De wereldwijde stijging van de export van nieuwe-energie elektrische voertuigen (NEV) heeft ongekende groei teweeggebracht in de maritieme transportsector. Gedreven door de “dubbele koolstof”-strategie heeft China’s concurrerende voorsprong in de productie van NEV’s de export van automobielen naar nieuwe hoogten getild. In 2023 bereikte het totale aantal voertuigexports van het land 4,91 miljoen eenheden, een stijging van 57,9% ten opzichte van het vorige jaar, waardoor China voor het eerst de eerste plaats wereldwijd veroverde. Daarbij bedroeg de export van NEV’s 1,203 miljoen eenheden, met een sprong van 77,6%. Maritiem transport, met name via oceanische roro-schepen, is uitgegroeid tot de primaire modus voor deze export, wat een bloei teweegbrengt in de gerelateerde internationale scheepvaartmarkt. Deze snelle expansie wordt echter overschaduwd door een reeks alarmerende brandincidenten met NEV’s tijdens maritiem transport, wat kritieke bezorgdheid wekt over de veiligheid van dergelijke operaties.
Een diepere blik op deze incidenten onthult een patroon van risico’s dat de industrie niet langer kan negeren. In november 2010 viel een roro-schip van DFDS, geïdentificeerd als de H, ten prooi aan een brand. De bemanning had een stekker van een gekoelde container gebruikt om elektrische voertuigen aan boord op te laden. Na 13 uur opladen explodeerde de batterijpakket, waardoor twee trailers vonden brand. Dit vroege incident diende als waarschuwing voor de potentiële gevaren van lithium-ionbatterij-aangedreven voertuigen op zee.
Snel naar juni 2020: de Noors gevlagde autotransportschip Y raakte betrokken bij een verwoestende brand in de wateren voor Jacksonville, Verenigde Staten. De brand ontstond in een lithium-ionbatterij in een elektrische heftruck aan boord, die snel zich verspreidde naar omringende voertuigen. De brand woedde acht dagen lang en vernietigde het schip volledig en de 2.420 voertuigen die het vervoerde, met schade van meer dan 40 miljoen dollar. Dit incident benadrukte het verwoestende potentieel van lithiumbatterijbranden in een maritieme setting en de uitdagingen bij het containeren ervan.
Februari 2022 zag een andere grote ramp: het autotransportschip R, geoperateerd door Mitsui O.S.K. Lines, ving brand tijdens zijn reis. Onderzoeken gaven sterk aan dat de brand werd veroorzaakt door een lithium-ionbatterij in een van de elektrische voertuigen aan boord, of dat de batterij de verspreiding van de brand versnelde en versterkte. Het gevolg was het zinken van het schip, samen met de totale verlies van de 3.965 voertuigen die het vervoerde, wat tot schade van meer dan 400 miljoen dollar leidde.
In juli 2023 raakte het Panamees gevlagde autotransportschip F betrokken bij een brand tijdens de naar Port Said, Egypte. De brand startte bij een elektrisch voertuig op het voertuigdek en verspreidde zich snel door heel het schip. Ten tijde van het incident vervoerde het schip 3.783 voertuigen, inclusief 498 elektrische voertuigen, wat resulteerde in één doding en meerdere gewonden. Vervolgens, in oktober 2023, moest Maersk’s L zijn reis onderbreken vanwege een brand in een van de containers, die later bleek een gebruikte elektrische voertuig te vervoeren na het herzien van de ladinglijst.
Deze incidenten hebben een gemeenschappelijke draad: ze vielen allemaal in dicht verpakte roro-deks. Complicerend is dat voertuigdeks doorgaans hoog in de structuur van het schip zijn geplaatst. Het gebruik van grote hoeveelheden water om branden in dergelijke gebieden te blussen kan het schip destabiliseren, wat tot kaping kan leiden. Dit presenteert een unieke en ontmoedigende uitdaging voor de maritieme industrie, waardoor de preventie van branden in elektrische voertuigen en explosiies van lithiumbatterijen een dringend onderzoeksonderwerp wordt.
Om deze risico’s aan te pakken, is het cruciaal om eerst de aard van de gevaren te begrijpen. Elektrische voertuigen, die plug-in hybride elektrische voertuigen, batterijelektrische voertuigen en brandstofcellelektrische voertuigen omvatten, vertrouwen voornamelijk op krachtbatterijen, waarbij lithium nikkel kobalt mangaanoxide (NCM) en lithium ijzer fosfaat (LFP) batterijen de meest voorkomende typen zijn. Het primaire risico stamt van de lithium-ionbatterijen zelf.
Thermische rennigheid is een belangrijke zorg. Dit fenomeen treedt op wanneer de temperatuur van een batterij stijgt als gevolg van externe verwarming of interne warmtegeneratie. Naarmate de temperatuur verder stijgt, kookt de elektrolyt in de batterij, waardoor de interne druk toeneemt. Zodra de druk een kritiek punt bereikt, barst de batterij open en geeft hij ontvlambare gassen af. Deze gassen mengen met zuurstof in de omringende lucht en vormen een explosieve mengsel dat kan ontbranden bij contact met een vonk, wat mogelijk een kettingreactie veroorzaakt als nabijgelegen batterijen worden verwarmd. Mechanisch beschadiging, elektrische beschadiging en hoge temperatuuromgevingen zijn de belangrijkste oorzaken van thermische rennigheid in lithium-ionbatterijen.
Een ander significant risicofactor is het onvermogen om de kwaliteit van lithium-ionbatterijen in sommige gebruikte elektrische voertuigen te verifiëren. De juni 2020 en oktober 2023 schipbrandgevallen werden beide veroorzaakt door vervoerde gebruikte elektrische voertuigen. Vanwege deze veiligheidsbezorgdheden weigeren een toenemend aantal autotransportschipoperators om gebruikte elektrische voertuigen te vervoeren die potentiële risico’s met zich meebrengen.
Het blussen van lithiumbatterijbranden is met name uitdagend. Deze branden verspreiden zich extreem snel, en gaan van initiële verbranding naar intense verbranding in slechts een paar seconden, met een exponentieel toenemende snelheid van thermische rennigheidverspreiding. De vlammen kunnen temperaturen boven 2.700°C bereiken en branden op jetachtige wijze, waardoor de brand gemakkelijk zich kan verspreiden naar nabijgelegen gebieden.
Traditionele brandblussmiddelen zoals koolstofdioxide, droge poeder en schuim zijn ineffectief omdat ze niet in het binnenste van lithium-ionbatterijen kunnen dringen om de heftige kettingontbindingsreacties die er binnen plaatsvinden te stoppen. De batterijen blijven daarom in een staat van thermische rennigheid. Bovendien fungeert het positieve elektrodemateriaal in lithium-ionbatterijen als een sterk oxidatiemiddel, terwijl het negatieve elektrodeactief materiaal en elektrolyt reducerende middelen zijn, waardoor herontbranding zeer waarschijnlijk is.
Het gebruik van water om dergelijke branden te blussen kan snel warmte verdrijven en de interne temperatuur van de batterij verlagen, maar de grote hoeveelheden brandbluswater die op de romp van het schip worden gesproeid, kan een vrije oppervlakeffect creëren, waardoor de stabiliteit van het schip wordt aangetast.
Deze problemen worden verergerd door de gebrek aan adequate noodgevalsreactiecapaciteiten. Momenteel is er een tekort aan hoogprecise brandmonitoringssystemen, en ontbreekt er brandveiligheidstraining specifiek voor branden in elektrische voertuigen, waardoor bemanning leden geen noodzakelijke professionele brandblusvaardigheden hebben.
Bovendien ontbreekt er eenheidlijke maatregelen om de veiligheidsrisico’s van maritiem transport van elektrische voertuigen te beheersen. De Internationaal Maritiem Gevaarlijke Goederen Code (IMDG Code) en relevante binnenlandse normen bieden alleen algemene principes voor het containertransport van nieuwe-energie elektrische voertuigen, waardoor kritieke aspecten zoals verpakking, beveiliging en brandbeveiliging nodig hebben van standaardisatie. Internationaal zijn er geen vastgestelde brandtestprocedures of goedkeuringsnormen voor lithiumbatterijbranden in de context van brandveiligheid. Hoewel China preliminaire brandtests heeft uitgevoerd met een volledige voertuigkrachtbatterijpakket als brandbron, gebaseerd op het brandstofvoertuigmodel in de “Richtlijnen voor het ontwerp en de goedkeuring van vaste watergebaseerde brandbeveiligingssystemen voor roro-ruimtes en speciale categorie ruimtes”, zijn deze onvoldoende om de formulering of herziening van relevante normen te ondersteunen.
Om deze risico’s te mitigeren, is een alomvattende aanpak nodig, beginnend met de ontwikkeling van relevante technische normen en richtlijnen.
Ten eerste is er een dringende behoefte aan het formuleren van veiligtechnische specificaties voor het maritieme transport van elektrische voertuigen. Dit omvat onderzoek naar risico-identificatie en preventie, het definiëren van duidelijke eisen en normen voor het maritieme transport van elektrische voertuigen, en het leiden van fabrikanten en scheepvaartmaatschappijen bij het opstellen van hun eigen veiligheidsnormen. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan gebruikte elektrische voertuigen, met risico-assessments en gerichte preventieve maatregelen. Daarnaast moeten veilige bedrijfsnormen voor containertransport van nieuwe-energie elektrische voertuigen worden versneld, waardoor de goedkeuringsprocedure voor elektrische voertuigtransport, unpacking inspecties en strikte eisen voor verpakkingsmaterialen, bedrijfsplaatsen, technische oplossingscertificeringen en operationele procedures verder worden gereguleerd.
Ten tweede is de ontwikkeling van veiligsToezichtrichtlijnen voor scheepsgebonden elektrische voertuigen essentieel. Dit omvat het maken van richtlijnen voor het toezicht op roro-transport van elektrische voertuigen, waarbij eisen worden gespecificeerd voor brandseparatie en brandbeveiligingsarrangementen in voertuigholtes. Voor containertransport, gezien dat de stowage en lashing methoden verschillen van die voor gewone gevaarlijke goederen, en dat factoren zoals de nominale belasting van transportsteunen, de sterkte van lashingriemen en voertuigbeveiligingsmethoden rechtstreeks invloed hebben op de transportveiligheid, moeten relevante toezichtrichtlijnen worden ontwikkeld om veiligheidsToezichtmaatregelen te beschrijven tijdens het hele proces van verpakkingsoperaties tot administratieve goedkeuring.
Ten derde moeten duidelijke brandtestnormen voor elektrische voertuigen worden gesteld. Dit omvat het ontwikkelen van productgoedkeuringstestprocedures voor het blussen van branden in lithium-ionbatterij elektrische voertuigen, het bepalen van voertuigtestmodellen en protocollen, het verifiëren van de brandbluseffectiviteit van verschillende vaste brandblussystemen (inclusief watergebaseerde en gasgebaseerde systemen), en het uniformeren van inspectie- en certificeringsnormen voor brandblusequipment voor elektrische voertuigen om de productkwaliteit te waarborgen.
Het versterken van het scheepsgebonden veiligsToezicht is een andere kritieke maatregel. Voor roro-transport van elektrische voertuigen moeten schepen on board inspectiechecklists ontwikkelen, met focus op hoogrisicocomponenten zoals het stroomsysteem, elektrische systeem en brandstoftank om batterij- of brandstoflekken en onbedoelde activering of opstarten te voorkomen. Het opladen van elektrische voertuigen aan boord moet strikt worden verboden om te zorgen dat de batterijprestaties tijdens transport gecontroleerd blijven. Elektrische voertuigen moeten worden gestald en geisoleerd in aangewezen gebieden met adequaat veilige afstanden. Voertuigen moeten worden geladen en beveiligd in overeenstemming met technische documenten zoals het Cargo Securing Manual, met dedicated voertuigbeveiligingspunten die wetenschappelijk zijn gepositioneerd. Reguliere inspecties van de voertuigbeveiligingsstatus moeten worden uitgevoerd tijdens transport, met noodzakelijke aanpassing van beveiligingsapparatuur.
Voor containertransport van elektrische voertuigen moeten freight forwarders de beoordeling van cargoinformatie die door zenders wordt verstrekt verbeteren, waarbij details zoals goederenamen en eigenschappen zorgvuldig worden gecontroleerd om de nauwkeurigheid en volledigheid van documenten zoals het Material Safety Data Sheet (MSDS) voor lithiumbatterijen van elektrische voertuigen, UN38.3 testrapporten en veiligtechnische specificaties te waarborgen, evenals om te zorgen dat de lading geschikt is voor transport. Samenwerking en informatiedeling tussen maritieme autoriteiten, douane en andere haven eenheden moeten worden versterkt. Een gevaarlijke goederen kredietbeheersysteem moet worden opgericht, waarbij big data-analyse wordt gebruikt om het kredietbeheer te verbeteren. Gestandaardiseerde inspectie- en verwijderingsplaatsen voor scheepsgebonden gevaarlijke goederen moeten worden ontwikkeld, uitgerust met geavanceerde apparatuur zoals röntgeninspectiemachines, en gestandaardiseerde inspectieprocedures moeten worden geïmplementeerd om de inspectie-efficiëntie te verbeteren.
Het verbeteren van de uitrusting van scheepsgebonden brandpreventie- en blussystemen is ook van vitaal belang. Verbeterde branddetectie- en monitoringssystemen moeten worden geïmplementeerd, inclusief duidelijke voertuigzonering, scheiding van mensen en voertuigen, brandseparatie en brandbeveiligingsarrangementen in voertuigholtes, met grondige beoordelingen van potentiële risico’s. Roro-ruimtes en speciale categorie ruimtes op roro-passagiersschepen moeten worden uitgerust met extra hoogprecise detectie-instrumenten zoals sluitcircuit televisie (CCTV) systemen, gasdetectors, thermoscanners en thermische beeldcamera’s om vroege tekenen van branden in elektrische voertuigen te detecteren en de verspreiding van branden te minimaliseren.
Explosiebestendige elektrische apparatuur moet worden geïnstalleerd in afgesloten voertuigruimtes, speciale categorie ruimtes en roro-ruimtes, inclusief verlichtingsapparatuur, branddetectors en handmatige alarmknoppen, om vonken te voorkomen die ontstaan bij het bedienen van apparatuur.
Het installeren van nieuwe brandpreventie- en blusequipment wordt ook aanbevolen. Een Zuid-Koreaanse bedrijf heeft bijvoorbeeld een brandresponsysteem voor autotransportschips ontwikkeld, dat extra sproeiers en speciale branddeken van hoog-silica glasvezel omvat. Overweging moet ook worden gegeven aan het installeren van scheepsgebonden water sproeiingsystemen ontworpen door een Duits bedrijf, met multifunctionele milieuvriendelijke brandblussmiddelen zoals F-500 schuimconcentraat of Firesorb toegevoegd aan het brandbluswater om het watergebruik en de blustijd te verminderen.
Ten slotte is het verbeteren van bemanningbeheer, training en noodgevalldrills van Paramount belang. Bemanning leden moeten grondige brandblusvaardigheidstraining ontvangen, en zichproficiënt maken in de structuur van de cargoholte van het schip, brandbeveiligings- en ventilatiearrangementen, en brandisolatiezonering. Ze moeten ook een gedetailleerd begrip hebben van de potentiële oorzaken van branden in roro-schip cargoholtes en de kernpunten van brandpreventie en blusoperaties tijdens het laden, lossen en transport van voertuigen.
Bemanning leden moeten ook training ontvangen in scheepsstabiliteit, waarbij de afmetingen, gewichten en specifieke stowageposities van voertuigen zorgvuldig worden geverifieerd, en tijdelijke aanpassingen tijdens het laden worden meegenomen om nauwkeurige stabiliteitsberekeningen te waarborgen.
Reguliere brandnooddrills moeten worden gehouden, waarbij elektrische voertuigbranden en andere noodgevallen worden gesimuleerd om bemanning leden vertrouwd te maken met het gebruik