Brandgefährlich! Lithium-Ionen-Akkus – auf das Gefährdungspotenzial kommt es an

Seit das Thema Elektromobilität Fahrt aufgenommen hat, ist auch der Begriff Lithium-Ionen-Akku häufiger zu hören oder zu lesen. Akkumulatoren auf Basis von Lithium-Verbindungen fungieren als Energiespeicher. Wie zentral diese Funktion ist, weiß jeder, der mit Elektroantrieb unterwegs sein möchte, per Pedelec oder E-Auto beispielsweise. Diese Energiespeicher haben aber auch ein klares und dabei je nach Ausführung unterschiedlich großes Gefährdungspotential. Denn ihre hohe Leistung beinhaltet ein Risiko, wenn sie unkontrolliert abgegeben wird. Lithium-Ionen-Akkus sind reaktiv und leicht entzündlich, es besteht erhöhte Gefahr, dass sie brennen oder bersten.

Im Normalbetrieb gelten Lithium-Ionen-Akkumulatoren als sicher. Doch dies gilt laut Verband der Elektrotechnik (VDE) nur, solange jeder ordnungsgemäß mit ihnen umgeht. Sobald ein technischer Defekt vorliegt oder ein Akku beschädigt wird, kann die Situation schnell kritisch werden. Die deutsche Versicherungswirtschaft (GDV) fordert daher, Lithium-Ionen-Akkus „grundsätzlich wie einen Gefahrstoff zu behandeln“. Doch welche Grundregeln sind für das sichere Lagern und Aufbewahren zu beachten? Welche Lösung bietet den bestmöglichen Schutz?

Ungehinderte Kettenreaktion
Derzeit werden Lithium-Ionen-Akkumulatoren als Gefahrgut, nicht als Gefahrstoff gekennzeichnet. Deswegen gibt es für die Bereitstellung und Lagerung noch keine allgemeingültigen Vorschriften, Normen oder Schutzziele, an die es sich zu halten gilt.

Die Gefahr steigt, wenn ein Li-Akku seine gespeicherte Energie unkontrolliert abgibt. Dazu kann es kommen, wenn durch Beschädigungen, Defekte oder Überhitzung ein Kurzschluss im Innern des Akkus entsteht, welcher große Hitze freisetzt. Die Konsequenz ist eine sich selbst verstärkende und nicht mehr kontrollierbare Kettenreaktion, der gefürchtete „Thermal Runaway“ (thermisches Durchgehen). Ein explosionsartiges Abbrennen des Akkus ist die Folge. Solche Brände mit Lithium-Ionen-Akkus lassen sich nur schwer beherrschen und das Feuer breitet sich schnell aus. Der Feuerwehr bleibt oft nur, benachbarte Bereiche zu schützen.

Hinweise zur Schadensverhütung bei der Bereitstellung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in Lager- und Produktionsbereichen sind z. B. in der Publikation der deutschen Versicherer zur Schadensverhütung (VdS: 3103:2019-06) aufgeführt. Diese empfiehlt, keine Akkus über Nacht zu laden und beschädigte Akkus nicht mehr einzusetzen. Dennoch wirft dieses Thema gerade wegen seiner Undurchsichtigkeit verständlicherweise viele Fragen bei Unternehmen auf.

Die ION-LINE: Sicherheitsschrank­linie von Asecos
Asecos, Experte rund um das Thema Gefahrstofflagerung und Hersteller von Sicherheitsschränken gemäß DIN EN 14470 Teil 1 und -2, hat eine Lösung entwickelt, um die leicht entzündlichen Akkus sowohl sicher zu lagern als auch zu laden. Die Sicherheitsschrankmodelle der Ion-Line, eine Typ-90-Schrankserie zum Laden (aktiv) und Lagern (passiv) neuer oder gebrauchter Akkus der kleinen und mittleren Leistungsklasse (bis 12 kg) bieten hierfür den nötigen Schutz.

Unter passiver Lagerung versteht man das Aufbewahren neuer oder gebrauchter Li-Akkumulatoren über einen bestimmten Zeitraum. Bei einer aktiven Lagerung hingegen findet ein Aufladen der Akkupacks im Sicherheitsschrank mit Hilfe eines Ladegeräts statt. Dabei kann Wärme entstehen, die in Hitze umschlägt und im schlimmsten Fall in einem Feuer endet. Ursache dafür sind zumeist defekte Akkus, Ladegeräte oder Verbindungskabel. Ein besonders großes Risiko besteht, sobald der Ladevorgang unbeaufsichtigt außerhalb der Arbeitszeit (z. B. nachts) erfolgt. Die Sicherheitsschränke zum Laden von Lithium-Akkumulatoren sind deshalb mit einem mehrstufigen Warn- und Brandunterdrückungssystem ausgestattet.

Hierbei setzt in erster Instanz ein optisches und akustisches Warnsignal ein, wenn die Temperatur über 50 °C im Schrankinnern ansteigt. Über einen potentialfreien Schaltkontakt kann eine Alarmweiterleitung an die Gebäude-Leittechnik erfolgen, somit ist eine befugte Person sofort informiert.

Mögliche Gründe für das Auslösen des Signals können ein Temperatur-Stau während des Ladevorgangs oder ein Ausfall der Lüftungsanlage sein. Bei der Warnmeldung bedarf es einer Kontrolle durch qualifiziertes Personal. Es besteht jedoch noch keine unmittelbare Gefahr, deshalb können mit einer sofortigen Überprüfung durch innerbetriebliches, qualifiziertes Personal weitere Maßnahmen eingeleitet werden. Sinkt die Innentemperatur wieder auf unter 50 °C ab, geht das System in seinen Normalbetrieb zurück – die zuvor rote Warnleuchte schaltet wieder auf Grün, der Alarmton erlischt.

Im Gegensatz zum Warnsignal bedeuten die nachfolgenden Alarmstufen, dass ein größeres Gefahrpotential besteht. Sie reagieren auf eine Rauchentwicklung sowie auf einen Temperaturanstieg über 70 °C. Die Kombination aus beiden Indikatoren deutet auf einen Brand im Schrank hin – und löst deshalb in der letzten Stufe des Warnsystems das Brandunterdrückungssystem im Schrankinneren aus. Als weitere Schutzmaßnahmen schalten sich pa-rallel die Steckdosenleisten sowie die technische Entlüftung ab. Damit sind alle Gefahren sowie der Brand im Schrank zunächst eingedämmt. Zusätzlich sorgt die 90-minütige Feuerwiderstandsfähigkeit der Asecos Lithium-Ionen Sicherheitsschränke – sowohl von außen nach innen, als auch von innen nach außen – für wertvolle Zeit: Mitarbeiter lassen sich sicher evakuieren, Feuerwehr sowie Rettungskräfte können nach dem Eintreffen vor Ort weitere Schutzmaßnahmen einleiten und z. B. auch den gesamten Sicherheitsschrank ins Freie evakuieren.

Für den Brandschutz von innen nach außen erfolgten für die Sicherheitsschränke zusätzliche Prüfungen in Anlehnung an die EN 1363-1 sowie nach dem DIBt-Entwurf „Grundsätze für Prüfung und Beurteilung des Feuerwiderstandes von Brandschutzgehäusen für Verteiler für elektrische Leitungsanlagen – Brand von innen“.

Wie alle Typ-90-Schränke von Asecos ist auch die Ion-Line für den Brandschutz von außen nach innen geprüft nach DIN EN 14470-1 und entspricht den gültigen Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS 510).