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Meilleures pratiques pour la sécurité du transport des véhicules électriques
Traduction libre d'un document de l'International Union of Marine Insurance (IUMI) par le Cdt Marc Prébot

  1. Introduction
  2. Compte tenu du besoin urgent de décarboner tous les modes de transport, le nombre de véhicules à énergie nouvelle a augmenté. L'Association européenne des constructeurs automobiles (ACEA) a recueilli des données sur l'immatriculation des voitures particulières dans l'UE par type de carburant, qui montrent une croissance significative des véhicules à carburant de remplacement (VFR) enregistrés au cours des dernières années (figure 1). Les véhicules électriques devraient égaler les ventes de véhicules à moteur à combustion interne (ICE) d'ici 2030 et les dépasser d'ici 2040. (1)

    Plusieurs idées fausses concernant les feux de véhicules électriques à batterie circulent publiquement et conduisent à l'incertitude. Les incendies dans les véhicules électriques à batterie ne sont pas plus dangereux que les incendies dans les véhicules conventionnels et ne sont actuellement pas plus fréquents (2). Toutefois, il convient de tenir compte des caractéristiques spécifiques des incendies dans les véhicules électriques à batterie pour la formation et les interventions.


Fig. 1 : Voitures neuves dans l'UE par carburant

    Le présent document met l'accent sur les risques et les possibilités de diminution des risques liés au transport de véhicules électriques sur deux types de navires différents, à savoir les transporteurs fret de voitures et de camions et les navires roro/ropax. Les voitures hybrides et les autres véhicules à carburant de remplacement ne sont pas pris en compte, car la plus grande part des véhicules à énergie nouvelle sont des véhicules électriques. La proportion d'autres VFI dans le parc automobile mondial est actuellement limitée et ne devrait pas augmenter de manière significative dans un avenir proche.

    (1) Livre blanc sur l'avenir de la voiture électrique, logiciel Siemens Digital Industries
    (2) Projet EU Lashfire : https://lashfire.eu/media/2022/09/2022-08_Facts_and_Myths.pdf

  1. Véhicule électrique : renseignements techniques
  2. Dans cette section, la configuration des batteries intégrées dans les véhicules électriques est décrite pour fournir une compréhension technique. Cette section examine également certaines des préoccupations soulevées à l'égard des véhicules électriques.

    Information technique
    Les véhicules électriques sont généralement équipés d'une batterie de traction lithium-ion qui est capsulée et blindée par la carrosserie du véhicule (3). Le procédé chimique qui produit l'électricité qui peut être utilisée pour la propulsion du véhicule électrique se déroule dans les batteries. Le système de batterie est généralement placé dans le plancher du véhicule ou dans un châssis à l'intérieur duquel il est protégé contre les dommages par un cadre anti-crash.

    Les véhicules électriques disposent de systèmes de sécurité poussés qui coupent automatiquement l'alimentation et isolent la batterie lorsqu'une collision ou un court-circuit est détecté. Les systèmes intégrés de gestion des batteries (BMS) constituent une caractéristique de sécurité importante des batteries électriques. Le BMS surveille et contrôle la batterie et est un facteur crucial pour assurer la sécurité des véhicules électriques. Il protège à la fois l'utilisateur et la batterie en s'assurant que la cellule fonctionne dans des paramètres de fonctionnement sûrs. Il surveille l'état d'une cellule représentée par des paramètres tels que :
    • Tension - indique la tension totale d'une cellule, la tension combinée de la batterie, les tensions maximum et minimum de la cellule.
    • Température - affiche la température moyenne de la cellule, les températures d'admission et de sortie du liquide de refroidissement et la température globale de la batterie.
    • L'état de charge de la cellule pour montrer le niveau de charge de la batterie.
    • L'état de santé de la cellule - montre la capacité restante de la batterie en pourcentage de la capacité d'origine.
    • L'état de puissance de la cellule - montre la quantité de puissance disponible pour une certaine durée compte tenu de l'utilisation en cours, de la température et d'autres facteurs.
    • L'état de sécurité de la cellule - fixé en surveillant tous les paramètres et en déterminant si l'utilisation de la cellule présente un danger. (4)

    La validation technique et les tests de sécurité sont adaptés au modèle des batteries par les fabricants respectifs et sont généralement inhérents aux processus de production.
    (3) Essai de l'efficacité d'un système d'extinction à base d'eau fixe par rapport à un incendie de batterie lithium-ion dans un véhicule, MSC 107/INF.5 (Interferry), mars 2023
    (4) Système de gestion des batteries dans les véhicules électriques, Cient (mars 2022)
    Etat de charge (SoC)
    L'état de charge (SoC) est le niveau de charge d'une cellule électrique ou d'une batterie par rapport à la capacité totale de la cellule ou de la batterie. Il a été démontré que les batteries à haute teneur en soufre subissent des réactions plus violentes pendant l'emballement thermique. Les essais ont montré que les cellules à SoC élevé produisent des taux de dégagement de chaleur plus élevés, des températures maximales et des concentrations de gaz inflammables et toxiques lors d'événements thermiques sur piste. Cependant, bien que le SoC affecte la croissance et la libération de chaleur maximale, il n'affecte pas la libération de chaleur totale.
    Emballement thermique
    Malgré cette conception intrinsèquement sûre, un emballement thermique peut se produire si une cellule est détériorée, par exemple par la chaleur, des dommages mécaniques ou une surcharge. L'emballement thermique peut également se produire à la suite d'une erreur de fabrication de cellule ou de batterie.

    Lorsque l'emballement thermique se produit, la cellule subit une réaction chimique instable qui est difficile à maîtriser. À un moment donné, la structure s'effondre et les électrodes se touchent, provoquant un court-circuit interne et des masses de chaleur, amenant la cellule à des températures toujours plus élevées et générant des gaz toxiques et inflammables. L'augmentation de la température des cellules se poursuivra jusqu'à ce que la hausse de température dépasse la chaleur qui peut être dégagée à la construction de la cellule. Cette chaleur libérée augmentera alors et commencera à affecter d'autres cellules de batterie à proximité. Lorsque la production de chaleur devient autonome - la chaleur libère de l'énergie et l'énergie libère à son tour plus de chaleur - la surchauffe se propage de cellule en cellule et la batterie est en emballement thermique.

    Les normes de sécurité élevées intégrées dans les batteries de traction EV, y compris les boîtiers solides et le BMS, rendent la probabilité d'endommagement d'une batterie EV et d'un emballement thermique extrêmement faible. Mais pour cela, l'efficacité du SGB intégré aux VE est particulièrement importante. Ces systèmes de sécurité empêchent les cellules de la batterie de se charger et de se charger, et empêchent ainsi l'emballement thermique. Il est important de noter que les BMS ne sont pas incorporés dans les véhicules de plus petite capacité et moins sophistiqués tels que les vélos électriques ou les scooters.
    Probabilité d'incendie dans les véhicules électriques
    On dit souvent que les véhicules électriques prennent feu plus souvent que les véhicules à moteur à combustion interne (VEPC). Cependant, au fur et à mesure que les statistiques continuent d'être recueillies, il est estimé actuellement qu'en général, il y a moins d'incendies causés par les véhicules électriques que ceux causés par les véhicules conventionnels lorsqu'ils sont conduits sur la même distance. Les statistiques actuelles de Sweden (5) montrent que la probabilité d'un incendie de véhicule électrique est inférieure à celle d'un incendie dans un ICEV par rapport au nombre total de véhicules.
    Intensité du feu
    On a souvent dit que les incendies de véhicules électriques étaient plus intenses que les incendies d'ICEV. À cet égard, les taux d'élévation de chaleur (HRR) dans les tests de feu à grande échelle effectués ces dernières années avec des véhicules modernes, à la fois les VEEC et les VE, ont été revus. Les données compilées ont montré une différence mineure dans l'énergie totale libérée pendant l'incendie (dégagement de chaleur total) entre les VEEC et les VE (6). Dans ce contexte, il est important de souligner que la SoC affecte la croissance et la récupération de la chaleur de pointe, mais il n'augmente pas la chaleur totale dégagée, comme l'indique le graphique suivant :


    Graphique : « Water Spray Fire Suppression Tests Comparing Gasoline-Fuelled and Battery Electric Vehicles » publié dans Fire Technology, août 2023 (7)
    (5) « Sécurité incendie des véhicules électriques dans les espaces clos », Hynynen, Quant, Pramanik, Olofsson, Zhen Li, Arvidson, Andersson, Mars 2023
    (6) Projet EU Lashfire : https://lashfire.eu/media/2022/09/2022-08_Facts_and_Myths.pdf
    (7) Essais d'extinction d'incendie au jet d'eau comparant les véhicules électriques à essence et à batterie, technologie d'incendie, août 2023 : https://link.springer.com/article/10.1007/s10694-023-01473-w

    Malgré le risque d'emballement thermique, des études menées par l'Institut danois de technologie du feu et de la sécurité et la NFPA ont montré que les incendies de véhicules électriques, une fois établis, sont en grande partie alimentés par la carrosserie et les pièces intérieures en plastique et que la charge d'incendie est similaire à celle des véhicules à moteur à combustion interne (ICE) (8). 20% de la charge de feu, indépendamment de sa méthode de propagation, provient de la source d'énergie et environ 80 % restants proviennent des matériaux et de l'intérieur du véhicule. Bien que ce dernier soit largement comparable pour tous les véhicules, la part plus faible liée à la technologie de propulsion a un impact assez limité sur la façon de lutter contre l'incendie, comme montré en bassin avec des feux provenant de l'essence et la mise à feu de véhicules électriques.
    Lutte contre l'incendie
    On dit souvent que les incendies de VE sont impossibles à éteindre. Un emballement thermique dans une batterie lithium-ion est en effet difficile à éteindre à moins que les agents de lutte contre l'incendie ne soient injectés directement dans la batterie pour permettre un refroidissement efficace. Si un incendie se déclare dans un véhicule électrique (mais aussi dans un véhicule thermique), les systèmes de détection, vérification/confirmation, et extinction précoces des incendies et du refroidissement à proximité sont des mesures essentielles pour éviter la propagation du feu à la batterie et aux véhicules adjacents.

    Une particularité des VE est le risque de ré-inflammation qui tend à être plus élevé et pendant une période plus longue que pour les VEPC. Des mesures de précaution doivent donc être prises pour éviter que la batterie de propulsion ne se rallume pendant une période prolongée après l'extinction d'un incendie.

    (8) « Dispositifs de sécurité incendie dans les garages, stockage des batteries lithium-ion et des batteries pour les systèmes photo-voltaiques dans les bâtiments », DBI (Danish Fire and Safety Institute) et TI (Danish Oechnological Institute), 2022, et « nouveaux dangers liés aux véhicules dans les structures de stationnement et transporteurs de voitures », fondation de Recherche NFPA, 2020.
    Gaz toxiques
    Un autre aspect est lié aux gaz provenant des feux de véhicules électriques qui sont perçus comme étant extrêmement toxiques. Des gaz fluorés hautement toxiques sont en effet émis par les feux de batteries lithium-ion. Dans ce contexte, il est toutefois important de considérer que les gaz de combustion de tous les types d'incendies de véhicules sont hautement toxiques et peuvent provoquer une incapacité. Le monoxyde de carbone et le cyanure d'hydrogène sont des causes courantes de décès lorsque de la fumée a été inhalée dans un incendie. Il est d'une importance cruciale pour tous les incendies, quelle que soit la source d'énergie du véhicule, de rester à l'écart du panache de fumée et de porter un équipement de protection individuelle adéquat face à un véhicule en feu (9).

  3. Différences entre PCTCs et RoRo/RoPax
  4. Les transporteurs de voitures et de camions (PCTC) et les navires roro/ropax présentent des différences significatives dans leur conception, de sorte que de nombreuses mesures de sécurité, options de contrôle des risques et réponses aux incidents sont différentes sur ces types de navires. Cette section examinera les principales différences.

    Navires rouliers (roro) et navires de type ropax
    Le navire roulier (roro) a été défini dans les modifications apportées en novembre 1995 au chapitre II- 1 de la Convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer (SOLAS), 1974 comme « un navire à passagers avec des soutes rouliers ou des espaces de catégorie spéciale ». Ils sont conçus pour transporter des marchandises à roues telles que des voitures, des motos, des camions ou des bus qui sont conduits sur et hors du navire sur leurs propres roues. Les navires Roro et Ropax ont des rampes d'accès soit à terre soit à bord qui permettent aux véhicules de monter et de descendre du navire au port.

    Les espaces Roro sont classés comme des ponts ouverts, fermés ou exposés aux intempéries. Un espace roro ouvert est généralement un espace avec plus de 10% d'ouvertures dans les bordés. Un espace roro est défini comme un espace fermé s'il ne s'agit pas d'un pont ouvert ou d'un pont exposé. Les grandes ouvertures sur les ponts semi-ouverts et ouverts des navires à passagers roro rendent la lutte contre les incendies difficile en raison de la circulation de l'air. Un feu sur un pont ouvert pourrait se développer considérablement tandis que les feux dans les espaces avec des ouvertures plus petites sont limités par l'oxygène disponible.
    Les cargaisons qu'ils transportent constituent un défi particulier pour les navires Ropax. Les véhicules électriques comme les voitures, les autobus et les engins de travaux publics sont souvent usagés et peuvent avoir des dommages cachés. Il est difficile de vérifier visuellement dans les terminaux quelles unités sont sûres pour le transport et lesquelles ne le sont pas.

    Une particularité des navires ropax est l'intérêt croissant des passagers pour avoir la possibilité de charger des véhicules électriques à bord. Dans ce contexte, il est important de noter que les stations de recharge et les câbles utilisés doivent être approuvés par les sociétés de classification et que les câbles de recharge doivent être connectés par l'équipage du navire. L'EMSA a publié des lignes directrices sur le chargement des véhicules automobiles à carburants de remplacement dans les espaces rouliers (10). Celles-ci comprennent une section sur la façon dont l'embarquement à bord peut se dérouler en toute sécurité.
    Transporteurs de voitures et camions (PCTCs)
    Les transporteurs de voitures et de camions (PCTCs) sont des navires spécialement conçus pour le transport de différents types de marchandises roulantes, p. ex., les voitures et les camions de tourisme neufs et usagés, les engins lourds de travaux publics et autres colis lourds.

    Les PCTCs sont généralement configurés avec 10 à 13 ponts pour le chargement de différents types de véhicules. La hauteur entre les ponts peut être ajustée en fonction des types de véhicules transportés. La hauteur des ponts des véhicules est extrêmement faible pour réduire la perte d'espace de cargaison. Les ponts réglables optimisent davantage l'espace de cargaison. Les véhicules sont chargés avec très peu d'espace entre eux. Cela empêche l'accès rapide à des voitures spécifiques.

    Un défi particulier associé aux PCTCs concerne l'incendie, car les systèmes d'extinction par CO2 ne peuvent pas être utilisés. Lorsque les portes intérieures et les rampes arrière/latérales sont ouvertes pendant les opérations de chargement, le CO2 ne peut pas être maintenu dans le navire. Les systèmes d'extinction à base de mousse sont moins efficaces en raison du flux d'air irrégulier qui empêche même la propagation de la mousse. En raison de leur construction, les rampes ne peuvent pas être fermées rapidement. Les équipes externes de lutte contre les incendies ne connaissent pas bien la conception des navires et ne sont pas formées pour combattre les incendies dans de tels environnements.

    (9) « Projet de l’UE Lashfire » : https://lashfire.eu/media/2022/09/2022-08 Faits et mythes
    (10) Guide sur le chargement d'AFVs dans les espaces rouliers, EMSA, May 2022
    https://emsa.europa.eu/publications/reports/item/4729-guidance-on-the-carriage-of-afvs-in-ro-rospaces.html

  5. Recommandations et meilleures pratiques
  6. Opérations et conditions d'embarquement des véhicules
    À la lumière des systèmes de sécurité intégrés aux véhicules électriques, les voitures neuves présentent un risque moindre par rapport aux véhicules d'occasion. Il n'existe actuellement aucun cas documenté de véhicules électriques neufs provoquant un incendie à bord. En revanche, les voitures d'occasion peuvent avoir eu des accidents causant des dommages mécaniques qui peuvent avoir un impact négatif sur l'intégrité de la batterie.
    • Roros et PCTCs : Une politique claire devrait exister sur la cargaison qui est acceptée ou refusée dans les espaces roro. Les véhicules doivent être contrôlés et les véhicules usagés/d'occasion en particulier doivent être soigneusement vérifiés avant d'être autorisés à bord. Si l'on soupçonne que la batterie d'un véhicule électrique est endommagée ou défectueuse, elle ne doit être autorisée que si la batterie est retirée et si elle ne présente pas de fuites. Les dispositions spéciales 961 et 962 de l'IMDG traitent des exigences relatives aux véhicules qui sont transportés à bord d'un navire de transport.
    Chargement des batteries à bord
    • Roros : le chargement à bord des navires rouliers à passagers peut être autorisée si l'opérateur effectue une évaluation complète des risques et approuve et met en oeuvre des mesures appropriées de contrôle des risques. La recherche indique que la recharge d'un véhicule électrique à bord est l'option la plus sûre, car les mécanismes de sécurité intégrés sont activés lors de la recharge. Comme mentionné ci-dessus, des informations concernant la recharge sécurisée à bord sont disponibles dans le guide EMSA sur le transport des AFV dans les espaces RO-RO.
    • PCT : Les PCT ne sont pas équipés de bornes de recharge.

    Détection, confirmation et vérification
    • Roros et PCT : La détection et la vérification/confirmation d'un incendie sont essentielles au succès des opérations de lutte contre les incendies. Ces deux étapes ne doivent pas être considérées comme distinctes, mais comme une seule étape. Le temps entre la détection et la confirmation/vérification doit être réduit au minimum. L'installation de technologies qui améliorent la détection précoce est donc prise en charge pour ces types de navires. Les options incluent des systèmes de détection de gaz, des caméras d'imagerie thermique et des systèmes « toute puissance ».

    Lutte contre l'incendie
    • Roros : Le projet LASHFIRE de l'UE a montré que les systèmes d'arrosage sont efficaces pour lutter contre les incendies à bord des navires roro et ropax. Les essais à grande échelle montrent qu'un système de trempage a le même impact sur le feu quelle que soit la source du feu (véhicule thermique ou électrique). Les systèmes Drencher sont donc et contrôler les incendies de véhicules électriques.
      Cela se reflète dans les exigences révisées élaborées par le Sous-comité de l'OMI sur les systèmes et l'équipement des navires (SSE). Les modifications apportées à SOLAS et au Code des systèmes de sécurité incendie (FSS) s'appliqueront principalement aux nouveaux navires à passagers et comprendront, entre autres, des exigences relatives à un système fixe de détection et d'alarme incendie pour la zone du pont exposé destinée au transport de véhicules; un système de surveillance vidéo efficace; et un système fixe d'extinction d'incendie à base d'eau, avec des moniteurs à installer pour couvrir les ponts exposés destinés au transport de véhicules.
    • PCTCs : les systèmes d'extinction au CO2 s'ils sont appliqués rapidement après la détection et la vérification/confirmation d'un incendie ont fonctionné avec succès pour lutter contre les incendies à bord des PCTCs. Pour améliorer encore l'utilité, la capacité en CO2 devrait être doublée à bord des PCTCs. Des projets de recherche sont en cours pour évaluer méthodiquement l'efficacité des systèmes d'extinction au CO2.
    • PCTCs : les recherches indiquent que, bien que les systèmes d'extinction d'incendie à mousse à haute expansion n'aient pas été en mesure d'arrêter l'emballement thermique (comme tout autre système fixe), ils ont entravé l'inflammation des gaz inflammables, y compris l'électrolyte gazeux des batteries. Le système empêchait efficacement la transmission de chaleur d'un véhicule en feu tant qu'il était submergé dans la mousse. Cela suggère l'efficacité potentielle des systèmes d'extinction d'incendie à mousse à forte expansion (11)
    • PCTCs : la détection précoce, la confirmation/vérification et un temps de réponse court sont essentiels pour combattre un incendie avec succès. Les systèmes fixes de lutte contre les incendies devraient être utilisés en premier lieu par l'équipage plutôt qu'une intervention humaine.

    Approche globale
    Conception, ressources, équipement et circonstances différents doivent être pris en considération pour chaque navire. L'évaluation des risques et les tactiques individuelles sont essentielles pour assurer une intervention efficace en cas d'incendie à bord.

    (11) SSE 9/INF.4 "Essai expérimental sur les feux de véhicules alimentés par des batteries au lithium-ion avec un système d'extinction à mousse à expansion élevée à l'air extérieur" soumis par le Japon
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