Redko pomislimo, da imamo skorajda v vsakem trenutku s seboj eno napravo ali več, ki lahko že ob manjši fizični poškodbi zanetijo požar. Na to pa so morali pomisliti letalski prevozniki, odkar se ljudje nanje množično vkrcavamo s telefoni, tablicami in prenosniki, ki jim družbo delajo še zunanje baterije. Požar na letalu je najhujša nevarnost, a brez prenosnih naprav nam živeti ni.
Močno poškodovano letalo prevoznika Air Busan, kjer se je v potniški kabini vnela elektronska naprava.
Letos marca je približno uro po vzletu potnik na letalu iz Pariza v francoski prekomorski departma Guadeloupe na Karibih pogrešil svoj pametni telefon. Niti potnik niti člani posadke ga niso mogli najti, zato se je letalo obrnilo proti izhodišču in pristalo na letališču Orly. Dobri dve uri pozneje je ponovno vzletelo in to pot prispelo do cilja.
Primer, kakorkoli bizaren, še zdaleč ni osamljen. Zgolj mesec dni pozneje, 23. aprila letos, je Lufthansin Airbus A380 letel iz Los Angelesa v München, kamor je prispel s triurno zamudo. Letalo je moralo nepričakovano pristati v Bostonu, ker se je tablični računalnik enega izmed potnikov v poslovnem razredu zagozdil v mehanizmu za premik stola. Po domače povedano mu je tablica padla za stol, posadka pa je ni mogla varno izvleči. Letalo s 461 potniki je bilo preusmerjeno v Boston, kjer je tehničnim službam uspelo izvleči nesrečno tablico, ki je bila zaradi premikanja stola že vidno deformirana.
Nepoznavalci bi ob obeh primerih zamahnili roko, da gre za pretiravanje ali paranojo, a bi se zmotili. Drakonski ukrepi in izjemna previdnost so potrebni zaradi litij-ionskih baterij, ki imajo uskladiščene dovolj energije, da lahko telefon segrejejo tudi do 300 °C, če jo zaradi poškodbe sprostijo hipoma. To predstavlja veliko nevarnost za razvoj požara, zato se je treba takim situacijam izogniti. V letalstvu je bolje biti trikrat preveč previden kot malce premalo.
Tveganja
Ko letalo vzleti, malokrat pomislimo na njegovo sestavo. Pri daljših letih je zaradi natočenega goriva pretežko, da bi sploh smelo takoj varno pristati (v takem primeru se gorivo pred izrednim pristankom odmetava). Največja letala imajo lahko v rezervoarjih tudi več kot 200.000 litrov goriva, kar je več kot 1,6 GWh energije. Toliko električne energije jedrska elektrarna Krško proizvede v dobrih dveh urah in tega res ne želimo vneti.
Požar na letalu je nevarnost najvišje stopnje, zato so ukrepi za preprečevanje strogi, ob kakršnihkoli znakih pregrevanja, dimljenja ali požara česarkoli na krovu pa je ukrep vedno enak – čim prej pristati. Ker na oceanih ni letališč, je treba možnost za razvoj požara karseda zmanjšati. Razlog ni zgolj vnetljiva vsebina rezervoarjev z gorivom, temveč preprosto dejstvo, da požar prej ali slej poškoduje letalo in ogrozi ljudi, ki visoko nad tlemi nimajo kam uiti.
Ob težavah z litij-ionskimi baterijami
Če posadka nad Slovenijo odkrije težavo z litij-ionskimi baterijami, ki predstavlja nevarnost za varnost, steče veriga ukrepov, so povedali pri CAA.
Piloti obvestijo kontrolo zračnega prometa (Slovenia Control) o težavah, denimo »dim v potniški kabini« in »dim v prtljažnem prostoru«.
Posadka ima izdelane običajne postopke v obliki kontrolnih list (check list), ki običajno vključujejo tudi zahtevo za pristanek na najbližjem ustreznem letališču.
Kontrola sproži postopke za prednostno vodenje letala do namembnega ali nadomestnega letališča.
Hkrati obvestijo službe na letališču (letališka gasilsko-reševalna služba in služba za nujno medicinsko pomoč), da bo potrebno posredovanje, in posredujejo vse znane informacije.
Letalo se usmeri proti najprimernejšemu letališču.
Če letalo pristane v Sloveniji, se aktivira nacionalna gasilska in reševalna mreža (112), po potrebi tudi policija.
Po potrebi steče evakuacija potnikov.
Fraport ima v primeru odkritega požara v prtljagi ali na terminalu podobne postopke ukrepanja kot letalski prevozniki, ki vključujejo gašenje baterij in hlajenje z vodo. Pojasnili so nam, da ima v primeru požara litij-ionskih baterij gasilsko-reševalna služba na letališču namenske gasilnike in posode za izolacijo ter 'potapljanje' pregretih ali gorečih baterij.
Daleč za nami so časi, ko je bilo na letalih dovoljeno kaditi. Sredi 80. let so letalske družbe počasi ugotovile, da je kajenje nevarno, tako za varnost letala kot tudi zdravje vseh na krovu, obenem pa še sila moteče. Do sredine 90. let so ga večinoma prepovedale, s tem pa odstranile eno pomembnih tveganj za razvoj požarov na letalih.
Tudi dizajn samih letal se je ves čas premikal v smer zmanjševanja tveganja za nastanek in širjenje požarov. Notranja oprema, denimo sedeži, pod, strop in stene, je iz negorljivih materialov, ki se ne dimijo. V letalih so dodelani sistemi za zaznavanje visokih temperatur ali požarov, ki posadko takoj obvestijo o izbruhu in lahko tudi sami aktivirajo gašenje. Nameščeni so različni sistemi za gašenje, od samodejnih gasilnih aparatov do ročnih. Po letalih so razmeščeni gasilniki, bodisi z vodo bodisi s haloni (halogenoalkani).
O resnosti priča dejstvo, da so haloni zaradi svoje škodljivosti za ozonsko plast večinoma prepovedani, v letalstvu pa ostajajo dovoljeni zaradi sposobnosti hitrega gašenja. Poseben poudarek namenjajo tudi urjenju posadke, ki je – kot bomo videli v nadaljevanju – usposobljena tudi za iskanje pametnih telefonov v sedežih in njihovo gašenje, če se vnamejo.
Spoznanje
Ko so litij-ionske baterije na začetku 90. let preteklega stoletja postale komercialne dostopne, letalske družbe sprva niso postavljale posebnih omejitev. Uvrščale so jih med nevarno blago, a brez specifičnih pravil. Konec 90. let je Mednarodna organizacija civilnega letalstva (ICAO) začela uvajati prve smernice, ki so se spočetka nanašale na prevoz večjih količin litij-ionskih baterij kot tovora.
Prvi incidenti so pokazali na potrebo po regulaciji. Leta 1999 je na losangeleškem letališču med nakladanjem na tla zgrmela paleta s 120.000 litij-ionskimi baterijami, ki se je slabe štiri ure pozneje (!) vnela. To je bil prvi opozorilni znak, da so baterije nevarne, še posebej zaradi mogoče zapoznele reakcije. Leta 2004 je v Memphisu med nakladanjem v letalo zagorela FedExova paleta, ki je vsebovala litij-ionske baterije. Ameriška Zvezna agencija za letalstvo (FAA) je zato v letih 2002–2007 izvedla več raziskav o vnetljivosti teh baterij. Izsledki so bili skrb vzbujajoči, zlasti dokazana neučinkovitost tedanjega gasilnega sredstva halon 1301 (bromotrifluorometan). Iz teh testov izvira tudi predpis, da so lahko baterije kot tovor napolnjene do 30 odstotkov.
Koliko energije je shranjene v bateriji
Googlov novi telefon Pixel 10 ima litij-ionsko baterijo s kapaciteto 4.970 mAh, podobne vrednosti imajo tudi drugi telefoni. Pri nazivni napetosti okrog 3,85 V ima takšna baterija okrog 70 kJ energije (19,4 Wh). Prevedeno v bolj prehranske enote je to 17 kcal energije, kar se ne sliši pretirano veliko – to je grižljaj čokolade.
A to je dovolj, da od sobne temperature do vrelišča segrejemo 27 gramov vode in jo tudi uparimo! Če se zadovoljimo le s segrevanjem do 100 °C, ne da bi voda dejansko povrela, energija zadostuje za 220 gramov vode. Pixel 10 tehta 204 grame.
Seveda ga ne sestavlja voda, temveč plastika, silicij, baker, baterija in aluminij. Vse te snovi imajo manjšo toplotno kapaciteto od vode, zato se segrevajo hitreje. Čez palec lahko ocenimo, da je štirikrat manjša, torej bi energija iz polne baterije lahko telefon segrela do približno 300–350 °C. To pa je več kot dovolj, da začne telefon razpadati, se topiti, na koncu se vname. V resnici je toplota sprva omejena na majhen del telefona ob bateriji, zato lokalno doseže še višje temperature, vse do 600 °C. To pa je že dovolj, da se vnamejo tudi drugi predmeti ob telefonu.
Ta energija se pri normalnem delovanju sprošča počasi, ko baterija zdrži ves dan. Ob poškodbah ali katastrofalni odpovedi pa se vsa energija sprosti v nekaj minutah. Tudi če je baterija le napol polna, so posledice lahko hude.
Leta 2007 je ameriška Zvezna agencija za letalstvo (FAA) izdala varnostno opozorilo oziroma SAFO 07002 (safety alert for operators), ki je omenjal nevarnost požara med letom zaradi poškodb litij-ionskih in litij-kovinskih baterij. Kasneje je sledilo še več podobnih opozoril, ki so določala priporočene postopke v primeru težav in omejitve za vnos na krov.
ICAO je leta 2007 izdal tehnična navodila za varen prevoz nevarnih predmetov po zraku (Doc 9284), v katera je dodal tudi litijeve baterije. V naslednji reviziji leta 2009 so ločili litij-ionske in litij-kovinske baterije, omejitve pa so postavili glede na maso litija (5 gramov v povsem napolnjeni celici). Prepovedali so tudi prevoz litij-kovinskih baterij kot komercialnega tovora na potniških letalih, leta 2016 pa so isto prepoved udejanjili še za litij-ionske baterije. Leta 2013 se prvikrat omeni omejitev 100 Wh za energijsko vsebnost v litij-ionskih baterijah med prtljago.
Ognjeni incidenti
Ameriška letalska družba Southwest Airlines je morala evakuirati potnike iz letala Boeing 737-800, potem ko je ob pristanku v Renu v kabini izbruhnil manjši požar. Incident se je zgodil 19. marca letos, v njem pa ni bil nihče poškodovan. Požar se je začel v prenosnem računalniku enega izmed potnikov, zato so morali vsi hitro zapustiti letalo, nato pa so gasilci uspešno rešili situacijo.
Leta 2004 je med nakladanjem Fedexovega letala zagorela paleta z baterijami.
Še precej huje bilo 28. januarja letos, ko so morali iz letala, namenjenega iz Busana v Južni Koreji v Hongkong, še pred vzletom evakuirati vse potnike zaradi požara, ki je izbruhnil v predalu za ročno prtljago v kabini. Neuradno je bila vzrok litij-ionska baterija v elektronski napravi enega izmed potnikov, požar pa je močno poškodoval letalo, ki je bilo kasneje odpisano. Huje poškodovanih k sreči ni bilo, so pa nekateri poiskali zdravniško pomoč zaradi manjših poškodb ob evakuaciji ali vdihavanja dima.
Najhujša nesreča se je zgodila 3. septembra 2010, ko je blizu Dubaja strmoglavil UPS-ov tovorni Boeing 747. Manj kot pol ure po vzletu sta pilota prejela opozorilo, da je v glavnem tovornem prostoru požar. V pilotsko kabino se je hitro razširil gost črn dim, zaradi česar je vidljivost upadla na ničlo. Pilota sta se po najboljših močeh poskušala vrniti in pristati, a je zaradi slabe vidljivosti, odpovedi krmilnih sistemov zaradi požara in strupenega dima na koncu letalo treščilo na tla. Požar se je vnel na paleti, ki je imela dobrih 80.000 litij-ionskih baterij. Protipožarne pregrade niso zdržale, zaradi odpovedi prezračevalnega sistema pa je dim prineslo v pilotsko kabino.
Kako gori litij-ionska baterija
Gorenje je kemijska reakcija, pri kateri se sprošča toplota (eksotermična reakcija) in ki potrebuje tri sestavine: gorivo, oksidant in dovolj visoko temperaturo, kar imenujemo požarni trikotnik. Pri običajnih požarih, ki jih poznamo iz vsakdanjega življenja, je oksidant kisik v zraku, dovolj visoko temperaturo pa zagotavlja reakcija sama, ko jo enkrat sprožimo. Gašenje se zato osredotoča na prekinitev dostopa oksidanta (pokrivanje z odejami, gašenje s prahom, peno ali CO2) in hlajenje (gašenje z vodo).
Ko zagorijo litij-ionske baterije, pa govorimo o pobegli termični reakciji (thermal runaway), ki se zaradi sproščene toplote v reakciji sama pospešuje v pozitivni povratni zanki. Sprožijo jo lahko kratki stik, prenapolnjenost, previsoka temperatura, staranje in fizične poškodbe. Ko celice v bateriji presežejo temperaturo 80 °C, se nevarnost pobegle reakcije močno poveča.
V nasprotju z običajnimi požari litij-ionske baterije ne potrebujejo zunanjega oksidanta, torej zraka, saj so v bateriji vse potrebne snovi za gorenje. Potrebna je le še dovolj visoka temperatura. Ko to dosežemo, recimo zaradi ohmskih izgub pri visokih tokovih, ki nastanejo ob kratkem stiku, je baterijo skoraj nemogoče hitro pogasiti. Običajni protokol je potopitev v veliko količino vode, ki jo hladi, po možnosti v ognjevarni posodi.
Le leto pozneje, julija 2011, je tovorni Boeing 747 na poti iz Seula v Šanghaj strmoglavil v Vzhodnokitajsko morje, potem ko ga je zajel požar, ki je izbruhnil v prtljažnem prostoru. Na krovu je imel tudi 400 kilogramov litij-ionskih baterij, barv in kemikalij za fotojedkanje čipov. Kateri del tovora je povzročil požar, preiskava ni mogla ugotoviti, a po tej nesreči je ICAO začel prenovo predpisov o vnosu litij-ionskih baterij v letala. Od leta 2016 je prepovedan transport litij-ionskih baterij kot tovora na potniških letalih (vsako potniško letalo nosi tudi tovor, kolikor je pač prostora), izoblikovala so se moderna pravila, ki omejujejo baterije glede na energijsko vsebnost.
Ognjevarne vreče za shranjevanje naprav s pobeglimi baterijami.
Primerov je zelo malo
Letalskih poletov je ogromno in velika večina mine brez kakršnihkoli posebnosti. Mednarodno združenje za zračni transport (IATA) ocenjuje, da bo letos opravljenih med 38 in 39 milijoni poletov. Seveda pa se tu in tam zgodi, da elektronske naprave potnikov povzročijo incidente. V Javni agenciji za civilno letalstvo Republike Slovenije (CAA) so nam povedali, da je »po podatkih ICAO in EASA povprečno prijavljenih 200–300 incidentov letno v civilnem letalstvu po svetu, kjer so vzrok litij-ionske baterije (pregrevanje, dim, požar ali nepravilno shranjevanje)«. Tudi od upravljalca ljubljanskega letališča Fraport so nam sporočili, da resnih incidentov v povezavi z baterijami pri nas ne beležijo.
Najpogosteje gre za manjše dogodke v kabini, ki jih obvlada že posadka s standardnimi postopki, kot so hlajenje naprave, odstranitev vira, uporaba požarne odeje ali gašenje s halonskim gasilnikom. Zelo zelo redki so primeri, ko morajo letala zato pristati, kaj šele, da bi utrpela resno škodo. CAA je potrdila, da v njenih zbirkah in poročilih ni zabeleženega primera, »da bi letalo v slovenskem zračnem prostoru moralo spremeniti načrtovano pot izključno zaradi incidenta z litij-ionskimi baterijami na krovu«. Slovenski zračni prostor je majhen, incidenti pa so tudi v globalnem merilu redki.
Če pogrešite telefon
Posadke bodo neuradno povedale, da so ena največjih nadlog brezžične slušalke, kot so AirPods. Potnikom redno padajo v sedeže, za sedeže in pod sedeže, nato pa jih morajo posadke previdno iskati in izvleči. Če jim to ne uspe, se sedež ne sme premikati, pogrešane naprave pa morajo nato rešiti posebej usposobljene tehnične službe. Brezžične slušalke imajo namreč tudi litij-ionske baterije, in sicer okoli 0,2 Wh v vsaki slušalki. To je sicer približno stokrat manj od pametnega telefona, a še vedno predstavlja nevarnost.
Če se telefon vname, bo posadka najprej zadušila vidne plamene z gasilnim aparatom na halon. A testi so pokazali, da to ni dovolj, saj v baterijskih celicah še vedno poteka pobegla reakcija, ki ima na voljo tako gorivo kakor oksidant, zato jih je treba ohladiti, da reakcijo upočasnijo in ustavijo. Napravo bodo potopili v vodo ali namensko tekočino. Ko se bo reakcija končala, pa pospravili v posebno ognjevarno vrečo. Na novih letalih bodo že namenski predali, kamor bodo shranili pregrete in pogašene baterije.
Pravila bodo strožja
Svetovni trend je zaostrovanje pravil ICAO in EASA, so povedali pri CAA. V prihodnosti si lahko obetamo strožji nadzor nad transportom večjih baterij, izboljšane standarde za embalažo ter ognjevarne vreče in vsebnike na letalih, kamor bodo lahko varno odložili 'ponorele' baterije. Air Busan je po tragični nesreči uvedel še strožja pravila, ki prepovedujejo odlaganje baterij tudi v predale nad glavo – potniki jih morajo imeti na sebi, da lahko takoj zaznajo pregrevanje.
Kaj lahko nesemo na krov
V letalskem prometu potniki smejo prevažati tudi nekatero nevarno blago v obliki ročne prtljage, oddane prtljage ali pri sebi, a morajo upoštevati tehnična navodila Mednarodne organizacije civilnega letalstva (ICAO). Posamezne vrste nevarnega blaga so prepovedane v vseh primerih, denimo univerzalne vžigalice (ki se vžgejo ob drgnjenju ob katerokoli podlago), strelno orožje, eksplozivi.
Baterije je daleč najvarneje imeti v ročni prtljagi, da lahko hitro opazimo kakršnokoli nenavadno dogajanje in nanj opozorimo posadko. Elektronske naprave, ki vsebujejo litij-ionske ali litij-kovinske baterije, pa lahko spakiramo tudi v oddano prtljago, če:
energijska kapaciteta litij-ionskih baterij ne presega 100 Wh oziroma 160 Wh s posebnim dovoljenjem prevoznika (zato imajo številne zunanje baterije oziroma power banki nazivno energijo 99,9 Wh);
vsebnost litija v litij-kovinskih baterijah ne presega dveh gramov.
Vsaka oseba sme imeti največ dve rezervni bateriji (power bank), ki pa ju ni dovoljeno oddati, temveč morata biti v ročni prtljagi in individualno zaščiteni, da se prepreči kratki stik. Polnjenje in uporaba zunanjih baterij na krovu nista dovoljena. Tudi elektronskih cigaret in podobnih naprav ni dovoljeno prevažati v oddani prtljagi.
Vse baterije morajo biti tudi preizkušene in certificirane skupaj s povzetkom preizkusa, kar za komercialne izdelke običajno ni težava.
Prevozniki za posadke uvajajo posebna usposabljanja za ukrepanje pri pobeglih termičnih reakcijah, ki se zgodijo ob poškodbah baterij. Sprejemajo se tudi ukrepi za natrij-ionske baterije, ki so sicer cenejše in z manjšo kapaciteto, a prav tako predstavljajo požarno tveganje. Meje so trenutno zelo podobne kot za litij-ionske baterije, v prihodnosti pa se bodo prilagajale novim informacijam in razvoju tehnologije.
Da se lahko baterije prevažajo z letali, morajo prestati test, ki ga opisuje Standard UN 38.3. Ta vključuje preizkuse tlačne stabilnosti, temperature stabilnosti, odpornosti na vibracije, šoke in zunanje kratke stike, udarce, prenapolnjenje in prisilno praznjenje. Če baterije test opravijo, dobijo certifikat, ki jim omogoča prevoz v obliki tovora na letalih. Pri baterijah resnih proizvajalcev težav ni, precej drugače pa je s cenenimi ponaredki, kjer so baterije slabe ali v poceni napravah (npr. skirojih), kjer odpove upravljavsko vezje BMS (battery management system), kar lahko vodi v prenapolnjenje ali kratki stik.
Oprema za gašenje manjših požarov na airbusih. Slika: Airbus
Litij-ionske baterije so značilen primer razvoja tehnologije, ki nas je prisilila v iskanje srednje poti. Prihajajoče vrste baterij bodo varnejše zaradi več razlogov. Litij-železov-fosfatne (LFP) baterije imajo nekoliko manjšo energijsko gostoto, predvsem pa so bolj stabilne pri višjih temperaturah. Baterije brez tekočega elektrolita (solid-state) imajo trdne, nevnetljive elektrolite, zato tudi večja energijska gostota ne bo tako problematična. Alternativo predstavljajo natrij-ionske baterije, ki so same po sebi energijsko manj goste, pogosto pa uporabljajo tudi manj vnetljive elektrolite. Za vse te nove tehnologije bo seveda treba razviti postopke testiranja in postaviti omejitve za vnos na krov.
Sami lahko največ storimo že danes – in to ne le za varnost na letalih, temveč tudi ali zlasti doma –, če ne uporabljamo poceni brezimnih baterij neznanega porekla. Doma imamo pogosto še večje naprave, denimo električne skiroje ali kolesa, manjše naprave pa morda priključene čez noč ali celo stalno. Tveganje zaradi uporabe necertificiranih baterij je preprosto preveliko.
Letala pa bi bila seveda že danes malenkostno, skoraj zanemarljivo varnejša, če bi preprosto prepovedali prevoz baterij in elektronskih naprav. Tudi avtomobili bi bili varnejši, če bi njihovo hitrost omejili na 20 kilometrov na uro. A tega ne storimo, ker to ni praktično. Tudi na letalih so zato uvedli stroga pravila za prevoz litij-ionskih baterij in jasne postopke za reševanje težav, kot družba pa smo sprejeli neznatno povečano tveganje, da gre kaj katastrofalno narobe. Življenje so kompromisi.
