Визначення безпечних протипожежних відстаней під час пожежі Tesla model s на закритому паркінгу

Автор(и)

  • Андрій Федорович Гаврилюк Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, Україна https://orcid.org/0000-0002-8727-9950
  • Роман Святославович Яковчук Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, Україна https://orcid.org/0000-0001-5523-5569
  • Дмитро Олександрович Чалий Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, Україна https://orcid.org/0000-0002-7136-6582
  • Михайло Володимирович Лемішко Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, Україна https://orcid.org/0009-0007-5148-9394
  • Назарій Юрійович Тур Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, Україна https://orcid.org/0000-0002-0557-5351

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277999

Ключові слова:

протипожежна відстань на автопаркінгу, FDS моделювання пожежі Тesla Model 3, пожежа електромобіля

Анотація

У цьому дослідженні змодельовано пожежу електромобіля на прикладі Tesla Model S (США) на закритому паркінгу. Такі пожежі несуть підвищену небезпеку, через швидке поширення, наявність великої кількості транспортних засобів, виділення токсичних продуктів згоряння та сильного задимлення.  Власне швидке поширення пожежі на закритому паркінгу зумовлене необґрунтовано малими  відстанями між транспортними засобами. Таким чином визначення мінімальних протипожежних відстаней внаслідок пожежі електромобіля на закритому паркінгу на прикладі  Тesla Model 3 стало метою дослідження.

 Для цього проведений опис об’єктів та їх фізичних характеристик, задані вхідні параметри та параметри навколишнього середовища, а також сформована математична модель динаміки розвитку пожежі. Це дало змогу встановити мінімальну протипожежну відстань впродовж часу вільного розвитку 610 с, для пожежі електромобіля на закритому паркінгу, яка становить по флангу 10 м, а по фронту 6 м. Різниця протипожежних відстаней по флангу та фронту пояснюється конструктивними особливостями електромобіля. Тобто зі сторони флангу площа полум’я буде більшою, ніж зі сторони фронту електромобіля, що горить, а значить і потужність теплового випромінювання також. Власне потужність теплового випромінювання і є ключовим фактором, що впливає на протипожежні відстані.

Результати дослідження можуть бути використані при проєктуванні різного роду автопаркінгів, та безпечного розміщення у ньому транспортних засобів. Протипожежні відстані між автомобілями на закритих паркінгах можуть враховуватись страховими компаніями при оцінці ризиків пошкоджень автомобілів внаслідок пожеж. А також пожежно-рятувальними підрозділами, які залучаються для гасіння таких пожеж, для врахування, при забезпеченні безпеки рятувальників

Біографії авторів

Андрій Федорович Гаврилюк, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра цивільного захисту та комп’ютерного моделювання екогеофізичних процесів

Роман Святославович Яковчук, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра цивільного захисту та комп’ютерного моделювання екогеофізичних процесів

Дмитро Олександрович Чалий, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності

Кандидат технічних наук, доцент, проректор з навчально-наукової роботи

Михайло Володимирович Лемішко, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності

Аспірант

Кафедра цивільного захисту та комп’ютерного моделювання екогеофізичних процесів

Назарій Юрійович Тур, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності

Аспірант

Кафедра цивільного захисту та комп’ютерного моделювання екогеофізичних процесів

Посилання

  1. Wang, Y.-W., Shu, C.-M. (2022). Energy generation mechanisms for a Li-ion cell in case of thermal explosion: A review. Journal of Energy Storage, 55, 105501. doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105501
  2. Nitta, N., Wu, F., Lee, J. T., Yushin, G. (2015). Li-ion battery materials: present and future. Materials Today, 18 (5), 252–264. doi: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2014.10.040
  3. Yacoub Al Shdaifat, M., Zulkifli, R., Sopian, K., Adel Salih, A. (2022). Basics, properties, and thermal issues of EV battery and battery thermal management systems: Comprehensive review. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 237 (2-3), 295–311. https://doi.org/10.1177/09544070221079195 doi: https://doi.org/10.1177/09544070221079195
  4. Tesla Model S catches fire at supercharger station in Norway. Available at: https://www.extremetech.com/extreme/220237-tesla-model-s-catches-fire-at-supercharger-station-in-norway
  5. Kim, Y. H. How to resolve electric vehicle fires. National Fire Research Institute of Korea. Fire Protection News. Available at: https://www.fpn119.co.kr/171590
  6. Tesla Model S Catches Fire Near Seattle, No Injuries Reported (2013). Available at: https://www.autoblog.com/2013/10/02/tesla-model-s-fire/
  7. A New Energy Bus Crashed into a Guardrail and Caught Fire in Wanning, Fortunately Causing No Casualties (2020). Available at: http://hainan.sina.com.cn/news/hnyw/20201126/detailiiznctke3332328.shtml?from=hainan_ydph
  8. Schmidt, A., Oehler, D., Weber, A., Wetzel, T., Ivers-Tiffée, E. (2021). A multi scale multi domain model for large format lithium-ion batteries. Electrochimica Acta, 393, 139046. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.139046
  9. Chen, M., Sun, Q., Li, Y., Wu, K., Liu, B., Peng, P., Wang, Q. (2015). A Thermal Runaway Simulation on a Lithium Titanate Battery and the Battery Module. Energies, 8 (1), 490–500. doi: https://doi.org/10.3390/en8010490
  10. Wu, W., Xiao, X., Huang, X. (2012). The effect of battery design parameters on heat generation and utilization in a Li-ion cell. Electrochimica Acta, 83, 227–240. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.07.081
  11. Abada, S., Marlair, G., Lecocq, A., Petit, M., Sauvant-Moynot, V., Huet, F. (2016). Safety focused modeling of lithium-ion batteries: A review. Journal of Power Sources, 306, 178–192. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.11.100
  12. Anderson, J., Larsson, F., Andersson, P., Mellander, B.-E. (2015). Thermal modeling of fire propagation in lithium-ion batteries. In Proceedings of The 24th International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles (ESV). Gothenburg. Available at: https://www-esv.nhtsa.dot.gov/proceedings/24/files/24ESV-000073.PDF
  13. International Energy Agency. Global EV Outlook. Securing Supplies for an Electric Future. IIS 2380-S43. Available at: https://statistical.proquest.com/statisticalinsight/result/pqpresultpage.previewtitle?docType=PQSI&titleUri=/content/2022/2380-S43.xml
  14. Electric Vehicle Outlook. BloombergNEF. Available at: https://about.bnef.com/electric-vehicle-outlook/
  15. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). (2018). Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty. Available at: https://www.ipcc.ch/sr15/
  16. Tokarska, K. B., Gillett, N. P. (2018). Cumulative carbon emissions budgets consistent with 1.5 °C global warming. Nature Climate Change, 8 (4), 296–299. doi: https://doi.org/10.1038/s41558-018-0118-9
  17. Woodward, M., Walton, B., Hamilton, J. et al. (2020). Electric vehicles - setting a course for 2030. Available at: https://www2.deloitte.com/us/en/insights/focus/future-of-mobility/electric-vehicle-trends-2030.html
  18. Electric Surge: Carmakers’ Electric Car Plans across Europe 2019-2025. Available at: https://www.transportenvironment.org/discover/electric-surge-carmakers-electric-car-plans-across-europe-2019-2025/
  19. Gudym, V., Mykhalichko, B., Nazarovets, O., Gavryliuk, A. (2022). The effect of short circuits and flame temperature modes on the change in the microstructure of copper in automotive wiring. Engineering Failure Analysis, 136, 106198. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.106198
  20. Sun, P., Bisschop, R., Niu, H., Huang, X. (2020). A Review of Battery Fires in Electric Vehicles. Fire Technology, 56 (4), 1361–1410. doi: https://doi.org/10.1007/s10694-019-00944-3
  21. Cui, Y., Liu, J., Cong, B., Han, X., Yin, S. (2022). Characterization and assessment of fire evolution process of electric vehicles placed in parallel. Process Safety and Environmental Protection, 166, 524–534. doi: https://doi.org/10.1016/j.psep.2022.08.055
  22. Zhang, D., Huang, G., Li, H., Deng, Q., Gao, X. (2023). A Study of the Factors Influencing the Thermal Radiation Received by Pedestrians from the Electric Vehicle Fire in Roadside Parking Based on PHRR. Applied Sciences, 13 (1), 609. doi: https://doi.org/10.3390/app13010609
  23. Sturm, P., Fößleitner, P., Fruhwirt, D., Galler, R., Wenighofer, R., Heindl, S. F. et al. (2022). Fire tests with lithium-ion battery electric vehicles in road tunnels. Fire Safety Journal, 134, 103695. doi: https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2022.103695
  24. Brzezinska, D., Bryant, P. (2022). Performance-Based Analysis in Evaluation of Safety in Car Parks under Electric Vehicle Fire Conditions. Energies, 15 (2), 649. doi: https://doi.org/10.3390/en15020649
  25. Yan, X., Charlier, M., Gernay, T. (2022). Thermal response of steel framing members in open car park fires. Frontiers of Structural and Civil Engineering, 16 (9), 1071–1088. doi: https://doi.org/10.1007/s11709-022-0879-0
  26. Deckers, X., Haga, S., Tilley, N., Merci, B. (2013). Smoke control in case of fire in a large car park: CFD simulations of full-scale configurations. Fire Safety Journal, 57, 22–34. doi: https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2012.02.005
  27. Li, L., Liu, B., Zheng, W., Wu, X., Song, L., Dong, W. (2022). Investigation and numerical reconstruction of a full-scale electric bicycle fire experiment in high-rise residential building. Case Studies in Thermal Engineering, 37, 102304. doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102304
  28. Yao, H.-W., Lv, K.-F., Li, Y.-X., Zhang, J.-G., Lv, Z.-B., Wang, D. et al. (2022). Numerical Simulation of Fire in Underground Commercial Street. Computational Intelligence and Neuroscience, 2022, 1–9. doi: https://doi.org/10.1155/2022/4699471
  29. Krol, M., Krol, A. (2021). The Threats Related to Parking Electric Vehicle in Underground Car Parks. Lecture Notes in Networks and Systems, 72–81. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-91156-0_6
  30. Tesla says Model S fire in France was due to ‘electrical connection improperly tightened’ by a human instead of robots (2016). Available at: https://electrek.co/2016/09/09/tesla-fire-france-electrical-connection-improperly-tightened-human-robot/
  31. Toxic Gases from Fire in Electric Vehicles. RISE Rapport 2020:90. Available at: http://ri.diva-portal.org/smash/get/diva2:1522149/FULLTEXT01.pdf
  32. McGrattan, K. et al. (2009). Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical model. NIST Special Publication 1018-5, 94.
  33. Forney, G. P. (2008). Smokeview (Version 5): A Tool for Vizualizing Fire Dynamics Simulation Data Volume 1: User’s Guide. P. Forney. NIST Special Publication 1017-1, 142.
  34. McGrattan, K. et al. (2008). Fire Dynamics Simulator (Version 5) User’s Guide. NIST Special Publication 1019-5, 176
  35. Mallick, P. K. (2021). Thermoplastics and thermoplastic–matrix composites for lightweight automotive structures. Materials, Design and Manufacturing for Lightweight Vehicles, 187–228. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-818712-8.00005-7
  36. Feng, X., Ouyang, M., Liu, X., Lu, L., Xia, Y., He, X. (2018). Thermal runaway mechanism of lithium ion battery for electric vehicles: A review. Energy Storage Materials, 10, 246–267. doi: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2017.05.013
  37. Mao, B., Liu, C., Yang, K., Li, S., Liu, P., Zhang, M. et al. (2021). Thermal runaway and fire behaviors of a 300 Ah lithium ion battery with LiFePO4 as cathode. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 139, 110717. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110717
  38. Wang, C., Zhu, Y., Gao, F., Qi, C., Zhao, P., Meng, Q. et al. (2020).Thermal runaway behavior and features of LiFePO 4/graphite aged batteries under overcharge. International Journal of Energy Research, 44 (7), 5477–5487. doi: https://doi.org/10.1002/er.5298
  39. Gavryliuk, A. F., Kushnir, A. P. (2022). Analysis of fire danger of electric vehicles according to thermal stability of powerful lithium battery. Fire Safety, 40, 31–39. doi: https://doi.org/10.32447/20786662.40.2022.04
  40. Kang, S., Kwon, M., Yoon Choi, J., Choi, S. (2023). Full-scale fire testing of battery electric vehicles. Applied Energy, 332, 120497. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.120497
  41. Safety Standard for Electric and Hybrid Vehicle Propulsion Battery Systems Utilizing Lithium-based Rechargeable Cells. doi: https://doi.org/10.4271/j2929_201302
Визначення безпечних протипожежних відстаней під час пожежі Tesla model s на закритому паркінгу

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-04-29

Як цитувати

Гаврилюк, А. Ф., Яковчук, Р. С., Чалий, Д. О., Лемішко, М. В., & Тур, Н. Ю. (2023). Визначення безпечних протипожежних відстаней під час пожежі Tesla model s на закритому паркінгу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(10 (122), 39–46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277999

Номер

Том 2 № 10 (122) (2023): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Andrii Gavryliuk, Roman Yakovchuk, Dmytro Chalyy, Mykhailo Lemishko, Nazarii Tur

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.