Die PROWIN A+W GmbH hat gemeinsam mit der Freiwilligen Feuerwehr Furthweiher, dem Kreisbrandmeister des Landkreises Passau und einem Vertreter des Brandschutzunternehmens Gstöttl eine praxisorientierte Brand- und Löschversuchsreihe mit Batteriezellen durchgeführt. Ziel war es, das Verhalten von Lithium-Eisenphosphat-Batteriezellen, kurz LiFePO4-Zellen, unter kontrollierten Extrembedingungen zu beobachten und daraus Erkenntnisse für Einsatzpraxis, Brandschutzbewertung und Schulung abzuleiten.

Die getesteten Batteriezellen kommen in den Gewerbespeichern von PROWIN A+W zum Einsatz. Für den Feuerwehr- und Brandschutzkontext stand jedoch nicht die Produktanwendung im Vordergrund, sondern das reale Verhalten der Zellen bei massiver Beschädigung, Kurzschluss, aktiver Beflammung sowie bei verschiedenen Lösch- und Eindämmmaßnahmen. Die Versuche wurden in einer abgesicherten Umgebung durchgeführt. Zutritt hatten ausschließlich geladene Gäste, Fachpersonal und Einsatzkräfte. Die Batterien wurden in einem eigens umgebauten, nicht brennbaren Behälter platziert. Dieser befand sich in einer wasserdichten und ebenfalls nicht brennbaren Auffangwanne, sodass auch Löschwasser kontrolliert gesammelt werden konnte. Die Temperaturentwicklung wurde unter anderem mit einer Wärmebildkamera beobachtet.

LiFePO4 Versuch 1: Interner Kurzschluss durch mechanische Beschädigung

Beim ersten Versuch wurde ein interner Kurzschluss provoziert, indem ein langer Metallnagel durch eine geladene Batterie geschlagen wurde. Nach einer kurzen Verzögerung begann die Batterie stark weiß zu rauchen. Die Ausgasung war mit einer deutlichen Geruchsbelastung verbunden. Eine offene Entzündung trat nicht ein. Die Temperatur der Batterie stieg auf rund 110 Grad Celsius.

Nachdem der Verlauf der Reaktion beobachtet worden war, wurde mit Wasser abgelöscht. Die Maßnahme war erfolgreich. Für die Einsatzkräfte war insbesondere das Beobachten der Rauchentwicklung, des zeitlichen Reaktionsverlaufs, der Temperaturentwicklung und der Wirkung des Wassereinsatzes von Interesse.

LiFePO4 Versuch 2: Kurzschluss durch direkte Verbindung der Pole

In einem weiteren Versuch wurden die beiden Batteriepole direkt miteinander verbunden. Dabei kam es zu starkem Funkenflug. Eine Entzündung der Batterie konnte jedoch nicht herbeigeführt werden. An den Polen entstand eine sehr hohe Temperatur. Die Überbrückung verschweißte sich mit den Kontakten. Der Versuch machte deutlich, dass auch bei erheblicher elektrischer Belastung nicht zwangsläufig eine offene Brandreaktion entsteht, gleichzeitig aber lokal sehr hohe Temperaturen auftreten können.

Aktive Beflammung der LiFePO4: Brandentwicklung erst nach intensiver äußerer Hitzeeinwirkung

In mehreren weiteren Versuchen wurden Batterien mit einem Gas-Sauerstoff-Brenner aktiv entzündet. Erst nach etwa einer Minute intensiver direkter Beflammung gerieten zunächst das Gehäuse und anschließend die Batterie in Brand. Während der Reaktion kam es zu sichtbarer Rauch- und Gasentwicklung sowie zum hörbaren Platzen einzelner Zellbestandteile. Eine Explosion oder eine vergleichbar heftige Wirkung trat nicht auf. Die beobachtete Temperaturentwicklung erreichte bis zu rund 350 Grad Celsius. Ein brennender Prüfling konnte mit einem CO₂-Löscher erfolgreich gelöscht werden.

Glasgranulat und Löschdecke als Eindämmmaßnahmen

Neben Wasser und CO₂ wurden auch weitere Eindämmmaßnahmen erprobt. Bei einem Versuch wurde die erhitzte und reagierende Batterie mit einem speziellen Glasgranulat überschüttet. Die Gasentwicklung wurde dadurch deutlich gehemmt. Gleichzeitig war anhand der Bewegung des Materials erkennbar, dass die interne Reaktion zunächst weiterlief. Das Ziel eines solchen Materials besteht grundsätzlich darin, bei sehr hohen Temperaturen aufzuschmelzen und einen Brandkörper einzuschließen.

Dieser Effekt konnte in der Versuchsreihe nicht vollständig beobachtet werden, weil die Batterie keine ausreichend hohe Temperatur entwickelte. Die Reduzierung der Gasentwicklung wurde dennoch als relevanter Beobachtungswert festgehalten. In einem weiteren Versuch wurde eine spezielle Löschdecke eingesetzt. Sie löschte die offene Flamme und reduzierte die austretende Rauch- und Gasmenge deutlich.

Die interne Reaktion der Batterie wurde durch die Abdeckung jedoch nicht unmittelbar vollständig gestoppt. Unter der Decke traten weiterhin Gase aus, allerdings deutlich weniger als ohne Abdeckung.

CO-Messung, weitere Gasmesstechnik und Löschwasser

Eine zentrale Erkenntnis aus der Versuchsreihe war die Bedeutung einer zuverlässigen Kohlenmonoxidmessung. Die CO-Messung wurde als wichtiger Bestandteil der Lagebeurteilung bei entsprechenden Batterieereignissen bestätigt. Für eine genauere Bewertung weiterer möglicherweise austretender Gase sind zusätzliche spezialisierte Messgeräte erforderlich. Diese Erkenntnis soll bei der weiteren Aufbereitung der Versuchsergebnisse und bei der Erstellung von Schulungsunterlagen berücksichtigt werden.

Das in der wasserdichten Auffangwanne gesammelte Löschwasser wurde vor Ort auf den pH-Wert geprüft. Die Messung ergab einen neutralen pH-Wert von 7. Weitere Stoffe konnten im Rahmen der Versuchsreihe nicht untersucht werden. Auch hierfür wären gesonderte Mess- und Analyseverfahren erforderlich.

Erkenntnisse fließen in Schulungsunterlagen für Feuerwehren ein

Die Ergebnisse der Brand- und Löschversuche sollen in Schulungsunterlagen für Feuerwehren einfließen. Dabei geht es insbesondere um das beobachtete Verhalten der getesteten LiFePO4-Batteriezellen bei mechanischer Beschädigung, elektrischem Kurzschluss und aktiver Beflammung, um die Temperaturentwicklung, Rauch- und Gasbildung sowie um die Wirkung verschiedener Lösch- und Eindämmmaßnahmen.

Ein weiterer fachlicher Hinweis betrifft die frühzeitige Detektion. Da die Batteriekammern der PROWIN-A+W-Speichersysteme konstruktiv gekapselt sind, wurde empfohlen, eine Rauchdetektion sowohl innerhalb der Batteriekammer als auch unmittelbar außerhalb des Systems vorzusehen. Dadurch können ungewöhnliche Entwicklungen frühzeitig erkannt und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Die Versuchsreihe hatte nicht den Charakter einer normierten Laborprüfung, sondern diente als praxisorientierter Test unter kontrollierten Bedingungen. Gerade dadurch konnten Einsatzkräfte und Fachbeteiligte das Verhalten der Zellen, die zeitliche Entwicklung einzelner Szenarien und die Wirkung verschiedener Maßnahmen unmittelbar beobachten.

„Für uns war wichtig, die Batteriezellen nicht nur theoretisch zu betrachten, sondern gemeinsam mit der Feuerwehr reale Extrembedingungen zu simulieren. Die Erkenntnisse aus der Versuchsreihe helfen uns, Sicherheitskonzepte, Monitoring und Informationsmaterial weiterzuentwickeln. Gleichzeitig können daraus praxisnahe Schulungsinhalte für Feuerwehren entstehen“, sagt Dominik Anetseder, jun. Geschäftsführer der PROWIN A+W GmbH.

Nach Abschluss der Versuche fand ein fachlicher Austausch zwischen Unternehmen, Feuerwehr und Brandschutzexperten statt. Die PROWIN A+W GmbH bedankt sich bei allen Beteiligten, insbesondere bei der Freiwilligen Feuerwehr Furthweiher, dem Kreisbrandmeister des Landkreises Passau und dem Vertreter der Firma Brandschutz Gstöttl, für die professionelle Vorbereitung, Durchführung und Begleitung der Testreihe.

Quelle: PROWIN A+W GmbH