Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Beherrschbares Risiko
Li-Ionen-Batterien bieten eine hohe Energiedichte auf kleinem Raum. Darum kommen sie insbesondere im Zuge der Energiewende auch in stationären elektrischen Speichern in immer mehr Gebäuden und Infrastrukturen zum Einsatz. Doch bringen diese positiven Eigenschaften auch charakteristische Brandrisiken mit sich.
Schritt 1: Detektion durch Ansaugrauchmelder
Ein entsprechendes Schutzkonzept muss also im ersten Schritt nicht nur eine zuverlässige Branderkennung erlauben, sondern auch eine möglichst frühe Elektrolytgas-Detektion. Diese Herausforderung erfüllen Ansaugrauchmelder, die mittels der Dual-Wellentechnologie sowohl elektrische Brände als auch Elektrolytgase bzw. -dämpfe auch bei hohen Luftgeschwindigkeiten und geringen Gaskonzentrationen zuverlässig erkennen. Ansaugrauchmelder (Aspirating Smoke Detectors; ASD) entnehmen kontinuierlich Luftproben aus den zu überwachenden Bereichen und überprüfen diese auf Rauch- und Gas-partikel. Die Luftproben werden über ein Rohrnetz mit definierten Öffnungen angesaugt und der Messkammer zugeführt. Dort erkennt eine Auswerteeinheit die Größe der Partikel und deren Konzentrationen. Dabei lassen sich auch geringe Mengen von Brand- und Elektrolytgasen detektieren.
Schritt 2: Löschung durch Inertgas
Haben die Melder einen Brand bzw. Elektrolytgas erkannt, muss umgehend eine automatische Löschung durch eine Anlage ausgelöst werden. Nicht nur, weil das Löschen mit Wasser in elektrischen Systemen zu vermeiden ist, sondern auch weil versteckte oder verdeckte Brandherde mit Wasser nicht erreicht werden können, wird das Batteriesystem über Düsen mit einem gasförmigen Löschmittel geflutet. Dieses bringt auch verdeckte oder versteckte Brandquellen zum Ersticken, indem es den für den Brand notwendigen Sauerstoff verdrängt. Bleibt die Frage nach dem geeigneten Löschmittel. Chemisch wirkende Substanzen scheiden in diesem konkreten Fall aus, da sich zum einen gefährliche Zersetzungsprodukte bilden und zum anderen Halteflutungen notwendig werden könnten. Damit bleiben die natürlichen Löschgase Stickstoff (N2), Kohlenstoffdioxid (CO2) und Argon (Ar) als mögliche Alternativen. Diese unterscheiden sich im Detail. So wird das vergleichsweise teure Edelgas Argon nur für spezielle Anwendungen wie etwa Metallbrände eingesetzt. Kohlenstoffdioxid, das effektivste unter den vorgenannten Löschmitteln, ist primär für nicht begehbare Bereiche oder Objektschutzsysteme vorgesehen, da es in der benötigten Löschkonzentration für Menschen gefährlich ist. Vor diesem Hintergrund wird reiner Stickstoff als Löschmittel verwendet, der auch für Lithium-Ionen-Batteriespeicher sehr gute Ergebnisse bringt.
Fazit
Lithium-Ionen-Batterien bergen charakteristische Brandrisiken. Ein anwendungsspezifisches Brandschutzkonzept kombiniert frühestmögliche Branderkennung mit leistungsfähigen Ansaugrauchmeldern und Inertgaslöschanlagen. Eine sehr frühe Flutung mit dem Löschmittel verhindert die Bildung großer Mengen explosiver Elektrolyt-Sauerstoff-Gemische, reduziert die Ausprägung eines ersten Thermal Runaways, hemmt das Übergreifen solcher Runaways auf andere Batterien und vermeidet Sekundärbrände sowie Rückzündungen. Mithilfe eines solchen Schutzkonzeptes, sind stationäre Lithium-Ionen-Batteriespeichersysteme ein beherrschbares Risiko. Das von Siemens entwickelte „Schutzkonzept für stationäre Lithium-Ionen-Batterie-Energiespeichersysteme“ hat im Dezember 2019 laut Unternehmen als erstes Brandschutzkonzept in diesem Bereich die VdS-Anerkennung (VdS Nr. S 619002) erhalten (Bild). Autoren: G. Hülsen, C. Meißner Dieser Artikel wurde unserem Facharchiv entnommen.