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Brandrisiko durch Lithium-Ionen-Akkus
Lithium-Ionen-Akkus sind aus unserem modernen Alltag nicht mehr wegzudenken. Ob in Smartphones, Laptops oder Elektroautos – die leistungsstarken Energiespeicher sind allgegenwärtig. Doch ihre Nutzung birgt auch erhebliche Risiken, insbesondere beim Laden und Lagern. Kritische Akkus, die durch Schäden oder fehlerhafte Verarbeitung instabil geworden sind, stellen hierbei eine besondere Gefahr dar.
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Ein zentrales Problem bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Akkus ist das hohe Brandrisiko. Falsche Handhabung, mechanische Einwirkungen, hohe Temperatureinwirkungen sowie Überladung oder Tiefentladung der Batterien können potenziell zu einem Brand führen.
Aufgrund der in den Batteriezellen verwendeten hochreaktiven und leicht entzündlichen chemischen Verbindungen und der hohen Energiedichte kann der Verlauf eines Lithiumbatteriebrandes sehr schwerwiegend sein und sogar zu Explosionen führen, wenn die Zellen aufgrund des hohen Temperatur- und Druckanstiegs thermisch durchgehen (Thermal Runaway), und sich von Zelle zu Zelle ausbreiten (Thermal Propagation). Die dabei freigesetzten Gase sind hochgiftig und können zu schweren Gesundheitsschäden führen.
Trotz dieser potenziellen Gefahren gibt es in den meisten europäischen Ländern bisher keine verbindlichen gesetzlichen Vorgaben für den sicheren Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien. Bislang beschränken sich diese auf Empfehlungen und Richtlinien von Sachversicherern, die rechtlich aber nicht bindend sind. Diese Lücke im rechtlichen Rahmen führt dazu, dass viele Nutzer die Risiken nicht ausreichend erkennen oder berücksichtigen.
Die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) rät in ihrer Information 205-041 unter anderem dazu, im Falle eines Brandes einer Lithium-Ionen-Batterie die Brandausbreitung mithilfe von baulichen Maßnahmen zu beschränken. Diese Forderungen sind bereits in unseren Landesbauordnungen verankert – gemäß §14 (MBO) sind Bauherren und Betreiber verpflichtet, Maßnahmen zu ergreifen, die eine Brandentstehung verhindern und im Falle eines Brandes eine schnelle und wirksame Bekämpfung ermöglichen.
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Steuereinheit
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Technische Entlüftung
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Selbstschließende Türen
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Gitterrostböden, höhenverstellbar
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Steckdosenleisten
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Belüftungsöffnungen
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Auffangwanne
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Abnehmbare Sockelblende, unterfahrbar
Geprüfte Sicherheit gewährleistet maximalen Brandschutz
Im Frühjahr 2022 wurde erstmals ein Grundsatz für die Prüfung und Zertifizierung von Sicherheitsschränken zur aktiven und passiven Lagerung von Lithium-Ionen-Akkus erarbeitet. Dieser Prüfgrundsatz EK5/AK4 22-01 beinhaltet unter anderem die genannten Vorgaben aus dem Baurecht und steht ebenfalls im Einklang mit den Brandschutzmaßnahmen, die von der DGUV in der genannten Information für die Lagerung von Lithium-Ionen-Batterien empfohlen werden:
- Lagerung in separaten Räumen oder Abschnitten
- Feuerbeständiger Raumabschluss
- Feuerhemmende, rauchdichte und selbstschließende Abschlüsse
Die Schränke müssen im Rahmen des oben genannten Prüfgrundsatzes einer Beflammung über 90 Minuten von beiden Seiten standhalten. Das Versagenskriterium bei äußerer Brandeinwirkung ist dabei mit maximal 100 K zulässiger Temperaturerhöhung deutlich strenger im Vergleich zu den baurechtlichen Vorgaben. Gleichzeitig müssen die Schränke auch im täglichen Gebrauch auf Dauer belastbar sein. So liegt die Schließzyklenprüfung der Türen nun bei 80.000 Schließungen pro Tür.
Dieser Prüfgrundsatz ist derzeit der einzige Prüfgrundsatz, bei dem ein offizielles Zertifikat in Form eines GS-Zeichens (Geprüfte Sicherheit) erteilt wird. Mit dem Sicherheitsschrank PRIOLION hat PRIORIT als einer der ersten Hersteller ein entsprechendes Gehäuse entwickelt und zertifizieren lassen.
Sichere Lösungen benötigen mehr als nur Explosionsschutz
Parallel wird in den Normungsgremien über neue Prüfgrundsätze speziell für die Lagerung von kritischen Akkus diskutiert. Diese sollen sich stärker auf die Risiken von Explosionen beschädigter Akkus konzentrieren. Im Vordergrund steht dabei die Druckentlastung, wie sie bei einem Brand von Lithium-Ionen-Batterien häufig auftritt. Dies betrifft sowohl die Konstruktion der Lagerschränke als auch die Art und Weise, wie die entstehenden Gase abgeführt werden.
Der aktuell praktizierte Ansatz, den Druck mithilfe von Federmechanismen in den Türen in den Aufstellort und ggf. Aufenthaltsbereich von Personen abzuführen, ist aufgrund der Toxizität der entstehenden Gase sowie der Gefahr, dass Flammen und brennende Teile umherfliegen könnten, äußerst fraglich. Auch die ausschließliche Konzentration auf das Explosionsszenario, unter Vernachlässigung der Brandgefahr, kann – aufgrund des Brandverhaltens, der Branddauer von Lithium-Ionen-Batterien und den dabei entstehenden Temperaturen von bis zu 1.400° C – in der Praxis fatal sein. Wie bereits beschrieben, ist der Brand einer Lithium-Ionen-Batterie im Vergleich zu anderen möglichen Brandbelastungen (bspw. im Bereich Elektroinstallationen) deutlich stärker. Das Schutzziel der Personenrettung, das sich aus der baurechtlichen Anforderung ableitet, sollte daher keinesfalls durch die möglicherweise einseitige Betrachtung des Explosionsszenarios vernachlässigt werden. Vielmehr sollten beide Szenarien – Explosions- und Brandrisiko – ineinandergreifen und in Abhängigkeit einer individuellen Gefährdungsbeurteilung entsprechende Maßnahmen getroffen und passende Produkte eingesetzt werden.
Im Portfolio der PRIORIT AG sind bereits verschiedene Produktmöglichkeiten zur Lagerung von Lithium-Ionen-Akkus verfügbar. Neben dem bereits vorgestellten GS-zertifizierten Sicherheitsschrank PRIOLION sind auch kleinere Lagerboxen sowie Raum-in-Raum-Lösungen für die genannten Zwecke erhältlich. Zudem verfolgt PRIORIT aktiv die aktuellen Diskussionen und neu veröffentlichte Prüfvorgaben und Regelungen rund um das Thema Laden und Lagern von Lithium-Ionen-Batterien, um diese auch kurzfristig in die Entwicklung ihrer Produkte einbeziehen zu können.
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