Nachgefragt: Unfälle mit Elektrofahrzeugen

  09. November 2016

Wie reagieren Batterien in einem Elektrofahrzeug bei einem Unfall mit oder ohne Brand? Über dieses Thema referierte Dr. Dietmar Schelb, Leiter der Forschungsstelle für Brandschutztechnik (FFB) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), beim 5. Kommandanten-Forum der International Fire Academy in Vaduz. Wir haben nachgefragt: Was sind die wichtigsten Erkenntnisse für Feuerwehren?

Worin liegt die Besonderheit bei Elektrofahrzeugen?

Dr. Dietmar Schelb: In heutigen Elektrofahrzeugen kann die Batterie selbst brennen, weil der Elektrolyt – verschiedene Kohlenwasserstoffverbindungen – und Komponenten der Anode wie Graphit brennbar sind. Hinzu kommt, dass die Kathoden bei starker Erhitzuung Sauerstoff abgeben können und somit der Brand ohne externe Luftzufuhr aufrechterhalten werden kann. Das ist der wesentliche Unterschied zwischen den modernen Lithium-Ionen-Batterien und anderen Batterien oder Akkus. 

Was ist bei einem Unfall mit einem solchen Fahrzeug zu beachten?

Dr. Dietmar Schelb: Wenn bei einem Unfall das Chassis verformt wird, besteht die Möglichkeit, dass die Zelle derart deformiert ist, dass es nicht sofort, sondern zeitverzögert zu einem Kurzschluss und Brand kommt. Es gibt in der Regel keine äusseren Anzeichen dafür. Ein solcher Brand kann 24 Stunden und im ungünstigen Fall sogar noch später nach dem Unfall entstehen.

Dies würde übrigens auch gelten, wenn sich ein anderes Fahrzeug oder Fahrzeugteil in die Batterie gebohrt hat, ohne dass das Chassis bzw. die Batterie verformt wurde.

Wie muss ich mir die Brandentwicklung vorstellen?

Der Brand wird sich nicht schlagartig in Form einer Explosion äussern, sondern fängt moderat an. Die Batterie beginnt zu brennen – i.d.R. deutlich hörbar, weil aufeinanderfolgende Kurzschlüsse auftreten. Sofern am Unfallort noch Arbeiten an dem Fahrzeug erfolgen, sollte man sich ab jetzt in Richtung Selbstschutz organisieren. Dies ist bei gegebenenfalls eingeschlossenen Insassen und noch laufenden Rettungsarbeiten für die Feuerwehr natürlich eine schwierige Abwägung.

Was sollte nach einem solchen Unfall passieren, wenn es an der Unfallstelle nicht zum Brand kommt?

Dr. Dietmar Schelb: Die Empfehlung ist momentan, das abgeschleppte Fahrzeug separiert abzustellen. Im Extremfall wäre eine Brandwache möglich, doch das ist ein grosser Aufwand. Und das Problem ist: Wann stellen Sie eine Brandwache? Bei einem Parkrempler bestimmt nicht, aber wenn Sie ein Fahrzeug aufgrund der Deformation nicht mehr wiedererkennen, dann bestimmt. Wo ist dazwischen die Grenze? Das wissen wir nicht. Daher die Empfehlung, das Fahrzeug mit Abstand von anderer Brandlast abzustellen.

Was ist zu tun, wenn die Batterie zu brennen begonnen hat?

Dr. Dietmar Schelb: Der Batteriebrand kann lange dauern, sagen wir eine Stunde. Natürlich fängt irgendwann ohne Löschmassnahmen auch der Rest des Fahrzeuges Feuer, und Sie haben einen "normalen" PKW-Vollbrand. Sie können dann viel Wasser darauf geben und den Brand eindämmen. Das ist gleichzeitig eine Luftreinhaltungsmassnahme. Es kann aber sein, dass eine Feuerwehr den Batteriebrand nicht löschen kann, weil man in der Regel nicht an die Batterie herankommt. Wegen der langen Brenndauer sollte man idealerweise eine stationäre Wasserversorgung einrichten. Nach Möglichkeit sollte das abfliessende Löschwasser zurückgehalten werden, weil i.d.R. in den Batterien Stoffe der Wassergefährdungsklasse 3 enthalten sind.

Eine denkbar ungünstige Situation könnte sich ergeben, wenn bei einem stark deformierten Fahrzeug die Batterie anfängt, Geräusche und / oder Rauchzeichen von sich zu geben oder nur eine kleine Flamme sichtbar ist. In diesem Fall könnte ein zaghafter Löschversuch mit wenig Wasser zu internen Kurzschlüssen führen und die Situation verschärfen, weil sich die Zellen bei einem Kurzschluss stark aufheizen und der Elektrolyt ausgasen kann. Wenn also mit Wasser gelöscht wird, dann mit viel Wasser und für längere Zeit.  

Wie stellt sich die Situation dar, wenn das Fahrzeug brennt und die Batterie beflammt wird?

Dr. Dietmar Schelb: Wenn eine Lithium-Ionen-Batterie beflammt wird – etwa nach einem Unfall oder aufgrund eines Brands im Umfeld eines Elektrofahrzeugs –, muss ich damit rechnen, dass sich die Batterie so verhält wie jede andere flüssige oder feste Brandlast mit hoher Wärmefreisetzungsrate. Als Faustregel für eine erste Abschätzung der Brandlast kann man das Kilo-Gewicht der Batterie durch 10 teilen und erhält ein Äquivalent in Liter Benzin – plus/minus 50 %. Die Batteriegewichte liegen irgendwo zwischen 10 Kilo beim Plug-In-Hybrid und bei bis zu knapp einer Tonne bei reinen E-Fahrzeugen. Das entspricht dann der Tankbefüllung eines Benzinrasenmähers beim Plug-In und dem Tankinhalt eines grossen PKW bei der 1000 kg-Batterie.

Beim Brand eines Elektrofahrzeugs gilt: Es sollte umluftunabhängiger Atemschutz getragen. Wir haben zusätzlich zu den Stoffen, die beim Verbrennen von Fahrzeugen frei werden, Substanzen, die von der Batterie freigesetzt werden. Dazu gehört auch eine unbekannte Menge an Flusssäure.

Nach einem solchen Einsatz sollten die Regeln der Schwarz-Weiss-Trennung genau beachtet werden. Getragene Einsatzkleidung muss professionell gereinigt werden.

Ein drittes Szenario: Ein Elektrofahrzeug steht in einer Tiefgarage, die nach einem Starkregen überflutet wird. Ist dies problematisch?

Dr. Dietmar Schelb: Nach den offiziellen Zulassungsvorschriften müssen die Batterien nicht dicht sein. Nach den uns vorliegenden Informationen sind aber alle bisher getesteten Batterien von Elektrofahrzeugen dicht, weil in der Batterie auch die Elektronik geschützt werden muss.

Betrachten wir für diesen Fall die Gefährdung durch Strom, so schätzen wir – im Vergleich zu der in der Tiefgarage installierten Elektrik  – die zusätzliche Gefahr durch Elektrofahrzeuge oder Ladestationen gering ein.

Würde in die Batterie eines Elektrofahrzeugs Wasser eindringen, so käme es zu Kurzschlüssen und damit zum Ausgasen brennbarer Elektrolytdämpfe und wahrscheinlich auch von Wasserstoff. Steht das Fahrzeug zu diesem Zeitpunkt noch im Wasser, dann wird es dort blubbern, brodeln und rauchen.

Steht das Fahrzeug wieder im Trockenen, empfehlen wir, das Fahrzeug wie nach einem Unfall zu behandeln: Nach dem Herausbringen aus der Tiefgarage zumindest 24 Stunden separiert abstellen.

Dr. rer.nat. Dietmar Schelb, Jahrgang 1965, promovierte am Institut für Verbrennungstechnik am DLR Stuttgart und leitet seit
1. November 2014 die Forschungsstelle für Brandschutztechnik (FFB). Die Forschungsstelle gehört zum Lehrstuhl für Verbrennungstechnik am Engler-Bunte-Institut und arbeitet eng
mit der Landesfeuerwehrschule Baden-Württemberg, den
Feuerwehren sowie mit den verschiedenen Instituten des
KIT z.B. aus den Bereichen Batterietechnik und Wasserstoffsicherheit zusammen.
Kontakt: dietmar.schelbanti spam bot@kitanti spam bot.edu, Tel. +49 721 608 44450.

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