Li-Ionen-Batterien sicher lagern: Warum kWh wichtiger sind als Minuten
Die Sicherheitsbetrachtung von Gefahrstoffschränken ist historisch stark durch die klassische Gefahrstofflagerung geprägt. Entsprechend steht insbesondere die Feuerwiderstandsfähigkeit gegenüber einem externen Brand im Fokus. Beispielsweise definiert durch die DIN EN 14470-1. Bewertet wird dabei in der Regel, wie lange ein Schrank einem Brand von außen standhält, um den Inhalt zu schützen und eine Brandausbreitung zu verhindern. Bei Lager- und Ladeschränken für Li-Io-Batterien greift diese Betrachtungsweise jedoch nur eingeschränkt. Die Besonderheit besteht darin, dass hier nicht nur Gefahrstoffe gelagert werden, sondern gleichzeitig Energie gespeichert wird. Dadurch entsteht ein eigenständiges, qualitativ anderes Gefahrenpotenzial, das primär aus dem Schrankinneren heraus wirkt.
Simon Manz, Produktmanager Gefahrstofflagerung Cemo GmbH
Das zentrale Risikoszenario bei Li-Io-Batterien ist der bekannte Thermal Runaway. Mechanische Beschädigungen, elektrische Fehler, Überladung oder interne Zellfehler können zu einer unkontrollierten exothermen Reaktion führen. Diese ist gekennzeichnet durch sehr hohe Temperaturanstiege, die Freisetzung brennbarer und toxischer Gase sowie explosionsartige Druckentlastungen.
Dass es sich hierbei nicht um ein theoretisches Szenario handelt, zeigen unter anderem Statistiken und Untersuchungen, wie etwa die Studie des IFS (Ausgabe 03/2024). Mit der weiter zunehmenden Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien in Industrie, Handwerk und Logistik steigt zwangsläufig auch die absolute Anzahl potenzieller Schadensereignisse. Vor diesem Hintergrund stellt sich die grundlegende Frage: Welche Schutzziele sind für einen Lager- und Ladeschrank für Li-Io-Batterien tatsächlich relevant?
Fokus auf den Batteriebrand
Der aktuelle Stand der Technik wird maßgeblich durch das VDMA-Einheitsblatt 24994 definiert. Dieses setzt einen klaren Schwerpunkt: Das primäre Schutzziel ist der Schutz gegenüber einem Batteriebrand aus dem Inneren des Schranks. Im Gegensatz zu klassischen Feuerwiderstandskonzepten erfolgt die Bewertung dabei nicht zeitbasiert (z. B. 90 Minuten), sondern energetisch. Maßgeblich ist die maximal zulässige Lagermenge an elektrischer Energie, angegeben in Wattstunden (Wh). Der Schrank muss einem Batteriebrand dieser definierten Energiemenge vollständig standhalten. Konkret bedeutet dies, dass:
- keine Flammen oder Funken aus dem Schrank austreten dürfen,
- keine unkontrollierte Brandausbreitung in die Umgebung erfolgt und
- die Schutzfunktion über die gesamte Dauer des Ereignisses erhalten bleibt.
Besonderheit realer Batteriebrandprüfungen
Ein entscheidender Unterschied zu klassischen Feuerwiderstandsprüfungen besteht darin, dass beim Batteriebrand reale physikalische und thermodynamische Effekte berücksichtigt werden. Dazu zählen insbesondere:
- sehr schnelle und hohe Temperaturanstiege
- punktuelle Extrembelastungen durch Zellreaktionen
- explosionsartige Druck- und Gasfreisetzungen
Diese Effekte sind nicht vergleichbar mit normierten Temperatur-Zeit-Kurven, wie sie beispielsweise bei der Prüfung nach DIN EN 14470 zugrunde gelegt wird. Entsprechend greift hier ein eigenständiges Sicherheitskonzept, das gezielt auf das spezifische Risiko von Lithium-Ionen-Batterien ausgelegt ist.
Feuerwiderstandsfähigkeit von außen – optionales Schutzziel
Die Feuerwiderstandsfähigkeit gegenüber einem Brand von außen kann bei Lager- und Ladeschränken für Lithium-Ionen-Batterien weiterhin ein zusätzliches Schutzziel darstellen. Nach dem aktuellen Stand der Technik wird sie jedoch nicht als zwingend erforderlich angesehen und daher im VDMA-Einheitsblatt 24994 als optionales Prüfkriterium geführt.
Das dominierende Gefahrenpotenzial entsteht beim Lithium-Ionen-Batterieschrank primär im Schrankinneren, ausgelöst durch einen möglichen Thermal Runaway. Eine externe Feuerwiderstandsfähigkeit trägt zwar dazu bei, den Schrank gegenüber externen Brandlasten abzusichern und weitere Brandschutzanforderungen zu erfüllen, sie hat jedoch keinen entscheidenden Einfluss auf die Erreichung der zentralen Schutzziele im Hinblick auf den Batteriebrand.
Konsequenzen für Anwender und Planung
Für den Anwender ergibt sich daraus eine klare Priorisierung der Schutzziele:
- Batteriebrandwiderstandsfähigkeit
- Zentrales Kriterium ist die definierte maximale Lagermenge an elektrischer Energie (kWh), für die der Schrank geprüft und ausgelegt ist.
- Erweiterte Brandschutzziele (optional)
- Sofern zusätzliche Anforderungen an den baulichen oder organisatorischen Brandschutz bestehen, kann der Schrank um eine geprüfte Feuerwiderstandsfähigkeit von außen ergänzt werden.
Diese Struktur ermöglicht eine sachgerechte, risikobasierte Auswahl von Lager- und Ladeschränken für Lithium-Ionen-Batterien und trägt dazu bei, Sicherheitsmaßnahmen gezielt dort einzusetzen, wo das tatsächliche Gefahrenpotenzial entsteht.
Modulares System von Cemo zum Lagern und Laden von Li-Io-Batterien
Mit den Lager- und Ladeschränken lockEX 2.0 stellt Cemo ein modulares System bereit, das konsequent auf ein energiemengenbasiertes Sicherheitskonzept ausgelegt ist. Je 500 mm Lagerhöhe ist eine Lagerkapazität von 3 kWh definiert. Die modulare Bauweise ermöglicht eine Skalierung der zulässigen Gesamtenergiemenge und macht das zentrale Schutzziel klar quantifizierbar.
