Elektrobusse und Brandschutz

Auf den deutschen Straßen fahren zunehmend Elektrobusse. Was jedoch bisher fehlt, sind übereinstimmende Sicherheitskonzepte. So Dr. Roland Goertz, Uniprofessor am Lehrstuhl für
Chemische Sicherheit und Abwehrenden Brandschutz der Bergischen Universität Wuppertal.

Mit seinem Beitrag in der *Nahverkehrspraxis in der Ausgabe 06/21 möchte er über Lithium-Ionen-Batterien und deren grundsätzliche Sicherheits- und Brandschutzaspekte informieren.
Lithium-Ionen-Batterien bestehen aus Kathoden, Separatoren, Anoden und Elektrolyten. Letztere setzen sich aus organischen Lösungsmitteln zusammen, welche gut brennbar sind.

Eine besondere Gefahr stellt das sogenannte „thermal runaway“ dar, was in der deutschen
Sprache so viel bedeutet wie „thermisches Durchgehen“. Dabei setzen die Lithium-Ionen-Batterien unkontrolliert Energie frei. Ursächlich hierfür kann Stress thermischer,
mechanischer oder elektrischer Art sein. Ob und wie stark eine Lithium-Ionen-Batterie
durchgeht, hängt von verschiedenen Parametern, wie zum Beispiel dem Ladezustand ab. Die Zellen einer solchen Batterie erreichen während dem Durchgehen eine Temperatur um 1.000
Grad Celsius.

Ein Problem stellt hier der sogenannte Ansteckungseffekt dar: Benachbarte
Zellen können bereits bei 80/100 Grad Celsius in einen kritischen Zustand übergehen. Das „thermische Durchgehen“ kann sich somit von einer Zelle zur nächsten in dem Bereich eines Batteriemoduls ausdehnen. Durch die Temperatur der durchgegangenen Zellen kann das
Fahrzeug schließlich in Brand gesetzt werden.

Rot weißer Elektrobus beim Laden der Batterie.

Trotz dessen sind die Lithium-Ionen-Zellen die zu dieser Zeit sichersten Zellen, die in der
Elektromobilität eingesetzt werden können. Durch Batteriemanagementsysteme (BMS) kann die Sicherheit erhöht werden, da dieses zum Beispiel die Überwachung von Ladezustand und Temperatur der Zellen gewährleisten kann. In Elektrobussen werden zudem manchmal Flüssigkühlungen eingesetzt.
Von Elektrofahrzeugen gehen im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen nicht mehr,
sondern lediglich andere Gefahren aus. Zu erwähnen sind hier vor allem die toxischen und korrosiven Venting-Gase. Während die Zellen thermisch durchgehen, werden diese Dämpfe und Gase von den Zellen abgesetzt. Sie bestehen aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und diversen Fluorverbindungen. Eine Reduzierung dieser Gefahr kann durch die Installation einer Sprühwasser- oder Feinsprüh-Löschanlage erreicht werden. Der Heizwert von Elektrofahrzeugen sowie die Wärmefreisetzungsrate ist im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen meist geringer.

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