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Brandbekämpfung bei Lithium-Batteriebränden

Was tun, wenn es zum Lithium-Brand kommt? Brände von Lithium-Ionen Batterien gelten als sehr schwer zu bekämpfen. Löschversuche mit herkömmlichen inerten Mitteln sind meist erfolglos, da Lithium-Ionen Zellen den zum Brand benötigten Sauerstoff selbst erzeugen. Bei der Auswahl des geeigneten Löschmittels spielen die Grösse und Menge der Batterien, aber auch die betrieblichen Gegebenheiten eine Rolle. Wir stellen Ihnen verschiedene Möglichkeiten vor.

Löschen mit Wasser

Bezüglich des Einsatzes von Wasser als Löschmittel gibt es verschiedene Ansichten. Da Lithium sehr reaktionsfreudig ist, raten einige davon ab, es mit Wasser in Kontakt zu bringen. Neuere Untersuchungen legen jedoch nahe, dass grössere Mengen Wasser in der Lage sind, Lithium-Brände einzudämmen und wirksam zu bekämpfen. Als Erklärung werden hier u.a. der Kühleffekt genannt, der die Reaktion der Zellen verlangsamt. Dennoch stellen gerade grosse Batterien, zum Beispiel von brennenden Elektroautos, die Feuerwehren regelmässig vor eine enorme Herausforderung. Über den Aufbau einer Traktionsbatterie lässt sich das leicht erklären:

Grundlegend besteht eine grosse Traktionsbatterie aus vielen kleineren Zellen, die mit einander verbunden sind. Erhitzt sich eine einzelne Zelle, im schlimmsten Fall mitten im Modul, werden die benachbarten Zellen zwangsläufig auch erwärmt. So kommt es zu einer Kettenreaktion, die zu einer erheblich stärkeren Energiefreisetzung führt. Wurde die Kettenreaktion vom Zentrum der Batterie ausgelöst, ist es nahezu unmöglich, diesen mit einem Löschmittel, z. B. Wasser, zu erreichen und damit die Reaktion aufzuhalten oder einzudämmen. Versucht man nun ein solches Modul zu kühlen, erreicht das Wasser lediglich die äusseren Schichten bzw. das Gehäuse der Batterien. Anders verhält es sich bei kleineren Modulen, bei denen weniger Zellen verwendet werden. Hier wirkt eine äussere Kühlung meist direkt auf die reagierenden Zellen ein.

Der deutsche VdS hat beispielsweise im Sommer 2019 ein Merkblatt 3856 „Sprinklerschutz von Lithium-Batterien“ herausgegeben. Darin wird erstmals nach Energiegehalt pro Lagereinheit differenziert und das Risiko entsprechend der folgenden Tabelle eingestuft:

Hazard Level (HL) Risiko Energiegehalt in kWh / Lagereinheit
I Gering >1
II Mittel 1,0 - 50
III Hoch >50

Es wird empfohlen max. 50 kWh pro Lagereinheit (z.B. Europalette) zu lagern. Dies entspricht dem Hazard Level II. Die Sprinklerung ist nach VdS CEA 4001 auszulegen. Versuche des amerikanischen Sachversicherers FM-Global und dem Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e. V. (GDV) haben gezeigt, dass die Brandausbreitung bei Bränden von Lithium-Batterien im Hochregal durch eine gezielte Sprinklerung verhindert werden kann. Die Erkenntnisse aus den Versuchen sind jedoch nur für in Karton verpackte, kleine Lithium-Akkus gültig. Die Sprinklerung von großen Batterieeinheiten ist dennoch ratsam, da zwar der Brand an der einzelnen Batterie i.d.R. nicht gelöscht wird, aber die Ausbreitung auf benachbarte Batterien verlangsamt, wenn nicht sogar verhindert werden kann.

Allerdings wird zur Brandbekämpfung eine deutlich höhere Wassermenge benötigt als bei konventionellen Bränden. Um den Erfolg zu beschleunigen und ggf. auch die benötigte Wassermenge zu reduzieren, können dem Löschwasser verschiedene Additive zugefügt werden. Bei einer Reaktion besteht ebenfalls die Gefahr, dass schädliche Stoffe wie Salz- oder Flusssäure aus dem Inneren der Zelle abgesondert werden. Diese können zum Beispiel in Form von Dämpfen auftreten und Menschen durch Hautkontakt oder Einatmen schädigen. Beim Löschvorgang können sie durch Löschwasser verdünnt werden, in den Boden sickern (falls keine geeignete Auffangvorrichtung vorhanden ist) und Umweltschäden verursachen.

Aerosol Löschtechnik

Eine weitere Möglichkeit des Einsatzes einer Löschtechnik für Lithium-Brände ist die Aerosol Löschtechnik. Dabei handelt es sich um eine ständig betriebsbereite technische Anlage, die zur Brandunterdrückung eingesetzt wird, bis die Feuerwehr eintrifft, um den Brand endgültig zu löschen. Die Löschtechnik funktioniert gemäss EN 15276-10 ohne Wasserzusatz. Der Löschgenerator unterbricht bei steigender Temperatur den chemischen Verbrennungsprozess effektiv innerhalb von 4,5 bis 15 Sekunden (je nach Modell). Diese Technologie ist umweltfreundlich und humanverträglich (nicht gesundheitsschädigend, nicht sauerstoffverdrängend) und ist u.a. als offizielles "HALON-Ersatzlöschmittel" bei der United States Environmental Protection Agency (U.S.EPA) gelistet. Aufgrund des geringen Gewichtes/Einbauvolumens und der Tatsache, dass keine Verrohrung notwendig ist, ist eine einfache und schnelle Installation möglich. Auch die Investitions- und Folgekosten bleiben gering, da die Aerosol-Löschtechnik wartungsfrei ist und eine lange Produktlebenszeit innehat.

Löschgranulate

Löschgranulate isolieren die Batterie thermisch. Die Lösch- bzw. Isolationswirkung ist sofort aktiv und funktioniert komplett autark. Voraussetzung ist jedoch, dass die Batterien von ausreichend Granulat umgeben sind. Mit dem speziellen Löschgranulat PyroBubbles® gelingt die Bekämpfung von Entstehungsbränden – geprüft nach DIN EN 3-7 von der MPA Dresden für Brände der Klassen A, B, D und F.

PyroBubbles® bestehen zum Grossteil aus Siliziumoxid mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 0,5 bis 5 mm. Ab einer Temperatur von ca. 1050°C beginnen sie zu schmelzen und bilden eine geschlossene und thermisch isolierende Schicht um den Brandherd. PyroBubbles® sind ganz universell einsetzbar: Sie eignen sich nicht nur als Löschmittel zum Bekämpfen von Bränden kompakter Energiespeicher, sondern auch präventiv als Füllmittel zur Lagerung und zum Transport. Passende Transport- und Lagerboxen mit UN-Zulassung sind aus Metall und Kunststoff erhältlich.

Achtung!

Generell gilt, die individuell im Betrieb vorhandenen Risiken und Gefahren abzuschätzen und in Zusammenarbeit mit Fachleuten und Sachversicherern ein geeignetes Lösch- und Brandschutzkonzept zu erarbeiten.

Wir beraten Sie gerne!

Ob am Telefon, via E-Mail oder persönlich bei Ihnen vor Ort - wir helfen Ihnen und beraten Sie gerne. Sprechen Sie uns an.

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