段則應考慮以強制通風和水系統冷卻系統並防止進一步的火勢蔓延。因此於現場安裝極早期煙霧偵測系統，當偵測系統接受到火警信號時立即啟動FM200氣體滅火系統並關閉BMS及PCS系統，若氣體滅火無法持續抑制熱失控(Thermal Runaway)時則啟動低壓細水霧系統，考量鋰電池易復燃特性現場規劃低壓細水霧送水口以便於消防水源用盡時消防隊可藉由送水口持續供水並藉由熱顯像儀觀測直到室內溫度降至安全值時才開啟防火門，以避免美國亞利桑那州McMicken電池儲能電廠火災事故因消防隊開門的瞬間致使電池櫃內積累的易燃氣體引發爆燃(Backdraft)導致2人死亡之憾事再次發生。另外儲能機房旁並配置英國AVD鋰電池專用滅火器“Aqueous Vermiculite Dispersion”，其為水性蛭石分散劑它使用膨脹蛭石技術來有效對付鋰電池火災，AVD遇高溫時會固化形成連續性防火層並具有高效冷卻效果，因此能撲滅鋰電池火災。
 
至於電動車&充電樁區域，規劃經過ELBAS專案驗證對於電動車火災非常有效之丹麥VID FIRE-KILL OH-OPX1噴頭，依照原廠設計手冊規定，每一停車位須設置二只細水霧噴頭，噴頭放水壓力僅約6〜16bar，每一只噴頭流量約56 lpm。考量防護區域為戶外場所，熱煙會受風勢且玻璃球會受戶外溫度影響進而延緩噴頭啟動速度因此採用開放式噴頭，考量現場空間不足且距離最近之消防分隊僅2分鐘車程，因此現場僅配置低壓細水霧送水口而無設置專用水槽/幫浦。當火災發生時消防隊員可藉由細水霧送水口供水至全區細水霧噴頭以防止電動車火災延燒並有效洗滌有毒及爆炸性氣體之煙害，避免鄰近之商場和內科園區人員因吸入毒氣產生不適感應而衍生後續相關賠償問題及損及企業形象。此消防採最高標準之戶外光儲充一體化超級充電站示範場，預期為台灣電動車停車場之消防安全樹立典範，尤其對於救災更為困難之地下停車空間及立體停車塔。
 
結語
隨著歐盟擬強制規範2035年後不得再販售燃油車，可預期的是電動車火災將對陸地和海上皆構成巨大挑戰，因此各先進國家皆著手進行更新與制定針對電動車&充電樁之相關標準和滅火方法，相信本案例不僅可為國內電動車停車場消防安全之參考指標更能成為國內消防單位制定相關標準之參考依據。