Sicherheit von Akkuschränken bei Gasexplosionen

Bei Umgang und Lagerung von Lithium-Batterien/-Akkus geht es aktuell in der dazugehörigen Sicherheitsproblematik sehr dynamisch zu. Das Unternehmen Cemo hat sich die letzten Jahre bei der Akkusicherheit einen Namen gemacht. Mit ihrem Li-Safe Akku-Lager- und Ladeschrank hat das Unternehmen die Fachjury und Leser des GIT SICHERHEIT AWARD 2024 überzeugt und zählt zu den Gewinnern. Erst Anfang September hat Andreas Schneider, Produktmanager bei der Cemo GmbH, als Referent auf der VdS-Fachtagung „Lithium-Batterien“ in Köln seine Erkenntnisse mit der Fachwelt geteilt und so die Sicherheitsthematik bei Akkuschränken vertieft. Darüber und über weitere interessante Themen spricht GIT SICHERHEIT mit ihm in diesem Interview.

GIT SICHERHEIT: Herr Schneider, unser letztes ­gemeinsames Interview in der GIT SICHERHEIT war vor genau einem Jahr. Was hat sich seither im Markt für ­Akku-Sicherheitsprodukte getan?

Andreas Schneider:
In der Zwischenzeit haben sich bedauerlicherweise wieder einige Brandfälle mit Lithium-Akkus ereignet, die durch Akkuschränke und weitere Sicherheitsprodukte hätten minimiert oder vermieden werden können. Daher sind wir dran, die Arbeitswelt hinsichtlich Lithium-Akkus aufzuklären und sicherer zu machen. Neu ist auch – und darüber freuen wir uns sehr –, dass es jetzt von der Tüv Nord Group einen Prüfgrundsatz für Akkuschränke gibt. Diesen haben wir bereits bestanden, dank der LockEX-Innovation.

Wo ein Bedarf bei Kunden entsteht, gibt es aber immer auch Hersteller, die mit ihren Produkten die tollsten Lösungen versprechen. Ich gebe zu bedenken: Wenn es um Sicherheit geht, steckt die Unsicherheit im Detail. Nur mit entsprechender Erfahrung kann als sicherer Schutz vor Lithium-Batterien ein belastbares Gesamtsystem entwickelt werden. Der Schlüssel zur Sicherheit ist die Batteriebrandtauglichkeit.


Sie sprechen in diesem Zusammenhang gerne vom „Tag der offenen Tür“! Was hat es damit auf sich?

Andreas Schneider:
Das passiert, wenn Akkuschränke bei einer Gasexplosion im Schutzziel versagen und es die Türen aufsprengt, weil sie keine nachgewiesene Eignung für diese reale Gefahr haben. Diese einprägsame Formulierung benötigt es, um auf diese mögliche Schwachstelle eines Schranks oder Behälters hinzuweisen. Nur weil ein Hersteller in seiner Produktbeschreibung von explodierenden Akkus spricht oder gar seine stabile Verriegelung als Schutz vor Explosionen lobt, gilt es, das kritisch zu hinterfragen. Der bislang einzige Nachweis, der vor einem ungewollten Öffnen schützt, wird über das Zertifikat der Tüv Nord Group erbracht und ist von der Fachwelt akzeptiert.


Warum sehen Sie und weitere Experten das Prüfprogramm des Tüv Nord als belastbaren Ansatz an?

Andreas Schneider:
Es ist aktuell der fortschrittlichste und damit sicherste Prüfgrundsatz. Er kombiniert die Brandbeanspruchung durch Batterien und den Explosionsschutz – berücksichtigen also die realen Brandbeanspruchen anhand ihrer möglichen Gefährdungen sehr gut. Gerade der Explosionsdruck bei Gasexplosionen war ein bekanntes Phänomen, findet aber erst jetzt Berücksichtigung in einer Prüfung. Daraus wird deutlich, dass mit der Tüv Nord Group auch Experten am Werk sind, die schon viel aus etlichen Batteriebrandversuche gelernt haben. Auch wir haben die letzten Jahre viele Brandversuche am Brandofen und real mit Batterien durchgeführt und werten mit unserer Expertise das Tüv Nord Konzept als belastbaren Ansatz. Auch wenn sich in den nächsten Jahren ein weiterer normativer Prüfgrundsatz entwickelt, wird das darin weitestgehend berücksichtigt werden.

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) als wissenschaftlich-technische Bundesoberbehörde fordert seit Jahren bei UN-Zulassungen bzw. Prüfungen von Transportverpackungen für sicherheitskritische Lithium-Batterien entsprechende Batteriebrandversuche.

Irgendwie muss auch der Batterie-Energiegehalt für Schränke angegeben werden können. Man kann ja nicht sagen: Zum maximalen Energiegehalt der Batterien kann nichts gesagt werden, weil nicht getestet, und der Schrank ist trotzdem 90 Minuten sicher.

Es gibt leider auch Hersteller, die nur an der Brandkammer testen. Da kann zwar die „Sicherheit mit Brief und Siegel“ bescheinigt werden, allerdings trägt das nicht unbedingt zur Vertrauensbildung oder Innovationsfähigkeit bei. Leider geht das neue GS-Zeichen für Batterieschränke in diese Richtung.


Warum sind Sie nicht überzeugt vom neuen Prüfgrundsatz des neuen GS-Zeichens für Batterieschränke?

Andreas Schneider:
Man darf schon verwundert sein, wie es möglich ist, dass das Prüfprogramm für ein hochoffizielles GS-Zeichen für Akkuschränke grünes Licht bekommt, wobei der geprüfte Schrank innen nie eine Lithium-Batterie gesehen hat – trotz der spezifischen Gefährdungen. Es kann schließlich auch kein Schiff zugelassen oder eine Tauglichkeit ausgesprochen werden, das salopp gesagt zuvor noch nie zu Wasser gelassen wurde.

Während das GS-Zeichen bei vielen anderen Produkten als Best-in-class-Nachweis gilt, ist es bezogen auf Batterieschränke eher unausgereift. Es reduziert das Spektrum des Akkubrands nur auf die normierten Flammen & Hitze – den Brandkammertest zur Ermittlung des Feuerwiderstands. Das ist aus Sicht vieler Experten lückenhaft.


Was passiert mit dem Schrank bei Rauchaufkommen oder der Explosion entzündbarer Dämpfe? Hat damit der klassische Feuerwiderstand für Akkuschränke ausgedient?

Andreas Schneider:
Ja und nein! Feuerwiderstand hat erstmal schon seine Berechtigung. Wir haben bei unserem Akkuschrank auch ergänzend eine Feuerwiderstandsfähigkeit von 60 Minuten bei einer akkreditierten Materialprüfanstalt nachgewiesen. Sich aber im Falle von Lithium-Akkus nur auf den Feuerwiderstand zu verlassen, ist aus meiner Sicht mangelhaft. Einkäufer, Entscheider und Anwender sollten sich nicht von bloßen Zeitangaben des Feuerwiderstands um den Finger wickeln lassen. Höhere Zeitangabe ist nicht unbedingt sicherer – bei brennenden Lithium-Akkus ticken die Uhren anders. Die Minutenanzahl kann eine Scheinsicherheit vermitteln. Unter Gesichtspunkten der Sicherheit sehe ich Akkuschränke, die nur am Brandofen im genormten Brandkammertest geprüft wurden, als Scheinriesen an – gerade wenn es 90 Minuten sind.

Explosionsschutz ist wichtig für den Erhalt des Brandschutzes. Unsere Versuche haben gezeigt, dass sich zu Beginn der Havarie durch die Explosion die Türen öffnen können, noch bevor es auf die eigentliche Brandschutzfunktion ankommt. Wenn also der Batteriebrandversuch und die herbeigeführte Gasexplosion bestanden sind, kann als Ergänzung ein Nachweis zum Feuerwiderstand sinnvoll sein, jedoch kein Muss. Aber Feuerwiderstand ist hier nicht verlässlich ohne Explosionsschutz.


Die Antwort von Cemo auf den Explosionsschutz ist also die LockEX-Mechanik?

Andreas Schneider:
LockEX steht für eine federbasierte Druckentlastung in der Türverriegelung. Für diese Lösung haben wir als Cemo natürlich ein Schutzrecht beim Deutschen Patent- und Markenamt. Kommt es zur Gasexplosion, bei der es anderen Sicherheitsschränken wahrscheinlich die Türen aufsprengt, gibt die Mechanik einen minimalen, kontrollierten Spalt nach. Die Türen schließt es aber sofort wieder. Der Explosionsdruck kann raus, die Batterien reagieren geschützt im Schrank zu Ende. So strömt auch kein neuer Sauerstoff ins Innere. Schafft es eine Konstruktion, einer Gasexplosion von Akkus standzuhalten und nicht mit lautem Knall zu versagen, spricht man von der No-Bang-Technologie.

Wichtig ist mir hervorzuheben: Bei Lithium-Batterien können Explosionen von über 8 bar auftreten. Dem begegne ich nicht, indem die Türen mit dicken Bolzen verriegelt werden und diese dann optisch einem Tresor gleichen. Sondern mittels einer innovativen Konstruktion zur kontrollierten Druckentlastung als Maßnahme des Explosionsschutzes. Das steht für Ressourceneffizienz und leistet damit einen Beitrag zur Nachhaltigkeit. Zur Klarstellung: Nur weil an einem Schrank etwa eine Druckentlastungsklappe verbaut ist, bedeutet das nicht automatisch ein Sicherheitsplus. Wenn es so beworben wird, wurde es dann auch offiziell getestet oder erfolgte die technische Auslegung nur rechnerisch?“


Wie blicken Sie als Produktmanager auf die letzten 6 Jahre in Ihrem Fachgebiet zurück?

Andreas Schneider:
Es hat sich viel getan. Für Cemo steht Li-Safe für eine wichtige Produktkompetenz in der Gefahrstofflagerung. Als Produktmanager ist wichtig zu wissen, was die Kunden benötigen und auf die richtigen Konzepte zu setzen, insbesondere mit den Industriepartnern der technischen Geräte. Wir sind lange dabei und konnten den Fortschritt in der Akkusicherheit durch unsere Produkte und den Teilnahmen an Fachveranstaltungen leisten. Wir haben aus jedem durchgeführten Versuch gelernt. Mittlerweile werden auch die Anforderungen konkreter, ich denke daher, dass auch ein breit akzeptierter Prüfgrundsatz in wenigen Jahren möglich ist.

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Die Zukunft der Gefahrstofflagerung

„Cemo“ dieser Name steht seit über 60 Jahren für sicheres Lagern, Fördern und Dosieren. Doch gerade in der Gefahrstofflagerung ist durch den massiven Einsatz von Lithium-Akkus in praktisch allen Wirtschaftsbereichen vieles in den vergangenen Jahren in Bewegung geraten. Zugleich mangelt es gegenwärtig an einer übergreifenden und verbindlichen Norm, wenn es z. B. um die Prüfanforderungen für feuerwiderstandfähige Lagerschränke für abnehmbare Lithium-Ionen-Batterien geht. Ein Umstand, der nicht zuletzt auf Verbraucherseite für viel Unsicherheit sorgt. Daher hat GIT SICHERHEIT Eberhard Manz, Managing Director und Geschäftsführer, sowie Jonas Sigle, Produktentwickler bei Cemo zum Interview gebeten.