Rischi e misure di sicurezza nel trasporto marittimo dei veicoli elettrici a nuova energia
L’espansione globale delle esportazioni di veicoli elettrici a nuova energia (VENE) ha dato un impulso senza precedenti al settore del trasporto marittimo. Guidata dalla strategia “doppio carbonio”, la competitività cinese nella produzione di VENE ha portato le esportazioni automobilistiche del paese a nuovi picchi. Nel 2023, le esportazioni totali di veicoli del paese hanno raggiunto 4,91 milioni di unità, con un aumento annuo del 57,9%, occupando per la prima volta il primo posto al mondo. Tra queste, le esportazioni di VENE sono salite a 1,203 milioni di unità, con un incremento del 77,6%. Il trasporto marittimo, in particolare tramite navi ro-ro oceaniche, si è affermato come il modo principale per queste esportazioni, generando un boom nel mercato marittimo internazionale correlato. Tuttavia, questa rapida espansione è ombreggiata da una serie di allarmi incidenti di incendio coinvolgendo VENE durante il trasporto marittimo, sollevando preoccupazioni critiche sulla sicurezza di tali operazioni.
Un’analisi più approfondita di questi incidenti rivela un pattern di rischi che l’industria non può più permettersi di ignorare. Nel novembre 2010, una nave ro-ro della compagnia DFDS, identificata come H, è stata vittima di un incendio. L’equipaggio aveva utilizzato una spina da container refrigerato per ricaricare veicoli elettrici a bordo. Dopo 13 ore di ricarica, il pacco batteria è esploso, provocando l’incendio di due rimorchi. Questo incidente precoce è stato un segnale di allarme sui potenziali pericoli associati ai veicoli alimentati da batterie agli ioni di litio in mare.
Passando a giugno 2020, il trasportatore di automobili bandiera norvegese Y ha subito un incendio devastante nelle acque di Jacksonville, Stati Uniti. Il fuoco è nato da una batteria agli ioni di litio in un carrello elevatore elettrico a bordo, che si è rapidamente diffuso ai veicoli circostanti. L’incendio ha durato otto giorni, distruggendo completamente la nave e le 2.420 vetture che trasportava, con perdite che hanno raggiunto i 40 milioni di dollari. Questo incidente ha sottolineato il potenziale distruttivo degli incendi di batterie di litio in un contesto marittimo e le difficoltà nel contenerli.
Nel febbraio 2022, un altro trasportatore di automobili, R della Mitsui O.S.K. Lines, ha subito un incendio durante il suo viaggio. Le indagini hanno suggerito che il fuoco è stato avviato da una batteria di litio di uno dei veicoli elettrici a bordo, o che la batteria ha accelerato e intensificato la diffusione dell’incendio. La conseguenza è stata l’affondamento della nave, insieme alla perdita totale delle 3.965 vetture che trasportava, portando a perdite superiori a 400 milioni di dollari.
Nel luglio 2023, il trasportatore di automobili bandiera panamense F ha subito un incendio mentre si dirigeva verso il Porto Said, Egitto. Il fuoco è iniziato da un veicolo elettrico sul ponte veicoli e si è rapidamente diffuso per tutta la nave. Al momento dell’incidente, la nave trasportava 3.783 veicoli, tra cui 498 elettrici, con conseguente una morte e più feriti. Poi, nell’ottobre 2023, il L di Maersk ha dovuto interrompere il suo viaggio a causa di un incendio in uno dei suoi container, che in seguito è stato scoperto trasportare un veicolo elettrico usato dopo la verifica dell’elenco della merce.
Tutti questi incidenti condividono un filo conduttore: sono avvenuti in ponti ro-ro densamente imballati. Complicando le cose, i ponti veicolo sono generalmente situati in alte posizioni della nave. L’uso di grandi quantità d’acqua per spegnere incendi in tali aree può destabilizzare la nave, potenzialmente portandola a capovolgere. Questo rappresenta una sfida unica e scoraggiante per l’industria marittima, rendendo la prevenzione di incendi in veicoli elettrici e esplosioni di batterie di litio un argomento di ricerca urgente.
Per affrontare questi rischi, è cruciale prima capire la natura dei pericoli. I veicoli elettrici, che includono veicoli ibridi plug-in, veicoli elettrici a batteria e veicoli a pila a combustibile, dipendono principalmente da batterie di potenza, con le batterie agli ioni di litio-nichel-cobalto-manganese (NCM) e litio-ferro-fosfato (LFP) che sono i tipi più comuni. Il rischio principale deriva dalle batterie agli ioni di litio stesse.
La fuga termica è una preoccupazione centrale. Questo fenomeno si verifica quando la temperatura di una batteria aumenta a causa di riscaldamento esterno o generazione di calore interno. Man mano che la temperatura continua a salire, l’elettrolita nella batteria bolle, aumentando la pressione interna. Una volta che la pressione raggiunge un punto critico, la batteria si rompe e rilascia gas infiammabili. Questi gas si mescolano con l’ossigeno nell’aria circostante, formando una miscela esplosiva che può accendersi al contatto con una scintilla, potenzialmente innescando una reazione a catena mentre le batterie adiacenti sono riscaldate. Danni meccanici, danni elettrici e ambienti ad alta temperatura sono le cause principali della fuga termica nelle batterie agli ioni di litio.
Un altro fattore di rischio significativo è l’incapacità di verificare la qualità delle batterie agli ioni di litio in alcuni veicoli elettrici usati. I casi di incendio di navi del giugno 2020 e ottobre 2023 sono stati entrambi causati da veicoli elettrici usati trasportati. A causa di queste preoccupazioni per la sicurezza, un numero crescente di operatori di trasportatori di automobili rifiutano di trasportare veicoli elettrici usati che presentano potenziali rischi.
Combattere incendi di batterie di litio è particolarmente challenging. Questi incendi si diffondono estremamente rapidamente, passando dalla combustione iniziale alla combustione intensa in pochi secondi, con il tasso di propagazione della fuga termica che aumenta esponenzialmente. Le fiamme possono raggiungere temperature superiori a 2.700°C e bruciare in modo gettativo, rendendo facile per il fuoco di diffondersi in aree vicine.
Gli agenti estintori tradizionali come anidride carbonica, polvere secca e schiuma sono inefficaci perché non possono penetrare all’interno delle batterie agli ioni di litio per interrompere le violente reazioni di decomposizione in catena che avvengono al loro interno. Quindi, le batterie rimangono in stato di fuga termica. Inoltre, il materiale dell’elettrodo positivo nelle batterie agli ioni di litio agisce come un forte ossidante, mentre il materiale attivo dell’elettrodo negativo e l’elettrolita sono riduttori, rendendo molto probabile il riaccensione.
L’uso d’acqua per combattere tali incendi può dissipare rapidamente il calore e diminuire la temperatura interna della batteria, ma le grandi quantità di acqua per estinguere incendi spruzzate sulla carcassa della nave possono creare un effetto di superficie libera, compromettendo la stabilità della nave.
Complicando ulteriormente questi problemi, c’è una mancanza di adeguate capacità di risposta alle emergenze. Attualmente, c’è una carenza di sistemi di monitoraggio di incendi ad alta precisione, e la formazione sulla sicurezza antincendio specifica per incendi di veicoli elettrici è insufficiente, lasciando i membri dell’equipaggio senza le necessarie competenze professionali di estinzione.
Inoltre, mancano misure unificate per controllare i rischi di sicurezza nel trasporto marittimo di veicoli elettrici. Il Codice Internazionale per il Trasporto Marittimo di Merci Pericolose (IMDG Code) e le normative nazionali rilevanti forniscono solo principi generali per il trasporto in container di veicoli elettrici a nuova energia, lasciando aspetti critici come imballaggio, fissaggio e protezione antincendio in bisogno di standardizzazione. A livello internazionale, non esistono procedure di prova di incendio stabilite o standard di approvazione per incendi di batterie di litio nel contesto della sicurezza antincendio. Sebbene la Cina abbia condotto prove preliminari di estinzione di incendi utilizzando un pacchetto batteria di potenza veicolo a scala completa come fonte di fuoco, basate sul modello di veicolo a combustibile nelle “Linee guida per la progettazione e l’approvazione di sistemi antincendio fissi a base acquosa per spazi Ro-Ro e spazi di categoria speciale”, queste sono insufficienti per supportare la formulazione o la revisione di normative rilevanti.
Per mitigare questi rischi, è necessario un approccio completo, iniziando con lo sviluppo di normative tecniche e linee guida rilevanti.
In primo luogo, c’è un’urgenza di formulare specifiche tecniche di sicurezza per il trasporto marittimo di veicoli elettrici. Ciò include condurre ricerche sull’identificazione e prevenzione dei rischi, definire requisiti e standard chiari per il trasporto marittimo di veicoli elettrici, e guidare produttori e aziende navali nell’istituzione dei propri standard di sicurezza. Bisogna prestare particolare attenzione ai veicoli elettrici usati, con valutazioni di rischi e misure preventive specifiche sviluppate. Inoltre, devono essere accelerati gli standard di operazione sicura per il trasporto in container di veicoli elettrici a nuova energia, regolamentando ulteriormente il processo di approvazione per il trasporto di veicoli elettrici, procedure di ispezione, e requisiti stringenti per materiali di imballaggio, siti operativi, certificazione di soluzioni tecniche e procedure operative.
In secondo luogo, lo sviluppo di linee guida di sorveglianza della sicurezza per veicoli elettrici a bordo è essenziale. Ciò include creare linee guida per la sorveglianza del trasporto ro-ro di veicoli elettrici, specificando requisiti per separazioni antincendio e disposizioni di protezione antincendio nei ponti veicolo. Per il trasporto in container, dato che i metodi di stivaggio e fissaggio differiscono da quelli per merci pericolose ordinarie, e che fattori come il carico nominale delle staffe di trasporto, la resistenza delle cinghie di fissaggio e i metodi di fissaggio dei veicoli influenzano direttamente la sicurezza del trasporto marittimo, devono essere sviluppate linee guida di sorveglianza rilevanti che descrivano le misure di sorveglianza della sicurezza durante tutto il processo, dall’operazione di imballaggio all’approvazione amministrativa.
In terzo luogo, devono essere stabiliti standard chiari di prova di incendio per veicoli elettrici. Ciò implica sviluppare procedure di prova di approvazione del prodotto per l’estinzione di incendi in veicoli elettrici a batteria di litio, determinando modelli di prova e protocolli per veicoli, verificando l’efficacia estintiva di vari sistemi di estinzione fissi (inclusi sistemi di estinzione a base acquosa e sistemi di estinzione a gas), e unificando standard di ispezione e certificazione per attrezzature di estinzione di incendi per veicoli elettrici, garantendo la qualità del prodotto.
Rafforzare la sorveglianza della sicurezza a bordo è un’altra misura critica. Per il trasporto ro-ro di veicoli elettrici, le navi devono sviluppare elenchi di controllo di ispezione a bordo, concentrandosi su componenti ad alto rischio come il sistema di potenza, il sistema elettrico e il serbatoio di carburante per prevenire perdite di batteria o carburante, e attivazione o avvio accidentale. La ricarica di veicoli elettrici a bordo deve essere severamente proibita per garantire che le prestazioni della batteria rimangano controllate durante il trasporto. I veicoli elettrici devono essere stivati e isolati in aree designati, mantenendo distanze di sicurezza sufficienti. I veicoli devono essere caricati e fissati secondo documenti tecnici come il Manuale di Fissaggio delle Cariche, con punti di fissaggio di veicoli dedicati posizionati scientificamente. Devono essere effettuate ispezioni regolari dello stato di fissaggio dei veicoli durante il trasporto, con necessario serraggio dei dispositivi di fissaggio.
Per il trasporto in container di veicoli elettrici, gli agenti di carico devono migliorare la verifica delle informazioni sul carico fornite dai mittenti, esaminando attentamente dettagli come nomi e proprietà del carico per garantire l’accuratezza e la completezza di documenti come le Foglio di Dati di Sicurezza dei Materiali (MSDS) per batterie di litio di veicoli elettrici, rapporti di prova UN38.3 e specifiche tecniche di sicurezza, nonché garantire che il carico sia adatto per il trasporto. Dovrebbe essere rafforzata la collaborazione e lo scambio di informazioni tra autorità marittime, dogane e altre unità portuali. Dovrebbe essere istituito un sistema di gestione del credito per merci pericolose, sfruttando l’analisi big data per migliorare la gestione del credito. Dovrebbero essere sviluppati siti standardizzati di ispezione e smaltimento per merci pericolose a bordo, dotati di attrezzature avanzate come macchine di ispezione a raggi X, e dovrebbero essere implementati procedure di ispezione standardizzate per migliorare l’efficienza dell’ispezione.
Migliorare l’equipaggiamento di attrezzature di prevenzione e estinzione di incendi a bordo è anche vitale. Dovrebbero essere implementati sistemi migliorati di rilevazione e monitoraggio di incendi, inclusa la zonizzazione chiara dei veicoli, la separazione tra persone e veicoli, la separazione antincendio e le disposizioni di protezione antincendio nei ponti veicolo, con valutazioni exhaustive di rischi potenziali. Gli spazi ro-ro e spazi di categoria speciale in navi passeggeri ro-ro dovrebbero essere dotati di strumenti di rilevazione ad alta precisione aggiuntivi come sistemi di televisione in circuito chiuso (CCTV), rilevatori di gas, scanner termici e telecamere a immagine termica per consentire il rilevamento precoce di segni di incendi in veicoli elettrici e minimizzare la diffusione di incendi.
Dovrebbero essere installati dispositivi elettrici antiexplosivi in spazi veicolo chiusi, spazi di categoria speciale e spazi ro-ro, inclusi illuminazioni, rilevatori di incendi e pulsanti di allarme manuale, per prevenire scintille provenienti dal funzionamento dei dispositivi.
È anche consigliato l’equipaggiamento di nuove attrezzature di prevenzione e estinzione di incendi. Ad esempio, una compagnia coreana ha sviluppato un sistema di risposta agli incendi per trasportatori di automobili, che include più spruzzatori e coperte antincendio speciali fatte di fibra di vetro ad alta silice. Dovrebbe anche essere considerata l’installazione di sistemi di spruzzatura d’acqua a bordo progettati da una compagnia tedesca, con agenti estintori ecologici multifunzionali come concentrato di schiuma F-500 o Firesorb, che vengono aggiunti all’acqua per estinguere per ridurre il consumo d’acqua e il tempo di estinzione.
Infine, rafforzare la gestione dell’equipaggio, la formazione e gli esercizi di emergenza è fondamentale. I membri dell’equipaggio dovrebbero ricevere una formazione completa sulle competenze di estinzione, dominando la struttura del pontile della nave, le disposizioni di protezione antincendio e ventilazione, e la zonizzazione di isolamento antincendio. Dovrebbero anche avere una comprensione dettagliata delle possibili cause di incendi nei ponti di navi ro-ro e i punti chiave di prevenzione di incendi e operazioni di estinzione durante il caricamento, scaricamento e trasporto di veicoli.
I membri dell’equipaggio dovrebbero anche ricevere formazione sulla stabilità delle navi, verificando attentamente dimensioni, pesi e posizioni di stivaggio specifiche dei veicoli, e tenendo conto di aggiustamenti temporanei durante il caricamento per garantire calcoli accurati di stabilità.
Dovrebbero essere effettuati esercizi regolari di emergenza antincendio, simulando incendi di veicoli elettrici e altre emergenze per familiarizzare l’equipaggio con l’uso delle attrezzature antincendio e delle rotte di evacuazione. Data la complessità di gestire incendi di veicoli elettrici a bordo, le navi e le loro compagnie dovrebbero stabilire meccanismi di comunicazione informativa con i dipartimenti di emergenza dei porti e i terminali. In caso di incendio legato a batterie di litio, i veicoli o container coinvolti devono essere riportati immediatamente e gestiti a terra il più presto possibile.
Le prospettive di mercato per l’esportazione marittima di veicoli elettrici a nuova energia sono promettenti. Nel contesto attuale di insufficiente capacità di navi ro-ro, il trasporto ro-ro e il trasporto in container con più veicoli per container rimarranno i modi principali per le esportazioni marittime di veicoli elettrici. Imparando da incidenti passati, identificando rischi e applicando misure preventive in aree come normative tecniche, sorveglianza a bordo, equipaggiamento antincendio e formazione del personale, l’industria può avanzare verso una maggiore sicurezza in questo settore.
Questo impegno implica una lunga catena logistica, e qualsiasi piccola lacuna nella produzione, trasporto o gestione potrebbe portare a disastri irreparabili durante il viaggio marittimo. Pertanto, garantire la sicurezza delle esportazioni marittime di veicoli elettrici a nuova energia richiede lo sforzo collettivo di produttori di veicoli elettrici, caricatori, trasportatori (inclusi i non-vettori navali), dichiaranti e personale di gestione di navi e compagnie navali, nonché la ricerca e l’applicazione di varie nuove tecnologie.
I produttori di veicoli elettrici hanno una responsabilità chiave nella riduzione dei rischi. Devono implementare controlli di qualità più rigorosi per le batterie agli ioni di litio, sia per veicoli nuovi che usati, assicurandosi che soddisfino gli standard di sicurezza più elevati. Lo sviluppo di batterie con maggiore stabilità termica e meccanismi di sicurezza integrati, capaci di prevenire o ridurre la fuga termica, è anche di fondamentale importanza. Inoltre, i produttori dovrebbero fornire linee guida chiare per l’imballaggio e la preparazione dei veicoli per il trasporto marittimo, assicurandosi che i rischi potenziali siano minimizzati già nella fase di produzione.
I caricatori e i trasportatori giocano un ruolo centrale nella coordinazione e nella sorveglianza del processo di trasporto. Devono assicurarsi che tutti i documenti rilevanti siano corretti e completi, in particolare le Foglio di Dati di Sicurezza dei Materiali (MSDS) per le batterie di litio e i rapporti di prova UN38.3. L’implementazione di procedure di verifica severe nell’accettazione dei veicoli, soprattutto veicoli elettrici usati, può aiutare a identificare e escludere carichi pericolosi. La collaborazione con le autorità portuali e i centri di ispezione è anche essenziale per garantire una gestione fluida e sicura del trasporto.
Le autorità portuali e i corpi regolatori hanno il compito di sviluppare e far rispettare norme chiare e complete. Ciò include non solo la definizione di standard di sicurezza per il trasporto stesso, ma anche il controllo del rispetto di tali standard attraverso ispezioni e controlli. La fornitura di attrezzature e infrastrutture nei porti, come spazi di stoccaggio speciali per veicoli elettrici e attrezzature di ispezione moderne, può migliorare l’efficienza e l’accuratezza dei controlli di sicurezza. Inoltre, le autorità dovrebbero incoraggiare la collaborazione tra organizzazioni nazionali e internazionali, al fine di raggiungere l’armonizzazione di standard e procedure, poiché il trasporto marittimo di veicoli elettrici è un’attività globale.
Le compagnie navali devono adottare misure ampie per garantire la sicurezza a bordo delle loro navi. Oltre all’installazione di sistemi avanzati di rilevazione e estinzione di incendi, dovrebbero anche introdurre programmi regolari di manutenzione e ispezione, assicurandosi che tutti i sistemi siano in perfette condizioni. Lo sviluppo di piani di emergenza dettagliati, specificamente adattati agli incendi di batterie di litio, e il loro aggiornamento continuo basato su nuove esperienze e tecnologie, è anche cruciale.
L’equipaggio delle navi è l’ultimo anello nella catena della sicurezza. La loro formazione e preparazione sono quindi di estrema importanza. Oltre alla formazione base sull’antincendio, dovrebbero essere specializzati sulle peculiarità degli incendi di batterie di litio, incluso l’uso di agenti estintori specializzati e attrezzature. Esercizi di emergenza regolari, che ricreano scenari realistici, aiutano l’equipaggio a reagire rapidamente e correttamente in situazioni stressanti. La capacità di comunicare e collaborare con i team di emergenza dei porti e le unità di salvataggio è anche una parte essenziale della formazione, per garantire una risposta rapida alle crisi.
Nuove tecnologie possono contribuire in modo significativo a migliorare la sicurezza. Lo sviluppo di sensori avanzati e sistemi di monitoraggio, in grado di rilevare i primi segnali di fuga termica nelle batterie di litio, può aiutare a prevenire incendi prima che si diffondano. L’uso di intelligenza artificiale e analisi big data per l’analisi dei rischi e la previsione può aiutare a identificare potenziali pericoli e ad adottare misure proattive. Inoltre, ricerche sullo sviluppo di agenti estintori e sistemi di estinzione più efficaci per incendi di batterie di litio sono essenziali per migliorare la capacità di combattere tali incendi.
La collaborazione internazionale è indispensabile per affrontare le sfide nel trasporto marittimo di veicoli elettrici. Poiché i veicoli elettrici sono esportati e trasportati globalmente, gli standard e le procedure devono essere armonizzati a livello internazionale per evitare lacune di sicurezza. Organizzazioni come l’Organizzazione Marittima Internazionale (OMI) giocano un ruolo chiave nella promozione di questa armonizzazione e nello sviluppo di linee guida globali. Lo scambio di esperienze e migliori pratiche tra paesi e aziende può anche aiutare a migliorare la sicurezza complessiva.
In sintesi, garantire la sicurezza nel trasporto marittimo di veicoli elettrici a nuova energia è un impegno complesso che richiede la collaborazione di molti soggetti. Dai produttori alle autorità, dall’equipaggio ai trasportatori, ogni parte ha un ruolo da svolgere per minimizzare i rischi e prevenire disastri. Attraverso lo sviluppo di norme chiare, l’applicazione di nuove tecnologie, il miglioramento della formazione e il rafforzamento della collaborazione internazionale, l’industria può superare le sfide e garantire che il boom delle esportazioni di veicoli elettrici continui in modo sostenibile e sicuro.
Gong Fuzhong, Zeng Xuan, Gao Peng (Yantian MSA, Yantian, Guangdong 518000, China)
Rivista di Marina Cinese
DOI:10.16831/j.cnki.issn1673-2278.2024.07.013