Bat­te­rie­brand­ver­su­che

Brän­de mit Bat­te­rien

Da der Ein­satz von Bat­te­rien in allen Berei­chen des gesell­schaft­li­chen Lebens zuletzt zuge­nom­men hat und in Zukunft noch zuneh­men wird, stel­len sich vie­le Brän­de mit Bat­te­rien als eine schwer zu bewer­ten­de Her­aus­for­de­rung dar. Kon­kre­te Risi­ko­ana­ly­sen fal­len auf Grund nicht vor­han­de­ner Wer­te zu Ein­tritts­wahr­schein­lich­kei­ten schwer, zudem lässt sich deren Ent­wick­lung nicht vor­her­sa­gen.

Aus­wir­kungs­ana­ly­sen, die häu­fig durch Brand­ver­su­che gestützt wer­den müs­sen, schaf­fen zumin­dest Abhil­fe zur Bewer­tung kon­kre­ter, even­tu­ell erhöh­ter Gefähr­dun­gen. Ener­gie­frei­set­zungs­ra­ten und die Emis­si­on von bis­her nicht im sel­ben Umfang zu beob­ach­ten­den toxi­schen und kor­ro­si­ven Gasen ste­hen dabei im Vor­der­grund. Gleich­zei­tig las­sen sich Erkennt­nis­se zur Wir­kung von Maß­nah­men des anla­gen­tech­ni­schen Brand­schut­zes, hier vor allem Lösch- und Brand­mel­de­an­la­gen, auf die neu­en Brand­pro­zes­se ermit­teln. IFAB plant und führt die­se Ver­su­che durch.

IFAB ver­wen­det akkre­di­tier­te Ver­fah­ren zur Unter­su­chung von Bemes­sungs­brän­den und ist damit unter ande­rem in der Lage, die Wär­me­frei­set­zungs­ra­te (HRR) von Bat­te­rie­brän­den zu bestim­men.

Der gestei­ger­te Ein­satz von Bat­te­rien wirkt sich auf vie­le Bran­chen aus, in denen Bat­te­rien einen essen­ti­el­len Teil des Pro­duk­tes aus­ma­chen und dadurch neue Brand­ge­fähr­dun­gen für Berei­che wie Pro­duk­ti­on, Trans­port, Lage­rung und Prü­fung ent­ste­hen kön­nen. In vie­len Fäl­len wer­den die neu­en Gefah­ren, die durch Lage­rung, Hand­ha­bung oder das Laden von Bat­te­rien ent­ste­hen, in den ent­spre­chen­den Geset­zen, Ver­ord­nun­gen, Richt­li­ni­en und Stan­dards oft­mals (noch) nicht aus­rei­chend berück­sich­tigt. Auch hier bil­den auf Brand­ver­su­chen basie­ren­de Aus­wir­kungs­ana­ly­sen die Basis für not­wen­di­ge Ver­än­de­run­gen.

 

FTIR bei Lithi­um-Ionen-Bat­te­rien

IFAB ist eines von weni­gen Prüf­la­bo­ren, das ein robus­tes und mobi­les FTIR (Fou­rier-Trans­for­ma­ti­ons-Infra­rot­spek­tro­me­ter) für Feld­an­wen­dun­gen besitzt und in Bat­te­rie­brand­ver­su­chen ein­setzt. Dafür hat IFAB eigens eine Mess­me­tho­de ent­wi­ckelt, wofür es akkre­di­tiert wur­de. Ein FTIR ist in der Lage, die Ver­bren­nungs­ga­se von Brän­den mit Lithi­um-Ionen-Bat­te­rien zu ana­ly­sie­ren. Es funk­tio­niert ins­be­son­de­re auch unter den rau­en Bedin­gun­gen in einer Brand­ver­suchs­um­ge­bung. Übli­cher­wei­se ist Flu­or­was­ser­stoff (HF) als beson­de­re Gefähr­dung bereits bekannt. Aller­dings sind auch vie­le ande­re der Ver­bren­nungs­pro­duk­te von Bat­te­rien kor­ro­siv, toxisch oder gar bei­des.

 

Prüf­ver­fah­ren – Fahr­zeu­ge

IFAB führt Ver­su­che für die Auto­mo­bil­in­dus­trie gemäß gel­ten­der Nor­men durch, bspw. nach GB/T 31467.3, Lithi­um-ion trac­tion bat­te­ry pack and sys­tem for electric vehi­cles – Part 3: Safe­ty requi­re­ments and test methods • E/ECE/324/Rev.2/Add.99/Rev.2, Annex 8E, Fire Resis­tance.

Zusätz­lich zu nor­men­kon­for­men Brand­ver­su­chen führt IFAB auf spe­zi­el­le Anwen­dun­gen zuge­schnit­te­ne Ver­su­che durch. Dies betrifft aktu­el­le For­schungs­fel­der aber auch den kon­kre­ten Brand­schutz für Anla­gen wie Moto­ren­prüf­stän­de; Park­ga­ra­gen, Kli­ma­kam­mern und Lager von Fahr­zeug­bat­te­rien.

Übli­cher­wei­se gilt eine Haupt­sor­ge im Fal­le eines Brands der Gesund­heit und der Sicher­heit von Per­so­nal, das in der Nähe von oder mit Bat­te­rien arbei­tet. IFAB steht für die­se Fäl­le bera­tend zur Sei­te.

Wir füh­ren auch ana­ly­ti­sche Unter­su­chun­gen durch, um die Aus­wir­kun­gen von Brän­den mit Fahr­zeug­ty­pen ver­schie­dens­ter Antriebs­tech­no­lo­gien mit denen von kon­ven­tio­nel­len Refe­renz­fahr­zeu­gen zu ver­glei­chen. Auch die Leis­tungs­fä­hig­keit und Eig­nung von Brand­be­kämp­fungs­sys­te­men zum Ein­satz bei Brän­den von Bat­te­rien oder Elek­tro­fahr­zeu­gen kann bewer­tet wer­den. Dar­über hin­aus kön­nen wir auch Bera­tun­gen zu Ein­satz­stra­te­gien von Feu­er­weh­ren anbie­ten.

 

Prüf­ver­fah­ren – Rail

Der­zeit gibt es kei­ne nor­mier­ten Prüf­ver­fah­ren zur Aus­wir­kungs­ana­ly­se von Bat­te­rie­brän­den in Rail-Anwen­dun­gen. Den­noch nimmt auch in die­sem Bereich der Ein­satz von Lithi­um-Ionen-Bat­te­rien zu, bspw. für Hybrid-Antrie­be, als Trak­ti­ons­bat­te­rien oder in Kom­bi­na­ti­on mit Brenn­stoff­zel­len.

IFAB besitzt inzwi­schen aus­rei­chend Erfah­rung dar­in, mit­hil­fe von Brand­ver­su­chen auf Basis des „per­for­mance based design“ die bes­te Lösung für den jewei­li­gen Anwen­dungs­fall zu bestim­men. Alle Maß­nah­men des bau­li­chen und anla­gen­tech­ni­schen Brand­schut­zes kön­nen dabei berück­sich­tigt und sinn­voll kom­bi­niert wer­den.

 

Prüf­ver­fah­ren – Ande­re

IFAB hat zahl­rei­che Bat­te­rie­brand­ver­su­che in ande­ren Anwen­dungs­fel­dern durch­ge­führt. Die Aus­le­gung der Brand­schutz­maß­nah­men basiert hier zumeist auch auf dem Ansatz des „per­for­mance based design“. Brand­ver­su­che sind oft not­wen­di­ger Teil des Pro­zes­ses, die Aus­wir­kun­gen von Bat­te­rie­brän­den zu ver­ste­hen, zu quan­ti­fi­zie­ren (Bestim­mung von HRR, Rauch­gas­men­ge & Toxi­zi­tät) und/ oder ent­spre­chen­de Maß­nah­men des bau­li­chen und anla­gen­tech­ni­schen Brand­schut­zes auf ihre Eig­nung und Wirk­sam­keit hin zu unter­su­chen.

 

For­schung

IFAB hat aktiv an For­schungs­pro­jek­ten teil­ge­nom­men, die die Unter­su­chung von Brän­den mit Lithi­um-Ionen-Bat­te­rien zum Gegen­stand hat­ten, z.B. wur­den ver­schie­de­ne Mess­me­tho­den für die viel­fäl­ti­ge Ver­mes­sung von Bat­te­rie­brän­den umge­setzt.

Aktu­ell arbei­tet IFAB am For­schungs­pro­jekt SUVEREN mit, in dem es um die Sicher­heit in unter­ir­di­schen Ver­kehrs­an­la­gen beim Ein­satz neu­er Ener­gie­trä­ger geht.