Международная федерация владельцев танкеров по предотвращению загрязнения (ITOPF) опубликовала отчет, в котором рассматриваются потенциальный ущерб и ответственность, возникающие в результате инцидентов с судами, использующими литий-ионные аккумуляторы в качестве источника энергии.
В отчете «Судьба, поведение, потенциальный ущерб и ответственность, возникающие в результате инцидента с судном, работающим на литий-ионных аккумуляторах» отмечается, что как минимум половина существующих судов с литий-ионными батареями использует эту технологию в рамках гибридной системы, в сочетании с традиционным двигателем внутреннего сгорания, работающим на обычном топливе (или, возможно, биотопливе).
Литий-ионные батареи в нормальном состоянии считаются инертными и не представляют такой же опасности загрязнения, как жидкое топливо в судах с традиционными двигателями внутреннего сгорания. Однако при повреждении литий-ионные батареи могут подвергаться тепловому разгону, образовывать большие паровые облака и приводить к взрывам парового облака.
Тепловой разгон — это внутренняя экзотермическая реакция, приводящая к выбросу взрывоопасных и токсичных газов. Внутри аккумуляторного элемента химические реакции, которые накапливают и высвобождают электрическую энергию, производят небольшое количество тепла. Обычно это регулируется естественным рассеиванием тепла или активными системами терморегулирования.
Момент, когда батарея перейдет в состояние теплового разгона, невозможно предсказать с уверенностью, но это более вероятно после чрезмерного воздействия тепла, физического повреждения или перезарядки батареи. Увеличение выработки тепла увеличивает скорость реакции, что, в свою очередь, приводит к еще большему выделению тепла, вызывая неконтролируемую положительную обратную связь: тепловой разгон.
Резкое повышение внутренней температуры батареи вызывает дестабилизацию и разрушение внутренних структур батареи, что приводит к ее выходу из строя. Это приводит к чрезвычайно высоким температурам и может вызвать выброс пламени из батареи в очень короткие сроки (от секунд до минут).
Это самоподдерживающийся источник тепла, который трудно потушить, с возможностью повторного возгорания через несколько часов или дней после того, как первоначальное пламя было погашено. Если батарея подвергается тепловому разгону, результирующее пламя и/или взрыв, вероятно, приведут к распространению теплового разгона на соседние батареи.
Когда литий-ионная батарея входит в состояние теплового разгона, перед воспламенением образуется большое белое паровое облако. Чем больше плотность мощности батареи, тем больше газа, вероятно, будет произведено.
Литий-ионные батареи в составе двигательной установки не обязательно более подвержены возгоранию по сравнению с традиционными двигателями внутреннего сгорания, однако последствия могут быть более значительными, поскольку их гораздо труднее потушить, и они способны самопроизвольно воспламеняться через несколько часов или дней после того, как первоначальный пожар был ликвидирован. Опыт недавних инцидентов с участием электромобилей с литий-ионными батареями, перевозимых по морю, показывает, что скорость, с которой начинается тепловой разгон, и способность литий-ионных батарей поддерживать горение, могут привести к затоплению судна или объявлению его полной конструктивной гибели.
Пожар литий-ионной батареи в состоянии теплового разгона является самоподдерживающимся источником возгорания. Паровое облако, образующееся во время теплового разгона, состоит из ряда горючих газов, поэтому вероятно продолжительное горение. Если газы выходят под высоким давлением, может образоваться струйное пламя. Учитывая, что тепловой разгон производит самоподдерживающийся источник тепла и выделение кислорода, пожары литий-ионных батарей может быть трудно потушить. Тушение внешнего пламени не устранит риск пожара; необходимо снизить внутреннюю температуру батареи и остановить тепловой разгон, чтобы предотвратить дальнейшее возгорание. Батареи, подвергающиеся тепловому разгону, также склонны к повторному возгоранию через несколько часов или дней после того, как первоначальное пламя было потушено.
Если литий-ионная батарея подвергается тепловому разгону, но газы не выходят за пределы батарейного блока, вероятно, произойдет взрыв паровоздушной смеси в замкнутом объеме с небольшим предупреждением. Взрыв, скорее всего, вызовет выброс осколков. Если во время теплового разгона газы выходят из батареи в окружающее пространство, может произойти отсроченный взрыв или воспламенение, если газ насытит замкнутое пространство.
Если литий-ионная батарея вошла в состояние теплового разгона и излучает пламя, любые меры реагирования, которые тушат огонь без снижения температуры батареи и остановки внутреннего теплового разгона, могут изменить основную опасность с пожара на взрыв.
Несколько газов, выделяющихся во время теплового разгона, считаются токсичными, но точный состав парового облака зависит от типа используемой батареи. Газы, вызывающие наибольшую озабоченность с точки зрения токсичности, — это монооксид углерода (CO), бензол (C6H6), диоксид азота (NO2), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), цианистый водород (HCN) и толуол (C7H8). Лабораторные исследования показали, что CO, NO2 и HCl первыми достигнут своих значений, непосредственно опасных для жизни или здоровья (IDLH). Значения IDLH многих токсичных газов ниже, чем приблизительный нижний предел взрываемости (НПВ). Следовательно, атмосфера, скорее всего, станет токсичной до уровня, опасного для здоровья человека, прежде чем достигнет уровня воспламенения.
Некоторые из газов, которые могут выделяться при тепловом разгоне батареи, являются коррозионно-активными. Особо следует отметить HCl, HF и HCN. После воздействия водяного пара, естественным образом присутствующего в воздухе, эти коррозионно-активные газы образуют плотные белые коррозионные пары.
Как и в случае с любым газом в замкнутом пространстве, таком как машинное отделение судна или грузовая палуба, высокие концентрации паров могут вытеснять кислород из воздуха, уменьшая доступность кислорода и, следовательно, приводя к удушью людей, находящихся в этих замкнутых пространствах без подходящих дыхательных аппаратов.
Обычно для борьбы с литий-ионными батареями в состоянии теплового разгона используется большое количество воды. Однако, поскольку литий-ионные батареи содержат различные металлы и растворители, а паровое облако также содержит несколько вредных газов и тяжелых металлов, следует учитывать воздействие стоков воды, используемой для пожаротушения.
Кроме того, существуют доказательства того, что тепловой разгон в литий-ионных батареях может продолжаться даже при погружении в воду. Исследований о последствиях такого инцидента мало, но любые газы, которые попадают в воду, могут растворяться или подниматься на поверхность, и может быть воздействие на окружающую среду, связанное с любыми растворенными токсичными газами.
Загрязнение, связанное с судами, работающими исключительно на литий-ионных батареях, в настоящее время не охватывается конкретно какой-либо международной конвенцией, а ответственность, связанная с инцидентом с литий-ионными батареями, является вопросом национального законодательства. Литий-ионные батареи, перевозимые в качестве груза, классифицируются как опасные грузы в соответствии с Международным кодексом морской перевозки опасных грузов (IMDG).
Если батареи используются как часть гибридной двигательной установки, следует также учитывать ущерб и ответственность, связанные с гибридным топливом (нефть, биотопливо, аммиак, метанол и т. д.). Кроме того, разлив груза с судна, работающего полностью или частично на литий-ионных батареях, может привести к дополнительному ущербу и/или ответственности.
Расходы, связанные с очисткой и превентивными мерами в случае разлива обычного стойкого бункерного мазута, будут отличаться от расходов, связанных с инцидентом с литий-ионными батареями. В основном они будут направлены на ограничение/управление тепловым разгоном, пожаротушение и мониторинг.
Восстановление дикой природы — еще одна потенциальная статья расходов, связанных с очисткой и превентивными мерами.
Хотя инциденты с судами, работающими на литий-ионных батареях, не подпадают под действие Конвенции об опасных и вредных веществах (HNS), этот аспект в равной степени относится к таким инцидентам, как и к перевозке грузов с литий-ионными аккумуляторами, подпадающей под действие Конвенции.
Воздействие инцидентов с литий-ионными батареями на морскую среду изучено не так широко, как воздействие, связанное с разливами других, более стойких, углеводородных масел. Однако из-за судьбы, поведения и химической опасности литий-ионной батареи в состоянии теплового разгона ожидается лишь кратковременное, острое негативное воздействие в непосредственной близости от места инцидента.
Расходы, связанные с повреждением имущества, будут пространственно ограничены объектами, находящимися в непосредственной близости от места инцидента.
Экономический ущерб можно разделить на «косвенный ущерб», когда компенсация выплачивается за упущенную выгоду, понесенную владельцами имущества, которое было затронуто, и «чистый экономический ущерб», когда компенсация выплачивается за упущенную выгоду, понесенную лицами, чье имущество не было затронуто. В случае инцидента с литий-ионными батареями могут возникнуть как косвенные, так и чистые экономические убытки.
В заключение, учитывая риски, связанные с батареями в состоянии теплового разгона, претензии, возникающие в связи с такими инцидентами, будут сильно отличаться от претензий, связанных с обычными разливами стойких углеводородных масел.
