Elektromobilität und Tunnelsicherheit - Gefährdungen durch Elektrofahrzeugbrände

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2016/221
• Projekttitel Englisch: Electric mobility and road tunnel safety - hazards of electric vehicle fires

Schlüsselwörter (Deutsch)

Elektrofahrzeuge, Batterien, Brandeigenschaften, Experimentelle Messungen, Brandgefährdungen, Tunnelsicherheit

Schlüsselwörter (Englisch)

electric vehicles, batteries, fire characteristics, experimental measurements, fire hazards, tunnel safety

Kurzbeschreibung (Deutsch)

*AUSGANGSLAGE*
Auf Grund der technischen Entwicklung und der gezielten Förderung zur Emissionsverminderung ist mit einem deutlich steigenden Anteil von Elektro- und Hybridfahrzeugen vor allem im motorisierten Individualverkehr zu rechnen. Diese Fahrzeugtypen haben ihre Energie in unterschiedlichen Variationen gespeichert (u.a. Batterien, Brennstoffzellen, Kraftstofftank etc.). Sie sind ebenfalls mit Brand- und Explosionsgefahren verbunden, was in Strassentunneln zu einem erhöhten Sicherheitsrisiko für die Tunnelnutzer führen kann. Das genaue Brandverhalten eines Elektrofahrzeuges sowie dessen Brandauswirkungen auf den Betrieb von Strassentunneln sind zurzeit noch nicht geklärt.
*VORGEHEN*
Zu Beginn der Studie wird der aktuelle Stand der Forschung mit detaillierten Literaturauswertungen ermittelt und zusammengefasst. In weiteren Schritten werden dann in enger Zusammenarbeit mit Experten aus Industrie, Wissenschaft und anderen Interessensvertretern (Bsp. Mobilitätsakademie, Rettungsorganisationen etc.) die Brandgefährdungsunterschiede eines Elektrofahrzeuges und eines konventionellen Fahrzeuges experimentell untersucht. Für das wissenschaftliche Brandexperiment wurde bereits eine Kollaboration mit der VersuchsStollen Hagerbach AG sowie dem französischen Tunnelforschungszentrum CETU sichergestellt. In spezifischen Brandversuchen werden Temperatur, Brennwert, Wärmefluss und Gasfreisetzung sowie zusätzliche Aspekte wie Explosivität und Löschbarkeit von Elektrofahrzeugbränden in Strassentunneln analysiert. Die Ergebnisse werden schliesslich in Bezug zu konventionellen Fahrzeugbränden gestellt und dokumentiert, sodass eine fundierte Aussage über die neuen Brandgefährdungen durch Elektrofahrzeuge in Strassentunneln getätigt werden kann.

Kurzbeschreibung (Englisch)

*SITUATION*
Through technical progress and current political endeavours it may be assumed that the percentage of electric and hybrid vehicles is rising in the near future. Such new types of vehicles have their energy stored in different variations (e.g. batteries, fuel cells, motor fuel etc.). They are also prone to fire and explosion hazards, which in road tunnels can lead to an increased safety risk for its users. The fire characteristics of an electric vehicle fire as well as the consequences for future road tunnel operations are currently still unknown.

*METHOD*
At first, the actual state of knowledge will be ascertained through specific literature researches and existing spheres of action between electric mobility and tunnel safety will be recapitulated. In further steps, a specific fire experiment will be conducted in order to scientifically determine the differences between an electric and an internal combustion engine vehicle. For this reason we already have ensured a collaboration with VersuchsStollen Hagerbach AG and the french tunnel research centre CETU. Together with experts out of industries, sciences and other stakeholders (e.g. mobility academy, fire fighting organisations etc.) adequate test scenarios will be defined. By means of this experiment, temperatures, heat of combustion, heat release rates and emitted gases of electric vehicle fires will be examined and documented; further aspects such as explosivity and fire extinguishing methods are taken into consideration as well. After analysing the findings with respect to conventional vehicle fires, a well-founded conclusion can be drawn, whether electric vehicle fires pose new fire hazards in road tunnels and if measures for future road tunnel operations are needed to approach the changing hazards accordingly.

Projektziele (Deutsch)

Mit diesem Forschungsprojekt ist zu untersuchen, ob sich in Strassentunneln durch den zukünftig steigenden Anteil von Elektro- und Hybridfahrzeugen aufgrund der unterschiedlichen Antriebsformen eine veränderte Gefahrensituation ergibt. Im Kern sind dazu die Charakteristiken sowie die Effekte eines typischen Elektrofahrzeugbrandes in einem Strassentunnel systematisch zu erforschen und zu beschreiben. Die folgenden Ziele sind mit dem vorgeschlagenen Forschungsprojekt zu erreichen:
1. Wissenschaftliche Analyse des Verlaufs eines Elektrofahrzeugbrandes in einem Strassentunnel, mindestens bzgl. Temperatur, Brennwert, Wärmefluss und Gasfreisetzung. Zusätzliche Aspekte wie Explosivität und Löschbarkeit sind zu prüfen.
2. Aufzeigen der tunnelspezifischen Gefährdungsunterschiede eines Elektrofahrzeugbrandes und einem Fahrzeugbrand mit konventionellen Verbrennungsmotor
3. Skizzierung der erwarteten risikobezogenen Auswirkungen auf den zukünftigen Betrieb von Strassentunneln

Projektziele (Englisch)

This research project tries to establish whether the rising percentage of electric and hybrid vehicles leads to new fire hazards in road tunnels. The fire characteristics as well as the effects of a typical electric vehicle fire in a road tunnel are to be studied and described systematically. The following goals are to be achieved:
1. Scientific analysis of an electric vehicle fire in a road tunnel with respect to temperature, heat of combustion, heat release rate and emitted gases. Additional aspects such as explosivity and fire extinguishing methods are to be considered as well.
2. Comparison of the fire consequences of an electric vehicle and a conventional internal combustion engine vehicle
3. Illustration of expected risk based consequences for future tunnel operations

Berichtsnummer (Deutsch)

1630