Elektromobilität: Wie gefährlich sind brennende Elektroautos?

Elektromobilität gilt als Mobilitätskonzept der Zukunft. Die Elektroautos haben jedoch einen Haken: Die Akkus. Sie sind schwer und können bei Überhitzung in Brand geraten. Wie hoch die Gefahr, die von einem brennenden Elektroauto in einem Parkhaus oder einem Tunnel Feuer fängt. Ein Forscherteam rund um Lars Derek Mellert von Amstein + Walthert Progress ist dieser Frage im Auftrag des Schweizer Bundesamts für Straßen nachgegangen.

Bild: Bild: Amstein+ Walthert Progress AG / Empa

Experimente mit brennenden Batterien

Wenn ein Lithium-Ionen-Akku in Brand gerät, stößt die sich entwickelnde Hitze eine thermische Reaktion an, die sich immer weiter hochschaukelt und enorme Energien freisetzen kann. Das Forscher-Team setzte das Batteriemodul eines Elektroautos in einem Versuchsstollen in Brand, um die Gefahren eines solchen Brandes zu untersuchen. Dabei gab es einmal eine zusätzliche Lüftung, einmal keine Lüftung und einmal eine automatische Sprinkleranlage. Dabei wurde das Feuer je nach Versuchsdurchgang durch die Feuerwehr bekämpft oder die Forscher ließen die Batterien ausbrennen.

Dabei untersuchte das Team, wie heiß das Feuer jeweils wird, welche chemischen Stoffe freiwerden und wie sich der Ruß auf den Tunnelwänden und den Schutzanzügen der Feuerwehrleute absetzt.

Batterien müssen gekühlt werden

Das Ergebnis: Mit mehr als 1000 Grad war der Batteriebrand heiß genug, um das Auto komplett zu erfassen. In thermischer Hinsicht unterschied er sich jedoch kaum vom Brand eines normalen Verbrenner-Fahrzeugs. Die freiwerdende Brandleistung entspricht in beiden Fällen etwa fünf Megawatt, was die Brände ähnlich gefährlich macht.

Allerdings lässt sich die Batterie eines Elektroautos nicht einfach löschen, sondern muss mit großen Mengen Wasser gekühlt werden, während der bereits brennende Teil des Akkus ausbrennt. Das teilweise ausgebrannte Wrack eines Elektroautos muss hinterher in einem Wasserbecken oder einem speziellen Container aufbewahrt werden, damit es nicht zu einer erneuten Entzündung kommt.

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Schwermetalle und giftige Stoffe im Rauch

Die bei einem Batteriebrand freiwerdenden Schadstoffe sind deutlich gefährlicher als beim Brand eines herkömmlichen Verbrenner-Autos. Unter anderem werden größere Mengen der Schwermetalle Kobalt, Nickel und Mangan frei, aber auch giftige Stoffe wie Fluoride, Lithiumverbindungen und Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). „ Diese Substanzgruppen sind in humantoxikologischer Hinsicht schädlich und können damit zu einer Verschärfung des Risikos in unterirdischen Infrastrukturen führen„, so die Wissenschaftler.

Im Falle eines Brandes sollte der betroffene Bereich daher so schnell wie möglich geräumt werden. Die Feuerwehrleute müssen spezielle Schutzausrüstung und Atemmasken tragen, um vor den Dämpfen und dem ruß geschützt zu sein. In gut belüfteten Tunneln ist die Gefahr allerdings beherrschbar, da die Schadstoffe schnell verdünnt werden. Wenn die Tunnellüftung auf dem aktuellen Stand der Technik ist, kommt sie auch mit brennenden Elektroautos zurecht, ohne dass es zu erhöhten Korrosionsschäden kommt.

Gefährliches Löschwasser

Das Lösch- und Kühlwasser, das beim Bekämpfen des Brandes sowie beim anschließenden Lagern anfällt, ist allerdings dann stark mit giftigen Schwermetallen und anderen Batterieinhaltsstoffen kontaminiert. „ Die Einleitwerte in die Kanalisation für Industrieabwässer in der Schweiz werden um Faktoren von 20 bis 70 überschritten, das Kühlwasser liegt sogar bis zu 100-fach über dem Grenzwert„, so das Team. Es müsse daher unbedingt sichergestellt werden, dass das Löschwasser nicht in die Kanalisation oder die Umwelt gelangt. „ Hierbei ist insbesondere zu beachten, dass einige Stoffe karzinogen sind, in elementarer Form vorliegen, nicht abbaubar sind und sich in der Umwelt akkumulieren können. Die Bedeutung einer fachgerechten Entsorgung kann auch in diesem Falle nicht genügend unterstrichen werden„, so die Forscher.

via EMPA