![\"\"](\"http:\/\/www.soccorritori.ch\/wp-content\/uploads\/2018\/05\/Bmw-i3-elettrica-incendio-polizia-salaria-roma-3-821x529-800x445.jpg\")
<\/p>\nIl comparto delle auto elettriche, nonostante le dimensioni ridotte, sta costantemente assumendo sempre pi\u00f9 rilevanza nel mercato dell\u2019automotive; sono molti i piani di governo che stanno promuovendo l\u2019acquisto di auto elettriche per ridurre l\u2019inquinamento generato dalle auto a benzina. Un aspetto che per\u00f2 non viene dibattuto \u00e8 quello relativo alla sicurezza delle auto elettriche: le tecnologie con cui vengono assemblate sono davvero cos\u00ec sicure? Non c\u2019\u00e8 il rischio che la batteria possa esplodere mentre l\u2019auto \u00e8 in moto? Quali sono i rischi in cui incorriamo mentre ricarichiamo l\u2019auto con la corrente elettrica? Il Dott. Guido Zaccarelli ha schiarito ogni nostro dubbio illustrandoci nel dettaglio tecnologie e processi di funzionamento delle tecnologie con cui vengono costruite le batterie delle auto elettriche.<\/p>\n
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Una delle nuove BMW i-3 in dotazione alla Polizia di Stato
\nprende fuoco sulla Salaria a Roma.<\/p>\n
PREMESSA<\/strong> Dopo un lungo periodo di declino e diversi modelli poco fortunati, le autovetture elettriche sono recentemente tornate alla ribalta, soprattutto a partire dal 1997 quando fu lanciato sul mercato il primo modello della Toyota Prius. Successivamente molti altri modelli, di molte case automobilistiche, sono comparsi: tanto che \u00e8 impossibile elencarle tutte. \u00c8 per\u00f2 possibile distinguere queste autovetture in tre grandi sottoinsiemi.<\/p>\n 1) Vetture totalmente elettriche<\/strong>, cio\u00e8 completamente prive di motore termico. Un esempio sono le autovetture Tesla. Le batterie si possono ricaricare unicamente ricorrendo a fonti di energia elettrica esterne, le cosiddette \u201ccolonnine\u201d di ricarica.<\/p>\n 2) Vetture elettriche con ricarica automatica delle batterie.<\/strong> Un esempio sono le autovetture Toyota, come la pioniera Prius. Si tratta di vetture che possiedono sia un motore termico alimentato a combustibili fossili (normalmente sono motori a benzina a ciclo Atkinson, in rarissimi casi motori a gasolio), sia un motore elettrico alimentato mediante batterie che si ricaricano utilizzando l\u2019energia cinetica durante la frenata oppure, in caso di carica insufficiente, utilizzando l\u2019energia prodotta dal motore termico. Spesso queste vetture sono chiamate \u201cibride\u201d o HEV (hybrid electric vehicle).<\/p>\n 3) Vetture elettriche plug-in<\/strong>, cio\u00e8 dotate di motore termico e di motore elettrico alimentato a batterie che si possono ricaricare (anche o principalmente) mediante fonte di alimentazione esterna: le cosiddette \u201ccolonnine\u201d di ricarica. Naturalmente nulla vieta che anche questi veicoli dispongano anche di altri sistemi per la ricarica delle batterie, come il recupero di energia in frenata tipico delle vetture HEV. Un esempio \u00e8 la Chevrolet Volt, ma in questa categoria sono presenti modelli prodotti da molte case automobilistiche come Mitsubishi, Porsche, Honda, BMW, Ford, Volvo. Spesso queste vetture sono chiamate \u201cibride plug-in\u201d o PHEV (plug-in hybrid electric vehicle).<\/p>\n Le colonnine di ricarica possono essere installate su suolo pubblico, cio\u00e8 direttamente sulle strade oppure anche in altri luoghi pubblici come le autorimesse pubbliche, oppure in luoghi privati.<\/p>\n Purtroppo non si \u00e8 ancora giunti ad uno standard fra i vari costruttori, a causa dei sistemi diversissimi utilizzati. Il sistema di ricarica ad induzione, tramite impianti senza fili a pavimento, \u00e8 ancora allo stato di sperimentazione.<\/p>\n Attualmente sono presenti in Italia circa 1200 colonnine di ricarica, di 4 tipi principali che differiscono per connettori, voltaggio, amperaggio, sistema di autorizzazione alla ricarica e di contabilizzazione, ecc. e che conseguentemente presentano tempi necessari alla ricarica molto diversi fra loro.<\/p>\n LE BATTERIE<\/strong><\/p>\n Sebbene il principio di base sia rimasto lo stesso dalla sua invenzione, nel tempo si sono succedute numerose batterie di tipi molto diversi fra loro. Data la grande confusione su questo argomento, \u00e8 necessaria una breve digressione sui tipi di batterie esistenti con la precisazione che, per evidenti ragioni di spazio, non \u00e8 possibile trattare accuratamente tutti i numerosi tipi di batterie esistenti e tantomeno i numerosi tipi di batterie in via di sperimentazione. Ci limiteremo quindi soltanto a brevi cenni sulle caratteristiche delle batterie dei tipi pi\u00f9 diffusi.<\/p>\n 1) La pila alcalina<\/strong> \u00e8 quella pi\u00f9 comunemente utilizzata nei telecomandi e nei giochi per bambini. Inventate negli anni \u201950 del 1900, utilizzano biossido di manganese e zinco metallico, immersi in un elettrolita formato da una gelatina alcalina a base di idrossido di potassio. Non sono utilizzate nelle vetture elettriche.<\/p>\n 2) La batteria al nichel-cadmio NiCd<\/strong>, di aspetto simile alle batterie alcaline, utilizzate in settori particolari. Non sono utilizzate nelle vetture elettriche.<\/p>\n 3) Batterie al piombo-acido:<\/strong> Si tratta di uno dei tipi pi\u00f9 diffusi di batteria nel settore automobilistico: sono quelle utilizzate dai motori di avviamento per mettere in moto i motori termici delle vetture \u201cnormali\u201d, ma sono anche usate come batterie di trazione nei mezzi di movimentazione (muletti, transpallet) nella logistica del settore industriale e commerciale, mezzi che non sono autorizzati a circolare sulle strade pubbliche. Non sono utilizzati come batterie di trazione in nessuna autovettura elettrica. L\u2019anodo \u00e8 in piombo, il catodo in diossido di piombo: il tutto \u00e8 immerso in una soluzione elettrolitica acquosa, con aggiunta di acido solforico, proprio quella che ogni tanto ci costringeva (quando ancora esistevano le batterie non sigillate) al famoso rabbocco della batteria con l\u2019acqua del benzinaio. Le batterie al piombo-acido, al termine della fase di ricarica oppure in caso di sovraccarica, generano ossigeno e idrogeno per elettrolisi della soluzione acquosa, che fuoriesce da appositi tappi sfogatoi: pertanto, \u00e8 possibile la formazione di miscele esplosive, dato che come \u00e8 noto l\u2019idrogeno \u00e8 un gas estremamente esplosivo, con ampissimo campo di esplosivit\u00e0 (4-75%) e altissimo potere calorifico (circa 140 MJ\/kg).<\/p>\n Basti ricordare il dirigibile tedesco Hindemburg, riempito di idrogeno, esploso negli Stati Uniti nel 1937. Ed infatti molte normative italiane in materia di prevenzione incendi impongono che i locali dove si effettua la ricarica delle batterie debbano essere in possesso di numerose caratteristiche, le principali delle quali normalmente sono:<\/p>\n a) Compartimentazione verso i locali adiacenti;<\/strong><\/p>\n b) Impianto elettrico \u201cspeciale\u201d;<\/strong><\/p>\n c) Impianto di aspirazione meccanico delle esalazioni gassose <\/strong>prodotte durante la ricarica;<\/p>\n d) Aperture di aerazione permanente<\/strong> di adeguata dimensione, preferibilmente nella parte alta del locale visto che l\u2019idrogeno \u00e8 pi\u00f9 leggero dell\u2019aria. Le aperture servono per smaltire l\u2019idrogeno ed evitare che la concentrazione possa arrivare a livelli pericolosi.<\/p>\n L\u2019emissione di idrogeno e ossigeno in atmosfera \u00e8 quindi una esclusiva delle batterie al piombo,<\/strong> e neppure di tutti i tipi di batterie al piombo oggi in commercio, ma solo delle batterie \u201cdi vecchio tipo\u201d. Oggi infatti sono diffuse soprattutto batterie al piombo del tipo cosiddetto \u201cstagno\u201d, o senza manutenzione, che non necessita di rabbocco (anzi, il rabbocco \u00e8 impossibile) e che durante la ricarica hanno emissioni in atmosfera trascurabili o nulle ed anzi sono spesso prive di tappi visibili. In queste batterie l\u2019idrogeno e l\u2019ossigeno generati dalla dissociazione dell\u2019acqua vengono ricombinati internamente a ripristinare l\u2019acqua che si era dissociata, in un circuito chiuso senza emissioni all\u2019esterno. Esiste soltanto una valvola per lo sfogo delle extrapressioni dovute ad eccessiva ed errata sovraccarica, in casi del tutto eccezionali. Purtroppo, per una spiacevole carenza nella redazione di queste normative, non viene specificato che le prescrizioni di prevenzione incendi sopra richiamate hanno senso soltanto per le batterie al piombo di tipo tradizionale, visto che per altri tipi di batterie esse non trovano alcuna giustificazione. La conseguenza \u00e8 che queste prescrizioni spesso vengono inesplicabilmente imposte anche per operazioni di ricarica di batterie non del tipo al piombo, che per\u00f2 non emettono alcun tipo di emissione gassosa durante la ricarica. Si noti che batterie al piombo-acido sono anche quelle normalmente utilizzate in elettronica e nei gruppi di continuit\u00e0.<\/p>\n 4) Batterie al nichel-metallo idruro NIMH<\/strong> \u2013 Una volta erano diffusamente utilizzate nelle vetture elettriche: le prime Prius avevano questo tipo di batterie, cos\u00ec come anche la Honda Insight. Oggi sono quasi completamente sostituite dalle batterie agli ioni di litio. Simili alle batterie al nichel-cadmio, dove l\u2019anodo anzich\u00e9 essere cadmio \u00e8 una lega, hanno capacit\u00e0 superiore rispetto alle Ni-Cd e l\u2019effetto memoria \u00e8 meno rilevante, ma rispetto alle batterie al litio hanno maggiore autoscarica e minore densit\u00e0 di energia.<\/p>\n 5) Batterie agli ioni di litio Li-ion<\/strong> \u2013 Sono batterie ermeticamente sigillate: tutti i nostri cellulari e computer portatili hanno questo tipo di batterie, grazie all\u2019ottimo rapporto peso-potenza, ad un effetto memoria molto ridotto ed anche ad una lentissima perdita di carica quando non in uso (autoscarica). Il vantaggio costituito dalla densit\u00e0 di carica elevata \u00e8 per\u00f2 compensato dal costo e da una vita non lunghissima: si parla di mesi o al massimo di qualche anno. Ecco perch\u00e9 alcune marche di auto elettriche affittano i pacchi batteria ai clienti che acquistano le vetture. Queste batterie sono molto utilizzate anche come batterie di trazione nelle autovetture elettriche; dalle informazioni disponibili, le pi\u00f9 diffuse batterie Li-ion non contengono metalli pesanti come piombo, cadmio o mercurio. Essendo ermeticamente sigillate, ovviamente le batterie Li-ion non emettono alcun tipo di gas durante la fase di ricarica.<\/p>\n 6) Batterie ai polimeri di litio Li-pol<\/strong> \u2013 Sono una evoluzione delle batterie Li-ion, tanto che spesso vengono raggruppate nella stessa categoria: tipiche sono le batterie della Panasonic utilizzate dalle automobili Tesla. La principale differenza rispetto alle \u201cclassiche\u201d batterie Li-ion \u00e8 che l\u2019elettrolita, anzich\u00e9 essere un solvente organico liquido, \u00e8 un polimero solido: il vantaggio \u00e8 che in tal modo l\u2019elettrolita solido non \u00e8 infiammabile e quindi le batterie sono meno pericolose in caso di danneggiamento accidentale. Inoltre \u00e8 possibile realizzare batterie molto sottili.<\/p>\n Altri tipi di batterie sono in via di sperimentazione, come le batterie al litio-aria (molto promettenti), zinco-aria o al sodio-aria, o le batterie calde ai sali fusi (Ni-NaCl). Altre ancora sono gi\u00e0 in uso ma non nel settore automobilistico, come le batterie argento-zinco utilizzate nei mezzi aerospaziali o nei sommergibili diesel-elettrici come quelli tedeschi del tipo U-212, realizzati su licenza anche in Italia per la Marina Militare Italiana.<\/p>\n Dato che le batterie durante l\u2019uso e la ricarica possono riscaldarsi, spesso i pacchi batteria dispongono di sistemi per il raffreddamento, tipicamente pochi litri di acqua e glicole etilenico.<\/p>\n LA SICUREZZA DEI VEICOLI ELETTRICI<\/strong><\/p>\n Attualmente in Italia non esiste alcuna normativa in materia di prevenzione incendi che si occupi esplicitamente di autovetture elettriche. Ci\u00f2 \u00e8 dovuto alla scarsa velocit\u00e0 con cui il legislatore reagisce alle novit\u00e0 introdotte dalla societ\u00e0 civile, e comporta il pericolo che una eventuale futura regolamentazione renda improvvisamente irregolari alcuni dei sistemi e\/o degli impianti attualmente gi\u00e0 in funzione. Si confida quindi che il Ministero dell\u2019Interno costituisca al pi\u00f9 presto un gruppo di lavoro ad hoc, ovviamente con la presenza anche di esperti e di tecnici del settore e di una rappresentanza dei costruttori. Maggiore attenzione avrebbe potuto essere rivolta anche (o preferibilmente) verso altri bersagli.<\/p>\n Infatti dagli studi internazionali emerge che il problema principale in termini di rischio incendi per i veicoli elettrici risiede nel cosiddetto \u201cthermal runaway\u201d, cio\u00e8 nel fatto che le batterie agli ioni di litio possono, in circostanze del tutto eccezionali, presentare un subitaneo ed inarrestabile incremento della temperatura, in una sorta di reazione a catena che porta alla rottura dell\u2019equilibrio termico del sistema ed alla distruzione completa delle batterie e della vettura. Il flusso di ioni di litio da anodo a catodo (batteria in uso) oppure da catodo ad anodo (batteria in ricarica) pu\u00f2 surriscaldare la batteria fino a far reagire l\u2019elettrolita con altri elementi chimici presenti, aumentando ulteriormente la temperatura fino a produrre gas che aumentano la pressione interna producendo ulteriore calore. In condizioni normali questo aumento della temperatura \u00e8 tenuto sotto controllo, ma in condizioni estreme o in presenza di gravi difetti di fabbricazione pu\u00f2 crearsi un effetto a catena che pu\u00f2 portare all\u2019incendio della batteria ed alla produzione di fumo fuoriuscente dal pacco batterie. Dagli studi effettuati il problema principale risiederebbe in difetti di fabbricazione del separatore fra anodo e catodo, che deve evitare il verificarsi di cortocircuiti. \u201cUnder normal usage, lithium-ion cells do not evolve gases. Lithium-ion cells will only emit gases if severely abused: for example if severely crushed, heated to more than 150\u00b0C for an extended time, or severely overcharged. Tesla batteries include multiple layers of protection to prevent abnormal charging. These protections include electronics to detect and prohibit overcharging, mechanical fuses to isolate cells, and a mechanical charge interrupt device within each cell that permanently disables a cell upon overcharge.\u201d<\/p><\/blockquote>\n Tesla precisa che il runaway potrebbe avvenire se le batterie sono conservate a pi\u00f9 di 80\u00b0C per pi\u00f9 di 24 ore, o a pi\u00f9 di 150 \u00b0C per alcuni minuti, o se le batterie sono esposte a fiamma diretta. Non proprio condizioni comuni. CASI DI INCENDI DI VETTURE ELETTRICHE<\/strong><\/p>\n A seguito di questi incidenti, la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), un\u2019agenzia federale statunitense, ha condotto uno studio sul rischio incendio connesso alle batterie agli ioni di litio. Un\u2019interessante presentazione tenuta a Washington il 18 maggio 2011 da David Howell del US Department of Energy, ha concluso che le condizioni anomale che possono condurre al thermal runaway sono tre:<\/p>\n 1) urti meccanici;<\/strong><\/p>\n 2) problemi elettrici<\/strong> (cortocircuito, sovraccarica, eccessiva scarica);<\/p>\n 3) problemi termici<\/strong> (eccessivo riscaldamento dovuto a cause interne oppure a cause esterne).<\/p>\n Fra questi, il pericolo connesso a forti urti meccanici \u00e8 di gran lunga il maggiore. Il principale problema di tipo elettrico \u00e8 l\u2019uso di materiali scadenti o trasformazioni effettuate dopo la produzione in fabbrica (per esempio veicoli nati HEV e successivamente trasformati in PHEV), aspetti che per\u00f2 non riguardano le maggiori case automobilistiche. Uno dei problemi maggiori di tipo termico \u00e8 legato al cortocircuito, in particolar modo a causa del separatore fra anodo e catodo. CONCLUSIONI<\/strong>
\nNegli ultimi anni si sono diffuse in tutto il mondo, ed anche in Italia, autovetture alimentate grazie all\u2019energia elettrica.
\n![\"\"](\"http:\/\/www.soccorritori.ch\/wp-content\/uploads\/2018\/05\/290px-Jamais_contente.jpg\")
La diffusione di vetture elettriche non \u00e8 affatto una novit\u00e0. Ben prima che nel 1886 Karl Benz presentasse la prima autovettura dotata di motore a combustione interna, fra il 1830 ed il 1840 vennero presentati alcuni modelli di carrozza elettrica. Fino ai primi anni del 1900, erano molto pi\u00f9 diffuse le auto elettriche rispetto alle auto con motore termico: dopodich\u00e9, grazie alla sua potenza, il motore a combustione interna si impose sempre pi\u00f9, nonostante fosse rumoroso ed inquinante.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/www.soccorritori.ch\/wp-content\/uploads\/2018\/05\/models_white_wall_2x.jpg\")
<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/www.soccorritori.ch\/wp-content\/uploads\/2018\/05\/Volta-and-napoleon.png\")
Le batterie utilizzate dalle autovetture elettriche utilizzano il medesimo principio della pila scoperto da Alessandro Volta nel 1799, cio\u00e8 la conversione di energia chimica in energia elettrica. Ci\u00f2 avviene mediante una reazione di ossidoriduzione nella quale una sostanza si ossida perdendo elettroni che transitano verso una seconda sostanza, producendo di conseguenza un flusso di elettroni fra le due sostanze attraverso un elettrolita, e quindi un flusso di corrente continua. Le due sostanze, per evitare il cortocircuito, sono tenute divise da un separatore. Il trucco \u00e8 utilizzare batterie ricaricabili in modo che il processo non si esaurisca in una sola volta ma si possa ripetere molte volte.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/www.soccorritori.ch\/wp-content\/uploads\/2018\/05\/Hindenburg.jpg\")
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\nIn ogni caso ritardi nella legislazione sono presenti anche all\u2019estero: per esempio non risulta ancora definita la classe di rischio (Commodity Classification) delle vetture elettriche e\/o delle batterie Li-ion secondo la NFPA 13, Standard for the installation of sprinkler systems.
\nFinora in Italia l\u2019attenzione, anzich\u00e9 rivolgersi in modo complessivo all\u2019intero problema del rischio incendio connesso alle autovetture elettriche, si \u00e8 concentrata soltanto su due aspetti: il problema dell\u2019intervento dei Vigili del fuoco sugli incendi di auto elettriche ed il problema della ricarica delle batterie.
\nSul problema della ricarica delle batterie si \u00e8 gi\u00e0 detto: le batterie agli ioni di litio non funzionano come le tradizionali batterie al piombo e sono ermeticamente sigillate, quindi le prescrizioni di prevenzione incendi adottate per le batterie al piombo semplicemente non hanno senso.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/www.soccorritori.ch\/wp-content\/uploads\/2018\/05\/volt_scheme.jpg\")
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\nOccorre precisare comunque che il thermal runaway \u00e8 un problema che si presenta soltanto in condizioni estreme. Ecco cosa si pu\u00f2 leggere sul manuale della Tesla Model S:<\/p>\n<\/a><\/p>\n
\nIl vero problema \u00e8 che, nella frenetica ricerca di batterie sempre pi\u00f9 capienti e\/o pi\u00f9 piccole, si \u00e8 cercato nel tempo di ridurre al minimo le dimensioni dei separatori. Recentemente si \u00e8 molto parlato sui media del problema presentato da un telefono cellulare, il Samsung Galaxy Note 7, dotato di batterie Li-ion che prenderebbero fuoco inspiegabilmente. Dalle prime notizie disponibili, pare si tratti di un difetto di fabbricazione presente soltanto su circa 24 pezzi ogni milione, e che riguarderebbe proprio il separatore fra catodo ed anodo.
\nVa infine precisato che le batterie al nichel-metallo idruro NIMH non presentano il medesimo pericolo di thermal runaway delle batterie agli ioni di litio, che per\u00f2 sono ormai molto pi\u00f9 diffuse, e che le batterie Li-pol in caso di thermal runaway presenterebbero conseguenze di minore intensit\u00e0, poich\u00e8 l\u2019elettrolita non \u00e8 liquido bens\u00ec solido. Insomma, il thermal runaway \u00e8 un problema che esiste ma che non riguarda in uguale maniera tutte le vetture elettriche.<\/p>\nIn Cina nel 2012 si \u00e8 avuto uno dei primi casi di runaway, dovuto a difetti di fabbricazione delle batterie e a materiali scadenti. Diversi altri incidenti sono avvenuti successivamente. Alcuni incendi hanno coinvolto vetture Tesla, con grande risalto sulla stampa, nonostante occorra precisare che il numero di vetture Tesla bruciate sia tutt\u2019altro che significativo rispetto al numero di vetture in circolazione: forse il risalto \u00e8 dovuto all\u2019elevato prezzo della vettura.<\/p>\n
\n\u00c8 interessante notare che \u00e8 emerso che gli eventi termici sono subdoli in quanto possono anche apparire risolti ma continuare in modo occulto e riproporsi dopo diverso tempo, addirittura dopo pi\u00f9 giorni; per la limitazione del danno \u00e8 cruciale che ai soccorritori venga consentito un rapido accesso al pacco batterie.<\/p>\n
\nL\u2019analisi degli incendi che hanno coinvolto le autovetture elettriche indica un tasso di incidentalit\u00e0 minimo, quasi completamente dovuto a incendio prodottosi a seguito di un grave incidente stradale. In alcuni casi ci\u00f2 ha indotto i costruttori a proteggere maggiormente i pacchi batteria dai possibili urti esterni.
\nGeneral Motors nel 2012 ha proposto ai clienti della Chevrolet Volt un pacchetto di interventi di miglioramento volti a proteggere meglio le batterie ed il sistema di raffreddamento delle batterie in caso di incidente grave.
\nNel 2013, la NHTSA ha aperto un\u2019indagine ufficiale sulla Tesla Model S, dopo che un gancio metallico perso da un mezzo transitato in precedenza aveva urtato in autostrada contro il pacco batterie, causando un danneggiamento seguito da un incendio: l\u2019auto aveva correttamente segnalato il problema, il guidatore aveva arrestato la vettura ed era sceso incolume ma la vettura era rimasta parzialmente danneggiata dall\u2019incendio.<\/p>\n