En Tesla Model S 2014-modell ble totalskadd etter at den tok fyr under lading på en hurtigladestasjon på Brokelandsheia i Gjerstad kommune i Aust-Agder fredag. (Bilde: iGjerstad.no/NTB Scanpix)

Brann i elbiler

Dette bør du vite om brann i elbiler

Risiko, forebygging og tiltak når ulykken skjer.

Første nyttårsdag brant en 2014-modell Tesla Model S ved Teslas hurtigladestasjon på Brokelandsheia på Sørlandet.

Det er ikke kjent hva brannårsaken er, og dermed for tidlig å anta at batteriet var utløsende.

Statens havarikommisjon skal granske brannårsaken, og vurdere sikkerhetsrisikoen og faren for at en lignende brann kan oppstå på nytt. Tesla undersøker også brannen.

Video av den brennende Teslaen viser en liten utblåsning, som kan skyldes at batteriet etterhvert tok fyr.

Mange bilbranner hvert år

Det brenner mange biler hvert år i Norge. Avhengig av hvem man spør, er tallet mellom 600 og 3500 branner i året. Mens statistikk fra Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (DSB) antyder 610 branner i 2014, viser tall fra forsikringsselskapene at det brenner omtrent 3500 ganger i året.

Forskjellen handler om at DSBs tall er meldt inn fra Brannvesenet, altså antall utrykninger til bilbranner, mens forsikringsbransjen oppgir tall for innmeldte branner.

Verken DSB eller Finans Norge, som fører statistikk over bilbranner, kan gi svært konkrete tall for hvor mange elbiler som brenner hvert år.

Elbilforeningen har imidlertid fått tall fra DSB som tyder på at andelen var 0,86 prosent i 2013, ingen i 2014, og basert på foreløpige tall 0,28 prosent i 2015. Disse tallene sier imidlertid ingenting om alderen på kjøretøyene eller årsak til brannene.

Utvalget er også lite, og tallet for elbiler gjelder kun i de tilfellene det er meldt inn at det er snakk om en elbil. Det er mange usikkerhetsmomenter rundt disse tallene.

Den totale andelen elbiler i personbilbilparken er et sted rundt tre prosent, basert på antall registrerte personbiler pr 31. desember 2014, og antallet elbiler registrert i dag.

Uansett hva årsaken til den nylige Tesla-brannen var, er brann i elbiler en utfordring på grunn av såkalt «thermal runaway».

Thermal runaway

Thermal runaway vil si at et batteri på grunn av en ytre eller indre påvirkning varmes opp. Om varmen ikke kan avgis effektivt, vil det skape en kjedereaksjon hvor temperaturen fortsetter å øke, og i enkelte tilfeller kan cellen ta fyr.

Situasjonen kan påvirke omkringliggende celler, og skape en kjedereaksjon.

I batterier er litiumionebatterier spesielt utsatt for dette. Elektrolytten i disse batteriene er i seg selv brennbar, så en situasjon hvor brannen ikke kan kontrolleres, kan oppstå.

Om et batteri begynner å brenne, må det kjøles ned med store mengder vann for å hindre at reaksjonen fortsetter.

Større sannsynlighet på Tesla

Dette gjelder for alle moderne elbiler, som bruker litiumionebatterier.

Teslas batteripakker skiller seg imidlertid fra en del andre batteripakker ved at de består av 18650-celler. Disse er sylindriske, og måler 18 x 65 millimeter, og batteripakken består av mange tusen slike celler.

En kan se for seg at en slik celle som kommer ut av kontroll, fort kan skape en kjedereaksjon.

Sannsynligheten for thermal runaway er større i et Tesla-batteri sammenlignet med for eksempel et Leaf-batteri. Likevel kan Teslas konfigurasjon ha fordeler andre konfigurasjoner ikke har.

Batteripakken til Tesla Model S består av flere tusen individuelle 18650-celler. Wikimedia Commons

Oppstår lettere reaksjoner ved høy temperatur

En feil i én av cellene kan gi mindre konsekvenser sammenlignet med batteripakker med større celler.

Samtidig øker sannsynligheten for at feil kan oppstå med Teslas konfigurasjon, forteller seniorforsker ved Sintef Materialer og kjemi, Magnus Skinlo Thomassen, som driver forskning på blant annet litiumionebatterier.

– Risiko er sannsynlighet og konsekvens. Teslas batteripakker har høyere sannsynlighet for thermal runaway på grunn av materialene som brukes på katoden. Det er høyere spenning, og det oppstår derfor lettere reaksjoner ved høy varmeutvikling, sier Thomassen.

Mange sikkerhetsmekanismer på plass

Han legger til at Tesla er klar over dette, og derfor har bygget inn mange sikkerhetssystemer som blant annet overvåker temperatur i cellene. Cellene er også dekket med materiale som kan oppta varme, og batteripakken har aktiv kjøling for å holde temperaturen nede.

I tillegg har batterier som brukes i elbiler en del passive sikkerhetsmekanismer. Det kan brukes materialer som mister sin ledningsevne om de kommer over en viss temperatur, slik at cellen automatisk isoleres. Det brukes også separatorer som smelter, og isolerer elektrodene fra hverandre.

På toppen kommer batteriovervåkningssystemet i elbilene, som vil avslutte lading eller kutte strømmen til fremdriftsmotoren, eller slutte å trekke strøm fra en celle, dersom det oppdages unormale temperaturer eller spenninger.

En annen risiko er ytre påvirkning. Høy temperatur fra en ekstern varmekilde, eller mekanisk skade ved kollisjon, kan i seg selv forårsake thermal runaway i litiumionebatterier.

Varme fra brann kan ha fått batteriet på Model S-en som tok fyr på Sørlandet til å brenne. Om varmen tilføres eksternt eller internt har ingen betydning for om det kan oppstå thermal runaway.

Volvo kan ikke få understreket nok ganger at de også på elbiler setter sikkerheten øverst.
Mekaniske skader etter kollisjon kan føre til thermal runaway, hvor batteriet begynner å brenne. Bildet viser en Volvo C30 elbil i kollisjonstest. Volvo
Et eksempel på thermal runaway etter mekanisk skade er kollisjonen mellom en VW e-Up og et tog på Østfoldbanen for en måned siden. Det tok en stund fra kollisjonen til bilen begynte å brenne.

– Et batteri kan godt begynne å brenne dager etter en skade. Derfor er det viktig å være klar over dette, og at biler involvert i kollisjoner ikke må parkeres innendørs, sier Thomassen.

Elbiler brenner neppe oftere

Jostein Ween Grav, sjefsingeniør elektriske anlegg i DSB sier at de ikke har grunn til å si at elbiler brenner oftere enn fossilbiler, men at det er viktig for dem å være i forkant av utviklingen.

Ween Grav antar at elbiler og hybrider står for rundt fire prosent av den totale bilparken.

– I tillegg er elbilparken ganske ny – kanskje i gjennomsnitt to til tre år gammel. PKK (EU-kontroll, red. anm.) starter som kjent ikke før en bil er fire år eller eldre. Det er derfor grunn til å anta at nyere elbiler er relativt sikre. Utfordringene kommer kanskje når elbilene når en alder av fem til sju år. Det kan derfor antas at vi må være forbedret på utfordringer når elbilparken begynner å «likne» fossilbilparken, sier Ween Grav i en e-post til Teknisk Ukeblad.

At batterier har begrenset levetid kan på sikt vise seg å bli en utfordring, tror han. Spesielt når eldre elbiler selges og batterier byttes ut kan det bli en utfordring å følge med på utviklingen.

Færrest branner i hybridbiler

Informasjonssef i If, Jon Berge, har undersøkt hvor ofte elbiler som er forsikret hos dem, brenner sammenlignet med andre biler.

– Det finnes noen små forskjeller mellom de forskjellige bilkategoriene, men brannfrekvensen er så lav at det ikke er noen signifikant forskjell mellom elbiler og andre biler. Om du deler det inn i bensin, diesel, elbil og hybrid, er hybrid den bilen som brenner minst når vi ser på 0 til 3 år gamle biler. Men det varierer mellom 0,02 og 0,035 prosent. Det er ekstremt lite, så det er ikke så stor forskjell, sier Berge.

If forsikrer nesten hver fjerde bil i Norge totalt, og tallet for elbiler er omtrent det samme. Det er i skrivende stund registrert 78.406 kjøretøy på EL-skilt, noe som betyr at If forsikrer omtrent 19.000 elbiler.

– Elbilbranner er vanskelige å slukke, men det er ikke et kjempeproblem. Men jo flere elbiler det blir, jo viktigere blir dette temaet. Vi følger det tett, siden vi får stadig flere elbiler inn i porteføljen, sier Berge.

Denne paraden med elbiler fra 2008 var en helt annen enn det det er i dag på Youngstorget.
Det kan tenkes at eldre elbiler kan ha en høyere brannforekomst, men datagrunnlaget er svært lite, og det er vanskelig å fastslå. Zero
If så en viss økning i branner når de så på eldre elbiler, fra fire år og eldre. Det viste seg imidlertid å være svært få biler, og stort sett bare Think. Dermed kan de heller ikke si at eldre elbiler brenner oftere.

For nyere elbiler, inntil tre år gamle, er det også snakk om et lavt antall.

Det er ifølge Berge blant annet snakk om fem Nissan-modeller, altså i praksis Leaf. Det er heller ikke sikkert at det var snakk om batteribranner, eller branner som oppsto under lading.

Brannårsakene kan i prinsippet ha vært hva som helst, som for eksempel en sigarettglo eller en mobiltelefon som tok fyr.

Mange bilbranner hver dag

– Det er mange bilbranner hver dag. Et tema som har vært oppe den siste tiden er hvorfor nyere biler begynner å brenne oftere enn før. En av teoriene er at elektronikken er ekstra utsatt her oppe i nord, gjennom at det kanskje blir kapslet inn i salt og skitt, og det kan bli gnisninger og branntilløp på grunn av det. Men det er en teori, og vi vet for lite om det, sier Berge.

– Vi har også sett at ettermontert, men fabrikkgodkjent utstyr, som kupévarmere, har vært årsak til brann. En liten feilmontasje kan skape brann, siden det er mye sofistikert elektronikk i nye biler, forteller Berge.

– Det er jo mye avansert elektronikk i elbiler også, men det er kanskje ikke så lett tilgang til antennelige væsker som olje og drivstoff?

– Det er kanskje et godt poeng, for olje regner man med som en medvirkende årsak når det blir en brann gjennom det elektriske anlegget, sier Berge.