Lithium-Batterien in Arbeitsräumen

Lithiumbatterien sind im Normalbetrieb als relativ sicher einzustufen. Probleme ­entstehen jedoch bei Beschädigung durch elektrische, mechanische oder thermische Einwirkung. Daher ist der Transport bereits seit Jahren im ADR detailliert geregelt. Für die innerbetriebliche Lagerung und Bereitstellung findet man bis dato keine ­gesetzlichen Vorschriften. Veranlasst durch eine Vielzahl von Schadensfällen, haben die deutschen Versicherer (GDV) Brandversuche gemacht, um mit den gewonnenen Erkenntnissen ein Merkblatt für Produzenten, Spediteure und Nutzer zu erstellen (VdS 3103:2016). In der zweiten Auflage liefert das Merkblatt die wichtigsten Hinweise zur Erarbeitung eines eigenen Brandschutzkonzepts. Ein Beitrag von Jens Erbstößer.

Nach Ansicht des Gesamtverbands der Deutschen Versicherungswirtschaft (GDV) sind Lithium-Batterien innerbetrieblich grundsätzlich wie ein Gefahrstoff zu behandeln. Dadurch bieten sich die Technischen Regeln für Gefahrstoffe „Lagerung von Gefahrstoffen in ortsbeweglichen Behältern“ Nr. 510: Ausgabe 2013/2015 die richtige Orientierungshilfe für die verpflichtende Erstellung der Gefährdungsbeurteilung nach §5 Arbeitsschutzgesetz an. Durch Anwendung der in ihr verankerten Brandschutzmaßnahmen wird das Schutzziel, Gefährdungen zu beseitigen oder auf ein Minimum zu reduzieren, mit eingebunden.

Welche Gefahren bestehen?
Am Anfang steht natürlich die Gefährdungsbeurteilung. Für diese sind gewisse Definitionen wichtig, die man der TRGS 510:2013 entnehmen kann. So ist beispielsweise nicht jedes Abstellen gleich als ein Lagern zu verstehen. Mögliche Gefahren sind Teil der Betrachtung, insbesondere weil sie häufig auf fehlerhafter Handhabung oder Bedienung zurückzuführen sind. Die Hauptursachen sind Mechanischer Stress, Thermischer Stress und Überladung.

Weitere Gefahrenquellen ergeben sich aus den Batteriesystemen selbst: Hoher elektrischer Strom oder möglicher Austritt giftiger oder entzündbarer Inhaltsstoffe im Brandfall, die ein explosionsfähiges Gemisch bilden können (z. B. Fluorwasserstoff (2HF), Fluorwasserstoffsäure (Flusssäure, 3HF) und die hohe Brandlast der verwendeten Materialien und Komponenten. Bei Erwärmung kann es zu einem plötzlichen Bersten von Batterien und Batteriezellen, bei Versagen des Sicherheitsventils kommen.

Sicherheitsregeln
Daher sind die folgenden Sicherheitsregeln grundsätzlich für alle Lithiumbatterien zu beachten: Einhaltung aller Vorgaben der jeweiligen Hersteller, Verhinderung äußerer Kurzschlüsse, Schutz vor hohen Temperaturen und Wärmequellen. Dies gilt natürlich auch durch die Bereitstellung und Lagerung.

In nicht durch automatische Löschanlagen geschützten Bereichen ist eine bauliche Trennung, alternativ eine räumliche Trennung von mind. 2,5 m zu allen anderen brennbaren Materialien einzuhalten.

Beschädigte oder defekte Lithium-Batterien sind umgehend aus den Arbeitsräumen zu entfernen und bis zur Entsorgung in sicherem Abstand oder in einem Brandschutztechnisch abgetrennten Bereich zwischenzulagern.

Nicht mit anderen brennbaren Stoffen lagern
Eine ungeschützte Mischlagerung mit anderen brennbaren Stoffen ist unbedingt zu vermeiden. Da auch die unterschiedlichen Leistungskapazitäten bei der Lagerung eine wichtige Rolle spielen, sind Lithiumbatterien, in drei Leistungskategorien eingeteilt worden:

• Geringe Leistung: <2g Li /Batterie (UN 3090) oder <100 Wh/Batterie (UN 3480)
• Mittlerer Leistung: >2g Li und ≤ 12 kg brutto/Batterie (UN 3090) oder >100 Wh und ≤12 kg/Batterie (UN 3480)
• Hohe Leistung: >2 g Li und ≥12 kg brutto/Batterie (UN 3090) oder >100 Wh und/oder >12 kg brutto/Batterie (UN 3480)

Spezifische Sicherheitsregeln treffen Lithium-Batterien mit geringer Leistung erst ab Lagerung größerer, zusammenhängende Mengen von mehr als 7 m3 oder mehr als sechs Europaletten. Dann gelten für sie die gleichen Regeln wie für Lithium-Batterie mittlerer Leistung. Diese sind von anderen räumlich (mindestens fünf Meter) oder baulich feuerbeständig (also Feuerwiderstandsfähigkeit mindestens F90-Separatlagerung) abzutrennen, je nach Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung.

Zur Mischlagerung mit anderen Produkten, die einen Brand beschleunigen können, fallen beispielsweise Paletten, Papier, etc.: „Brandlast-Frei“ ist hier die Devise. Der Lagerbereich mittlerer Lithium-Batterien muss durch eine geeignete Brandmeldeanlage mit Aufschaltung auf eine ständig besetzte Stelle überwacht werden.

Lässt sich eine Getrenntlagerung mit mindestens fünf Metern Sicherheitsabstand im Lager noch darstellen, stößt man in Arbeitsräumen (Produktion, Werkstatt, Service, Entwicklung, etc.) schnell an die Grenzen des Machbaren. Daher werden zur Separatlagerung häufig Gefahrstoffschränke nach EN DIN 14470-1 als sicheres Zwischenlager für die Mengen über den Tagesbedarf hinaus oder reparatur-und diagnosebedürftige Lithium-Batterie eingesetzt. Die Vorteile: Definierte Fluchtzeit für die im Raum Beschäftigten und Dritter bei einem Brand in der Werkstatt, selbstschließende Türen, Druckentlastungsöffnungen, geprüfte Brandschutzdurchführungen zum Einbringen von Elektrokabeln, etc.

Doch Vorsicht, bei der Separatlagerung gibt es einige Details zu beachten:

• Es dürfen keine anderen entzündbaren Stoffe oder gar Gefahrstoffe gelagert werden (z. B. Spraydosen, Lösemittel, etc.)
• Aufgrund der kritischen Temperatur der Lithium-Batterie von ca. 125 °C bis 130 °C, die man der Zündtemperatur eines Gefahrstoffes gleichsetzen kann, dürfen Lithiumbatterien nach TRGS 510:2013 nur in Sicherheitsschränken mit einer Feuerwiderstandsfähigkeit von 90 Minuten (Typ 90) gelagert werden.
• Der kritische Temperaturbereich ab 125 °C/130 °C wird bei einer Brandeinwirkung von außen früher erreicht als die zulässige Innentemperatur in einer Prüfung nach EN DIN 14470-1 (zulässige Innentemperatur: Umgebungstemperatur + ∆T=180 °C). Das bedeutet, dass Gefahrstoffschränke die angegebene, geprüfte Feuerwiderstandsfähigkeit (≈ Fluchtzeit) ggf. nicht erreichen (können). Diese ist jedoch eminent wichtig für die ­Planung der Fluchtwege und des Löschangriffs
• Gefahrstoffschränke halten ihre Feuerwiderstandsfähigkeit bei einer Brandeinwirkung von außen nach innen. Einen Brand von innen nach außen kann der Gefahrstoffschrank aber nur schwer eindämmen

Ein zwar geprüfter, jedoch unveränderter Gefahrstoffschrank nach EN DIN 14470-1 muss ertüchtigt werden, um diesen innerhalb seiner technischen Spezifikation nutzen zu können. In der Praxis bewährt haben sich unterschiedliche, technische Maßnahmen:

• Schrankinterne Separierung von Lithiumbatterien in einzelnen, Lager- oder Transport-Boxen, gefüllt mit geprüftem Löschmittel. Im Fall des thermischen Durchgehens einer Lithium-Batterie (thermal runaway) begrenzen die Boxen das Schadensszenario auf ihr Inneres.
• Branderkennung durch im Schrank angebrachte Sensortechnik, kombiniert mit einer Brandbekämpfung durch ein Spezial-Aerosol (VdS-zugelassen). Der Schrank ist ein geschlossenes System – dadurch kann das Aerosol über eine lange Stützzeit hinweg gebunden werden

Die Kombination mit Gefahrstoffschrank und den Löschverfahren bietet dem Anwender die Sicherheit bei der Lagerung im Arbeitsraum in beiden Richtungen. Außerdem entfallen durch die Verknüpfung von Schrank und Löschmittel die geforderten Sicherheitsabstände bei einer Getrenntlagerung. Fundamental für alle Maßnahmen ist jedoch die Erarbeitung eines wirksamen Schutzkonzepts mit Dokumentation für ihren Einzelfall.