Brandschutz bei Elektromobilität
Zukunft mit Risiko: Brandgefahren im Parkhaus und an Ladesäulen
Gemäß der M-GarVO kommen vor allem für geschlossene Mittel- und Großgaragen Brandmeldeanlagen zum Einsatz. Allerdings enthält der aktualisierte Entwurf der Verordnung keine klaren Vorgaben in Bezug auf Ladestationen und Elektrofahrzeugstellplätze.
Derzeit sind ca. 18.500 Ladestationen in Deutschland in Betrieb. Brände können durch sich entflammende Lithium-Ionen-Akkus, durch Alterungsprozesse oder durch Umgebungsbedingungen entstehen. Ein weiteres Risiko besteht in der Sachbeschädigung der Ladestationen von außen. Die Ladesäulen sind je nach Hersteller unterschiedlicher technischer Ausstattung, jedoch besitzt bisher keine eine Sensorik zur Branddetektion und -meldung. Schäden an einer Batteriezelle oder an der Struktur des Zellinneren führen zu einer Überdruckbildung und einer Überhitzung mit Stichflammen und starker Rauchbildung. Das Ziel muss es daher sein, einen Brand in einer Ladestation oder einem Elektrofahrzeug möglichst früh zu erkennen und eine Alarmierung sowie Löschaktion auszulösen.
Die kommenden Jahre sind für die Entwicklung der Elektromobilität entscheidend. Fast alle großen Autohersteller kündigen neue Modelle an, die mehr Komfort und größere Reichweiten versprechen. Um das Ziel „1 Million Elektroautos“ in 2022 zu erreichen, ist ein massiver Ausbau der Ladeinfrastruktur erforderlich. Dies birgt potentielle Risiken, für die aktuell Erfahrungswerte fehlen.
Gefahrenquellen im Bereich E-Moblität
Hekatron Brandschutz benennt nachfolgend die wesentlichen Gefahrenquellen und stellt maßgeschneiderte Lösungen für den anlagentechnischen Brandschutz vor.
Brandentstehung durch Lithium-Ionen-Akkus
Im November 2021 gab es in einem Parkhaus in Ravensburg einen Vollbrand mit starker Rauchentwicklung. Auslöser war ein an einer Ladesäule angeschlossenes Elektrofahrzeug. Dabei wurden drei weitere Fahrzeuge, zwei Ladesäulen für Elektroautos und die bauliche Substanz des Gebäudes beschädigt. Der Gesamtschaden belief sich auf mehrere Hunderttausend Euro.
Löschen ist nur mit "Quarantäne" möglich!
Im Gegensatz zu mit Kraftstoff betriebenen Fahrzeugen, musste das Elektroauto abtransportiert und auf einem Quarantäneplatz abgestellt werden. Die Akkus könnten sich jederzeit wieder entzünden und müssen daher nach einem Brand für einige Zeit mit Abstand zu anderen entzündlichen Objekten gelagert werden.
Ursachen für die Gefahrenquelle
Überlastungen, erhöhte Temperaturen und vor allem mechanische Beschädigungen von Akkus können zu Akku-Bränden führen. Im Kontext von Akkubränden wird häufig der Begriff „Thermal Runaway“ (Thermisches Durchgehen) verwendet. Er bezeichnet die Überhitzung einer chemischen Reaktion aufgrund eines sich selbst verstärkenden Wärme produzierenden Prozesses innerhalb des Akkus. Aufgrund der nicht abführbaren Wärme innerhalb der Akkuzelle entsteht eine Kettenreaktion und weitere Akkuzellen im Akku entfachen. Dieser thermische Durchlauf führt zur Zerstörung des Akkus.
Heiße Angelegenheit!
Jeder, der schon einmal einen Akku-Brand miterlebt hat, weiß wie bedrohlich dieses Szenario sein kann. Bei Lithium-Ionen-Akkubränden können Temperaturen von bis zu 800° Celsius entstehen. Chemische Prozesse führen zu einer Verdampfung der Elektrolytflüssigkeit, dadurch entstehen für den Menschen schädliche Gase, die die Zellen zum Brennen bringen. Diese Gase erschweren zusätzlich auch die Löscharbeiten der Feuerwehr.
Brand entsteht oft erst Stunden nach Unfall
Oft entstehen die Brände erst Stunden nach kleineren Unfällen, bei denen die Ummantelung des Akkus beschädigt wurde und es zu dem beschriebenen „Thermal Runaway“ kommt, der wiederum zu einer Explosion führen kann. Aus diesen Gründen empfehlen namhafte Hersteller, nach einem Schadensfall die E-Mobile 48 Stunden in Quarantäne zu stellen. Das heißt, nach dem Unfall sollten sie für 2 Tage im Freien geparkt werden. Die neuste Generation der E-Mobile setzt auf modulare Konzepte zur Steigerung der Reichweiten. Dieses Modulsystem beinhaltet bis zu 20 austauschbare Akkus, die nach einer Beschädigung eine Brand-Kettenreaktion auslösen können.
Brandentstehung an der Ladesäule
Durch eine Quetschung oder Abscherung von Ladekabeln kann ein Defekt beim Ladevorgang auftreten. In der Ladestation können durch eine Alterung der elektronischen Komponenten (bei jahrelangem Betrieb) sowie schwierigen Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit, extreme Temperaturen etc.) Brände durch einen Kurzschluss hervorgerufen werden. Ein weiteres Risiko besteht in der Sachbeschädigung der Ladestationen durch manuelles Einwirken von Elektroautos oder Vandalismus. Ein Risiko der Überladung eines Akkus durch die Ladestation ist dagegen schwer vorstellbar, da hier ein Defekt in der Kommunikationsschnittstelle sowie der Klimatisierung des Akkus vorliegen müsste. Das Risiko ist vorhanden, aber sehr gering.
Frühzeitige Branddetektion rettet Leben und Sachwerte. In urbanen, unterirdischen Infrastrukturen (z. B. Tiefgaragen) erschweren extreme Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit, Abgase, sehr hohe oder sehr niedrige Temperaturen) eine zuverlässige Branddetektion. Deshalb wird der Einsatz von Sonderbrandmeldetechnik für die Überwachung von Ladesäulen und Elektro-Parkräumen empfohlen.
Unsere Empfehlung für den Schutz von Ladestationen und Stellflächen für Elektrofahrzeuge:
Betrachtet man die genannten Aspekte, muss es das Ziel sein, einen Brand in einer Ladestation oder einem Elektrofahrzeug möglichst früh zu erkennen, um eine Alarmierung sowie Löschaktion auszulösen. Hierfür empfiehlt sich der Einsatz einer Brandmeldeanlage wie dies für große Parkgaragen auch im Entwurf der Mustergaragenverordnung vorgeschrieben ist.
Zusätzlich kann der Einsatz von Mehrfachsensormeldern vom Typ CMD 533X beispielsweise für eine technische Meldung und Abschaltung der Lüftung und Ladestation eingesetzt werden. Bei (teil-) offenen Parkdecks tritt oftmals Querluft bzw. Wind auf, die Hitze und Rauch wegtragen und die Detektion erschweren. Deshalb empfehlen wir in solchen Anwendungsfällen an der Außenkante des Parkdecks die Installation eines zusätzlichen ADW-Fühlerrohrs für eine erhöhte Detektionssicherheit. Die optimale Lösung ist immer abhängig von den individuellen Objekteigenschaften. Gerne beraten Sie unsere Brandschutz-Experten persönlich und maßgeschneidert zu Ihren Projekten - hier finden Sie unsere Ansprechpartner.
Brandentstehung durch Lithium-Ionen-Akkus
Im November 2021 gab es in einem Parkhaus in Ravensburg einen Vollbrand mit starker Rauchentwicklung. Auslöser war ein an einer Ladesäule angeschlossenes Elektrofahrzeug. Dabei wurden drei weitere Fahrzeuge, zwei Ladesäulen für Elektroautos und die bauliche Substanz des Gebäudes beschädigt. Der Gesamtschaden belief sich auf mehrere Hunderttausend Euro.
Löschen ist nur mit "Quarantäne" möglich!
Im Gegensatz zu mit Kraftstoff betriebenen Fahrzeugen, musste das Elektroauto abtransportiert und auf einem Quarantäneplatz abgestellt werden. Die Akkus könnten sich jederzeit wieder entzünden und müssen daher nach einem Brand für einige Zeit mit Abstand zu anderen entzündlichen Objekten gelagert werden.
Ursachen für die Gefahrenquelle
Überlastungen, erhöhte Temperaturen und vor allem mechanische Beschädigungen von Akkus können zu Akku-Bränden führen. Im Kontext von Akkubränden wird häufig der Begriff „Thermal Runaway“ (Thermisches Durchgehen) verwendet. Er bezeichnet die Überhitzung einer chemischen Reaktion aufgrund eines sich selbst verstärkenden Wärme produzierenden Prozesses innerhalb des Akkus. Aufgrund der nicht abführbaren Wärme innerhalb der Akkuzelle entsteht eine Kettenreaktion und weitere Akkuzellen im Akku entfachen. Dieser thermische Durchlauf führt zur Zerstörung des Akkus.
Heiße Angelegenheit!
Jeder, der schon einmal einen Akku-Brand miterlebt hat, weiß wie bedrohlich dieses Szenario sein kann. Bei Lithium-Ionen-Akkubränden können Temperaturen von bis zu 800° Celsius entstehen. Chemische Prozesse führen zu einer Verdampfung der Elektrolytflüssigkeit, dadurch entstehen für den Menschen schädliche Gase, die die Zellen zum Brennen bringen. Diese Gase erschweren zusätzlich auch die Löscharbeiten der Feuerwehr.
Brand entsteht oft erst Stunden nach Unfall
Oft entstehen die Brände erst Stunden nach kleineren Unfällen, bei denen die Ummantelung des Akkus beschädigt wurde und es zu dem beschriebenen „Thermal Runaway“ kommt, der wiederum zu einer Explosion führen kann. Aus diesen Gründen empfehlen namhafte Hersteller, nach einem Schadensfall die E-Mobile 48 Stunden in Quarantäne zu stellen. Das heißt, nach dem Unfall sollten sie für 2 Tage im Freien geparkt werden. Die neuste Generation der E-Mobile setzt auf modulare Konzepte zur Steigerung der Reichweiten. Dieses Modulsystem beinhaltet bis zu 20 austauschbare Akkus, die nach einer Beschädigung eine Brand-Kettenreaktion auslösen können.
Brandentstehung an der Ladesäule
Durch eine Quetschung oder Abscherung von Ladekabeln kann ein Defekt beim Ladevorgang auftreten. In der Ladestation können durch eine Alterung der elektronischen Komponenten (bei jahrelangem Betrieb) sowie schwierigen Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit, extreme Temperaturen etc.) Brände durch einen Kurzschluss hervorgerufen werden. Ein weiteres Risiko besteht in der Sachbeschädigung der Ladestationen durch manuelles Einwirken von Elektroautos oder Vandalismus. Ein Risiko der Überladung eines Akkus durch die Ladestation ist dagegen schwer vorstellbar, da hier ein Defekt in der Kommunikationsschnittstelle sowie der Klimatisierung des Akkus vorliegen müsste. Das Risiko ist vorhanden, aber sehr gering.
Frühzeitige Branddetektion rettet Leben und Sachwerte. In urbanen, unterirdischen Infrastrukturen (z. B. Tiefgaragen) erschweren extreme Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit, Abgase, sehr hohe oder sehr niedrige Temperaturen) eine zuverlässige Branddetektion. Deshalb wird der Einsatz von Sonderbrandmeldetechnik für die Überwachung von Ladesäulen und Elektro-Parkräumen empfohlen.
Unsere Empfehlung für den Schutz von Ladestationen und Stellflächen für Elektrofahrzeuge:
Betrachtet man die genannten Aspekte, muss es das Ziel sein, einen Brand in einer Ladestation oder einem Elektrofahrzeug möglichst früh zu erkennen, um eine Alarmierung sowie Löschaktion auszulösen. Hierfür empfiehlt sich der Einsatz einer Brandmeldeanlage wie dies für große Parkgaragen auch im Entwurf der Mustergaragenverordnung vorgeschrieben ist.
Zusätzlich kann der Einsatz von Mehrfachsensormeldern vom Typ CMD 533X beispielsweise für eine technische Meldung und Abschaltung der Lüftung und Ladestation eingesetzt werden. Bei (teil-) offenen Parkdecks tritt oftmals Querluft bzw. Wind auf, die Hitze und Rauch wegtragen und die Detektion erschweren. Deshalb empfehlen wir in solchen Anwendungsfällen an der Außenkante des Parkdecks die Installation eines zusätzlichen ADW-Fühlerrohrs für eine erhöhte Detektionssicherheit. Die optimale Lösung ist immer abhängig von den individuellen Objekteigenschaften. Gerne beraten Sie unsere Brandschutz-Experten persönlich und maßgeschneidert zu Ihren Projekten - hier finden Sie unsere Ansprechpartner.
Wie Sie Ihre Garage oder Parkhaus vor E-Mobilitätsbedingte Gefahrenquellen optimal absichern
Sehen Sie sich unsere Empfehlung für den Schutz von Ladestationen und Stellflächen für Elektrofahrzeuge an:
Linienförmiger Wärmemelder ADW 535
Lösung für E-Stellplätze
Aufgrund von Abgasen ist die Gefahr für Täuschungsalarme in Tiefgaragen besonders hoch. Deswegen empfehlen wir Ihnen den Einsatz eines nach EN 54-22 geprüften linienförmigen Wärmemelders. Der ADW 535 von Hekatron besteht aus einem Fühlerrohr; steigt die Temperatur, erhöht sich auch der Druck im Fühlerrohr. Diesen Druckanstieg registriert der elektronische Sensor des ADW 535. Wird dabei die vordefinierte Grenze überschritten, löst der ADW 535 Alarm aus.
Ansaugrauchmelder ASD 535
Lösung für Ladesäulen/E-Stellplätze
Ein intelligentes Brandschutzsystem ist unabdingbar, um die Sicherheit von Parkhäusern und Tiefgaragen zu gewährleisten. Denn eine frühe Detektion kann eine Brandausbreitung verhindern. Der Ansaugrauchmelder überzeugt zum einen durch seine blitzschnelle Detektion und zum anderen durch seinen minimalen Wartungsaufwand: das Rohrsystem selbst muss nicht gewartet werden und die Auswerteeinheit ist gut zugänglich platzierbar. Dadurch sind die Ansaugrauchmelder einfach und unkompliziert von außen zu warten.
Ansaugrauchmelder ASD 535
Lösung für Ladesäulen
Ein intelligentes Brandschutzsystem ist unabdingbar, um die Sicherheit von Parkhäusern und Tiefgaragen zu gewährleisten. Denn eine frühe Detektion kann eine Brandausbreitung verhindern. Der Ansaugrauchmelder überzeugt zum einen durch seine blitzschnelle Detektion und zum anderen durch seinen minimalen Wartungsaufwand: das Rohrsystem selbst muss nicht gewartet werden und die Auswerteeinheit ist gut zugänglich platzierbar. Dadurch sind die Ansaugrauchmelder einfach und unkompliziert von außen zu warten.
Zusätzlich kann der Einsatz von Mehrfachsensormeldern vom Typ CMD 533X beispielsweise für eine technische Meldung und Abschaltung der Lüftung und Ladestationsabschaltung eingesetzt werden.
Die optimale Lösung ist immer abhängig von den individuellen Objekteigenschaften. Gerne beraten Sie unsere Brandschutz-Experten persönlich und maßgeschneidert zu Ihren Projekten.
Zu den Ansprechpartnern