Brandschutz für Stromspeicher
Lithium-Ionen-Batterien bzw. -Zellen oder -Akkus bringen E-Autos, E-Bikes, E-Zigaretten und Smartphones & Co. zum Laufen. Im Vergleich zu anderen Batterietechnologien verfügen diese speziellen Stromspeicher über eine besonders hohe Energiedichte.
Grundsätzlich ist Lithium-Ionen-Technologie sicher, aber unter bestimmten Umständen können die Batterien havarieren, also explodieren. In solch einem Fall kommt es zu heftigen Reaktionen in Form von Bränden, bei denen toxische und korrosive Schadgase ausgestoßen werden. Auch die hohen Temperaturen können für Personen und Sachgüter gefährlich werden.
Wir möchten hier die möglichen Ursachen klären und unsere sicheren Transport- und Lagerungslösungen für Lithium-Ionen-Batterien aus der Produktserie StrainBox vorstellen.
Schon eine einzige kleine Knopfzelle im Restmüll kann einen Großbrand auslösen, z. B. durch eine achtlos weggeworfene Musik-Grußkarte. Wie die ➥ FAZ berichtet, kommt es in Entsorgungsbetrieben immer wieder zu Bränden in Millionenhöhe. Deshalb ist es so wichtig, Batterien und Akkus immer fachgerecht zu entsorgen.
Warum havarieren Batterien?
Lithium-Ionen-Batterien können sich unter bestimmten Voraussetzungen selbst entzünden. In diesem Fall spricht man von einer Havarie oder Thermal Runaway – die Batterie überhitzt und „geht thermal durch“. Die Gründe dafür können von außen (extern) oder aus der Batterie selbst kommen (intern), durch einen sich selbst verstärkenden wärmeproduzierenden Prozess.
Mechanische Beschädigung
z. B. nach Sturz mit dem E-Bike, Batterie ist heruntergefallen etc.
Durch die Verformung einer Zelle oder das Eindringen eines Fremdkörpers in die Zelle kann es zu einer Beschädigung des Separators* kommen, was wiederum zu einem inneren Kurzschluss führt.
Thermische Einwirkung
z. B. extern durch einen Umgebungsbrand, Sonneneinstrahlung oder Ausfall eines Kühlsystems.
Intern kann es zu einer sogenannten thermischen Propagation (= Ausbreitung) von Zelle zu Zelle kommen – eine gefährliche Kettenreaktion.
Chemische Alterung
v. a. beschleunigt durch Tiefenentladungen.
In alten Zellen ist das metallische Lithium ungleichmäßig verteilt; punktuell wachsen Kristalle. Diese sogenannten Dendriten können den Separator durchstoßen und zu einem inneren Kurzschluss führen.
Elektrische Einwirkung
z. B. durch Überladung (intern) oder Kurzschluss (extern).
Bei der Überladung kann die elektrische Energie irgendwann nicht mehr in chemische Energie umgesetzt werden. Beim Kurzschluss kommt es zu einem hohen Stromfluss. Beides führt zu einer Erwärmung der Zelle.
* Der Separator ist die innere Trennschicht zwischen Anode und Kathode, die einen unkontrollierten Ladungsaustausch verhindern soll.
Was passiert beim Thermal Runaway?
So schnell kann’s gehen: Innerhalb weniger Sekunden entzündet sich eine Batterie. Im Batterie-Testzentrum am STÖBICH Standort Nord führen wir regelmäßig Brandversuche mit Lithium-Ionen-Batterien unter realen Bedingungen durch. In dem kurzen Video kann man die vier verschiedenen Stadien eines klassischen Batterie-Brands sehen.
Geprüft im Batterie-Testzentrum
Im Rahmen unserer Produktentwicklung überprüfen wir regelmäßig die sichere Funktion unserer Lagerungs- und Transportboxen. Außerdem unterstützen wir Kunden bei der Planung, Durchführung, Dokumentation und Auswertung eigener Versuche. Die Versuche finden im hauseigenen Batterie-Testzentrum statt, in dem neben Batterieversuchen auch Produkte für den sicheren Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien getestet werden.
ADR: Gesetzliche Vorschrift für den Batterie-Transport
Unsere Transportboxen müssen ADR-konform sein, also für den sicheren Transport von Gefahrgütern auf den Straßen zugelassen sein: gemäß dem Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße (kurz: ADR = Agreement concerning the International Carriage of Dangerous Goods by Road).
Brennende E-Autos sind regelmäßig Thema in den Medien. Dabei wird oftmals von einem „technischen Defekt“ als mögliche Brandursache gesprochen, wie z. B. bei dem ➥ Brand eines elektrischen Postfahrzeugs in Pirmasens. Ob es sich um einen Batteriebrand handelt, kann meist erst später im Verlauf der Ermittlungen geklärt werden. Aufgrund des beschriebenen Gefahrenpotenzials ist ein Zusammenhang zwischen Stromspeicher und Brand relativ wahrscheinlich.
Wohin mit der havarierten Batterie?
Auch nach der Löschung eines Batterie-Brands ist die Gefahr noch lange nicht gebannt: Wohin mit dem kontaminierten Löschwasser und dem defekten Stromspeicher selbst? Die Rechtslage ist nicht eindeutig, und Feuerwehren sind offiziell nicht für Transport und Entsorgung havarierter Batterien zuständig. Trotzdem kann die Feuerwehr Batterie-Sicherheitssysteme für den Einsatz vorhalten – aufgrund sich häufender Brandfälle mit modernen Batterietechnologien ist das auch sinnvoll.
Wir von STÖBICH haben der Feuerwehr Goslar mehrere StrainBoxen übergeben. Die größte Transportbox StrainBox XL lagern wir aus Platzgründen bei uns auf dem Werksgelände. Bei Bedarf können die Einsatzkräfte aller Feuerwehren im Landkreis Goslar die Box mit dem Gerätewagen „Logistik“ (GW-L) zum Einsatzort bringen.
Kreisbrandmeister Uwe Fricke erklärt in der BRANDSchutz/Deutschen Feuerwehr Zeitung (Ausgabe 09/2022, S. 812 ff.) die entscheidenden Vorteile dieser speziellen Transportboxen für den Feuerwehreinsatz: Es gibt sie in verschiedenen Größen von XS für E-Bike-Akkus bis XL für Photovoltaikspeicher, und sie sind für den trockenen Transport ausgelegt. Das bedeutet, dass die Batterie nicht gelöscht werden muss (Stichwort „kontaminiertes Löschwasser“), sondern in der Box ausbrennen kann.
Sichere Transportlösungen für Energiespeicher
Alle Boxen der ➥ StrainBox Serie verfügen über ein integriertes Filtersystem, das die toxischen Gase zu einem großen Teil herausfiltert. Gesundheitsschädliche Stäube und Partikel werden zurückgehalten und der Austritt von Feststoffen, Flüssigkeiten und Flammen wird verhindert. Durch das integrierte Thermomanagement kommt es zu keiner kritischen Temperaturerhöhung der Außenwände. Sollten die Batterien im Inneren havarieren, so wird eine Kontamination im Umfeld der Box verhindert.
Eigenschaften
| Gasfiltersystem | Mechanische Beständigkeit |
| Kein Austritt von Funken und Flammen | Auch für kritische und defekte Lithium-Ionen-Batterien |
| Druckfeste Konstruktion | Geprüftes Gesamtkonzept |
| Kein Austritt von Flüssigkeiten und Feststoffen | Sichere und standhafte Verriegelung |