Arbeitspaket 2: Analyse und Darstellung von Schadensszenarien

Ziele:
  • Analyse möglicher Gefährdungen im Batterie- und Zellfertigungsumfeld
  • Identifikation von Auswirkungen auf Personen, Sachgegenstände und Finanzen (Schadensszenarien)
Ergebnisse:
  • Interner Bericht und Übersicht zu möglichen Schadensszenarien im Batterie- und Zellfertigungsumfeld und der daran angeschlossenen Produktionskette
  • Definition und Auswahl spezifischer Schadensszenarien als Grundlage für die Entwicklung von Lösungskonzepten in AP 4
Einblicke in die Ergebnisse:

Für die Ausarbeitung der Schadensszenarien wurden u.a. reale Schadensereignisse ausgewertet.

Ausgewählte Beispiele für Schadensereignisse

Produktion

Garching bei München, Februar 2019: Brand in einer Batteriefabrik; 600 kg Batterien haben gebrannt; Brandursache war der Brand einer LIB beim Testen auf die Spannungsfestigkeit; 118 Feuerwehrleute im Einsatz; Link

Bad Tölz, Juni 2023: Brand beim Testen einer Hochvoltbatterie für Elektrofahrzeuge, kontrollierter Abbrand einzelner Batterie; Schaden in Millionenhöhe, erhebliche Gebäudeschäden; Etwa 100 Feuerwehrleute im Einsatz; Link

Lagerung

Krefeld, Dezember 2023: Mehr als 1000 Elektroroller brannten in einer Lagerhalle; Einsturz der Halle; LIB-Teile flogen durch die Luft bis auf die Straße; 190 Einsatzkräfte; Link

Offenbach, August 2023: Lagerbrand auf dem Außengelände eines Recyclingbetriebes; 70 Tonnen LIB haben gebrannt; 350 Einsatzkräfte; Link

Obermühlhausen, Januar 2023: Es brannte eine Lagerhalle für E-Bikes aus; eine Million Euro Schaden; 100 Einsatzkräfte; Link

Beispiele für Brandursachen

Zellfertigung

  • Erhöhte Temperaturen, Lösungsmitteldämpfe, beheizte Walzen bei der Elektrodenfertigung
  • Entzündbare Stäube, Fehler wie Beschädigung des Separators, Energieeinträge durch Schweißprozesse, entzündlicher Elektrolyt bei der Zellassemblierung
  • Elektrochemische Gefährdung bei der Formation
  • Bei dem Aging: Gefahr durch defekte Zellen, die bei der Formation noch nicht auffällig wurden

Modul- und Packfertigung

  • Kurzschlussgefahr bei falschem Handling von Zellen und Modulen
  • Lösungsmitteldämpfe beim Fügen der Zellen durch Kleben
  • Wärmeeintrag bei der elektrischen Kontaktierung der Zellen z. B. durch Schweißen
  • BMS-Montage: Kurzschlussgefahr bei falscher Positionierung
  • Wärmeeinwirkung beim Ladevorgang
  • Prüfung: Auswirkungen von Fehlern in vorangegangenen Fertigungsschritten
  • Mechanische Einwirkungen oder unpassende Bedingungen bei der Zwischenlagerung

Lagerung

  • Produktionsfehler, die zu einer Selbstentzündung von LIB führen
  • Mechanische Beschädigungen der LIB durch Gabelstapler oder automatische Lagersysteme
  • Thermische Beschädigungen durch unpassende Bedingungen im Lager wie direkte Sonneneinstrahlung, Kälte oder Hitze
Ziele:
  • Aufzeigen und Erkennen von sicherheitskritischen Bereichen und Zuständen innerhalb verschiedener Batteriesysteme
Ergebnisse:
  • Definition wesentlicher Branderkennungsparameter bei einem Batteriebrand
  • Auswahl chemischer und physikalischer Parameter für die Brandbekämpfung
  • Definition und Auswahl spezifischer Schadensszenarien für die Entwicklung von Lösungskonzepten in AP 4
Einblicke in die Ergebnisse:

Durch verschiedene Fehler – elektrische, mechanische, thermische oder alterungsbedingte – kann es zu einem thermischen Durchgehen der Batterie kommen.

Ziele:
  • Analyse der Auswirkungen eines Batteriebrandes in Geräten, Fahrzeugen oder in stationären Batteriespeicheranlagen
Ergebnisse:
  • Interner Bericht und Übersicht zu möglichen Schadensszenarien auf Geräte- und Fahrzeugebene sowie in Großenergiespeichern
  • Definition und Auswahl spezifischer Schadensszenarien für die Entwicklung von Lösungskonzepten in AP 4
Einblicke in die Ergebnisse:

Für die Ausarbeitung der Schadensszenarien wurden u.a. reale Schadensereignisse ausgewertet.

Ausgewählte Beispiele für Schadensereignisse

Fahrzeuge

Nordsee, August 2023: Tagelang andauernder Brand des Frachters „Fremantle Highway“; Brandursache war die LIB eines E-Autos; ein totes Besatzungsmitglied; Link

München, November 2023: Brand eines E-Autos (Jaguar) an einer Ladesäule in einer öffentlichen Tiefgarage; 29 weitere beschädigte Fahrzeuge; Link

Stationäre Energiespeichersysteme (ESS)

Liverpool, UK, September 2020: 20 MW ESS; Feuer und Explosion; Link

Arizona, USA, April 2019: Explosions-/Feuerschaden; acht verletzte Feuerwehrleute; 20 MW-Anlage bestehend aus drei modularen Batteriecontainern und einem Schaltanlagencontainer; NMC Pouch-Zellen; Link

Peking, China, April, 2021: 25 MWh ESS; Lithium-Eisen-Phosphat-LIB; vermutete Ursache: Abnutzung und Verschleiß; zwei tote Feuerwehleute; Link

Beispiele für Brandursachen

Fahrzeuge:

  • Schädigung der Batterie durch Unfallereignisse
  • Belastungen durch zu hohe oder zu niedrige Temperaturen
  • Fehler im Batteriemanagementsystem
  • Produktionsfehler der Batterie
  • Fehler beim Ladevorgang (z.B. Beschädigung der LIB durch Überladung)

 

ESS:

  • Thermisches Durchgehen der Batterie z.B. aufgrund von Produktionsfehlern oder einem Ausfall des Batteriemanagementsystems
  • Fehler in elektrischen Komponenten, z.B. Überlastung von Wechselrichtern
  • Äußeres Brandereignis, das zu einer kritischen Temperaturerhöhung im ESS führt
Ziele:
  • Analyse möglicher Gefährdungen durch Batteriebrände im Umfeld der Verwertung von Lithium-Ionen-Batterien
  • Identifikation von Auswirkungen auf Personen, Sachgegenstände und Finanzen (Schadensszenarien)
Ergebnisse:
  • Interner Bericht und Übersicht zu möglichen Schadensszenarien beim Recycling von Batterien
  • Definition und Auswahl spezifischer Schadensszenarien als Grundlage für die Entwicklung von Sicherheitskonzepten in AP 4
Einblicke in die Ergebnisse:

Für die Ausarbeitung der Schadensszenarien wurden u.a. reale Schadensereignisse ausgewertet.

Ausgewählte Beispiele für Schadensereignisse

Ningxiang, China, Januar 2021: Explosion in einer Batterierecyclinganlage; 1 Toter, 20 Verletzte; 288 Feuerwehrleute und Soldaten im Einsatz; Link

Offenbach, DE, Mai 2019: Brand in der Produktionshalle des Batterie-Recycling-Unternehmens Redux; 100 Feuerwehrleute im Einsatz; Link

Maxhütte-Haidof, DE, Juni 2023: Brand mit Verpuffungen in Lagerhalle für u.a. Akkus bei einem Elektro- und Akku-Recycler; Schaden in Millionenhöhe; 220 Feuerwehrleute im Einsatz; Link

Beispiele für Brandursachen

  • Entzündung von vorbeschädigten Batterien bei der Lagerung
  • Mechanische Einwirkungen bei der Demontage
  • Zellen mit freien Anschlusskontakten, die zu Kurzschlüssen führen können