Kuuman syttyvien kaasujen kerroksen sekoittuminen, kun ovi avattiin. Kuvakaappaus teknisestä tutkintaraportista.
Surprise (Arizona). Maaliskuussa 2017 käyttöön otettu sähkövarasto varastoi aurinkopaneeleilla tuotettua energiaa ja syötti sitä öisin sähköverkkoon. Sähkövarasto oli jakeluyhtiön muuntoaseman luona teräksisessä rakennuksessa, jonka mitat olivat 15 x 4,5 x 3 metriä. Rakennuksessa oli kaksi ikkunoilla varustettua teräsovea. Seinät olivat lämpöeristettyjä ja ilmastointi piti yllä 24±3 °C lämpötilaa.
Sähkövaraston akusto oli sijoitettu 27 hyllyyn, joista jokaisessa oli 14 litiumioniakkua. Jokaisessa hyllyssä oli tiedonkeruuyksikkö, akkujen suojausjärjestelmä ja 80 kW:n vaihtosuuntaaja. Akuston vaihtovirtateho oli 2 MW ja kapasiteetti 2,16 MWh. Sähkövarasto oli huoltoyhtiön etävalvonnassa.
19.4.2019 kello 16.55 savunilmaisinjärjestelmä avasi kaikki tasa- sekä vaihtovirtakatkaisimet ja laukaisi sammutuslaitteiston, joka suihkutti 323 kg Novec 1230 -aerosolia kymmenessä sekunnissa. Järjestelmä pysäytti myös rakennuksen ilmanvaihdon.
Kello 17.42 hätäkeskukseen ilmoitettiin pahanhajuisesta savusta muuntoaseman luona. Kello 17.44 etävalvontajärjestelmä lakkasi toimimasta.
Oletettua pensaikkopaloa sammuttamaan lähetetty yksikkö saapui kello 17.49. Esimies havaitsi rakennuksesta tulevan savun leviävän maanpinnan läheisyydessä. Paikalla oli huoltomies, joka kertoi, että rakennuksessa oli litiumioniakusto, jonka kuumenemisen syytä hän oli tullut selvittämään.
Sähkövaraston suunnittelija kertoi puhelimitse, että rakennuksen savunpoistoa ei voinut käynnistää ulkopuolelta. Hän välitti palokuntaohjeen, jossa kuvailtiin riskejä, mutta ei mainittu lämpökarkaamista, akkupaloa eikä räjähdysvaaraa. Muita ohjeita yhtiöllä ei ollut. Suunnittelija ja huoltomies suosittelivat, että palokunta ei avaisi ovea, vaan seuraisi tilanteen kehitystä.
Hätäkeskus hälytti päällikön sekä vaarallisten aineiden yksikön, joka saapui kello 18.29. Kello 18.37–19.15 kemikaalisukeltajat kävivät kolmesti sähkövaraston aitauksessa tekemässä mittauksia. Monikaasumittarilla havaittiin vaarallisia syaanivety- ja häkäpitoisuuksia. Lämpökameralla löytyi seinästä lämmin (55 °C) kohta.
Kello 19.50 mennessä savupäästö oli lakannut ja myrkyllisten kaasujen pitoisuudet olivat alentuneet vaarattomalle tasolle. Kello 19.58 palokunta selvitti rakennuksen oven luo sumusuihkun, jolla sisälle menijöiden vetäytyminen turvattaisiin, jos savu syttyisi. Jos se ei syttyisi, ovi jätettäisiin auki savunpoistoa varten.
Kello 20.01 esimies avasi oven huoltomiehen avaimella. Rakennuksen lattian läheisyydessä oli 1,5 metrin savukerros ja savua valui oviaukosta ulos. Esimies etsi kuumia kohtia lämpökameralla. Hän mittasi lämpötilaksi 40 °C, mutta ei havainnut liekkejä eikä kipinöintiä.
Konemies seisoi takavasemmalla. Oven oikealla puolella seissyt palomies mittasi pitoisuuksia. Takaoikealla seissyt palomies piti suihkua.
Kello 20.04 ensiksi paikalle tulleet palomiehet kuulivat pamauksen ja näkivät oviaukosta purkautuvan pistoliekin, jonka pituus oli vähintään 25 m. Paineaalto heitti esimiehen ja konemiehen sähkövaraston verkkoaidan lävitse. Yksikön palomiehet lensivät lyhyen matkan. Kaikki menettivät tajuntansa.
Vakavasti loukkaantuneet esimies ja konemies vietiin helikopterilla ja lievempiä vammoja saaneet palomiehet ambulanssilla sairaalahoitoon. Ensimmäisen yksikön esimies ja palomiehet sekä yksi poliiseista otettiin sairaalaan tarkkailtaviksi mahdollisen syaanivetyaltistuksen vuoksi.
Oven avausta seuranneen humahduksen syy voidaan päätellä seuraavista havainnoista:
- lämpömittaus- ja savunilmaisinjärjestelmä havaitsivat litiumioniakun lämpökarkaamisen tuottaman savun lähes samanaikaisesti
- sammutusaerosoli esti liekkipalon, mutta ei lämpökarkaamisen etenemistä kennosta toiseen ja akusta toiseen
- rakennuksen ilmanvaihto alensi sammutusaerosolin pitoisuuden tasolle, joka ei enää estänyt liekkipaloa
- kun sammutusaerosolin pitoisuus laski, mahdolliset liekkipalot alensivat ilman happipitoisuuden tasolle, jolla seos ei voinut palaa
- oven avaaminen kohotti happipitoisuutta ja laimensi kaasuja syttymisalueelle
- todennäköisiä syttymislähteitä olivat akkujen metalliroiskeet, rakennuksen ilman kasvaneesta lämmönjohtavuudesta aiheutuneet valokaaret ja akkujen kuumat pinnat.
Palosyytutkijat totesivat, että vain hyllyn 15 akut olivat kuumenneet. Lämpökarkaaminen oli käynnistynyt akun 2 kennossa 7 ja edennyt viereisiin kennoihin. Lämmön johtuminen alas- ja ylöspäin käynnisti lämpökarkaamisen muissa hyllyn akuissa. Väliseinät suojasivat viereisten hyllyjen akkuja kuumenemiselta.
Kennoista vapautui vetyä, metaania, eteeniä ja hiilimonoksidia. Kun ilmanvaihtoa ei otettu huomioon, syttyvien kaasujen pitoisuudeksi arvioitiin 14,1 prosenttia, joka oli laskettujen syttymisrajojen 4,5 % ja 46,4 % välissä. Luonnollisen ilmanvaihdon arvioitiin vaihtavan rakennuksen ilman 1,7–1,8 kertaa tunnissa. Tämä olisi riittänyt estämään syttyvän seoksen muodostumiseen.
Virtausmallinnus osoitti, että akuista vapautuneet kuumat kaasut muodostivat 0,7–1,5 metrin kerroksen katon alapuolelle. Tässä kerroksessa oli vain vähän sammutusaerosolia, jonka pitoisuus alemmassa kerroksessa pieneni ilmanvaihdon vaikutuksesta.
Käännös: Risto Lautkaski
Lue lisää: Mitä tietoja ja osaamista palokunnalla oli ja mitä olisi pitänyt olla?
Akkupalon kehitys räjähdykseksi. Standardien päivitystarve.
