Dans la cadre de leurs travaux de recherche, Isabelle Sochet, Antoine Faugaret et Nicolas Billois, du laboratoire PRISME travaillent pendant deux ans (2024-2026) sur des études de cas d’explosion de batteries électriques en milieu confiné.
L’actualité regorge d’exemple récent dans lesquels des batteries de véhicules électriques (trottinette, vélo, voiture…) ont pris feu. Si le risque incendie lié aux batteries électriques est étudié depuis plus d’une décennie, ce n’est pas le cas pour le risque explosion, bien qu’identifié. Lorsque les batteries Lithium-Ion sont soumises à des sollicitations thermiques, mécaniques ou électriques (surcharge, décharge excessive, court-circuit…) celles-ci peuvent alors être source d’incendie et d’explosion.
L’échauffement de la batterie provoque son emballement thermique accompagné d’une libération de gaz chauds hautement inflammables. Les gaz éjectés se mélangent avec l’air et lorsque la concentration atteint les limites d’explosivité, les gaz inflammables explosent par la présence de flammes ou d’étincelles. Dans les parkings fermés ou quasi-fermés et obstrués par la présence des véhicules, l’explosion est susceptible d’engendrer des dommages sévères aux biens et aux personnes dans 10% des cas selon une étude australienne. On touche ici, à la fois le cœur de la formation, avec le département Maîtrise des Risques Industriels, mais aussi la recherche avec le laboratoire PRISME, présents au sein de l’INSA Centre val de Loire.
Fort de cette expertise, le laboratoire a répondu à un appel à projets de la Fondation MAIF afin d’étudier les différents effets lors d’une explosion de batterie en milieu confiné, typiquement dans un parking fermé par exemple. Cette action est menée en partenariat avec la société APEX Solutions, spécialisée dans le développement de codes rapides permettant de cartographier les aléas et enjeux, et l’entreprise Blast Solutions et Associés (BS&A), spécialisée dans l’ingénierie de pointe pour quantifier et gérer les risques de sûreté et sécurité
Pour la Fondation MAIF, l’ambition de ce projet de recherche est d’apporter des solutions afin de protéger les populations face aux risques liés au potentiel d’incendie et d’explosion de batteries. Le premier objectif est de diminuer l’exposition aux risques d’explosion potentielle (ex. : explosion suivie d’un incendie dans un immeuble d’habitation ou centre commercial …).
La première étape de ces travaux se déroule au sein du laboratoire situé sur le campus de Bourges au sein duquel Antoine et Nicolas ont déjà réalisé plusieurs centaines de tirs expérimentaux (simulations d’une explosion à l’échelle d’une maquette de 80 places et 70 véhicules). Différents cas de figure sont étudiés afin d’être au plus près des conditions réelles des enceintes de confinement possibles (parking ouvert, parking fermé silo ou souterrain, tunnel…). L’étude permet d’observer à la fois la propagation de l’onde mais aussi son intensité. Concrètement l’impact sur le corps humain d’une onde souffle consécutive à une explosion avec un niveau de surpression de 0.03 bar engendre la détérioration des tympans et l’éclatement des poumons est observé pour une surpression de 1 bar. Des cas de figures évolutifs et à complexité croissante sont étudiés en laboratoire (présence du toit, des murs, des poutres et des piliers) et enfin l’ajout d’éléments complémentaires comme les accès ou les parkings à vélos. Chacune de ces configurations est testée avec le parking vide, à moitié plein ou complet.
Pour compléter ces modélisations en laboratoire, la société BS&A va maintenant conduire des expérimentations à l’échelle 1 pour vérifier la transposabilité complète de l’étude sur des cas réels, mais aussi étudier, ce qui n’est pas possible sur la maquette, l’impact de ces explosions sur la structure elle-même. De son côté, la société APEX Solutions réalise un outil rapide d’estimations de dégâts pour différentes configurations de scénarios.
Les résultats de cette étude doivent permettre de donner à la MAIF, assureur en cas de sinistre, des outils de compréhension des risques et de leur gestion pour pouvoir dialoguer avec les différents acteurs, en premier lieu les gestionnaires de ces infrastructures de confinements (parkings, tunnels…) et chercher ensemble des pistes d’amélioration. Mais il peut bien entendu y avoir des bénéfices partagés beaucoup plus larges, notamment pour l’information des équipes de secours en cas d’accident afin de les aider à mieux comprendre la question du risque, tout comme vers l’ensemble de la population qui peut ainsi être mieux sensibilisée sur cette même question.
