Was passiert, wenn ein Elektroauto im Tunnel oder der Tiefgarage Feuer fängt? Empa-Forscher machten im Dezember 2019 im Versuchsstollen Hagerbach die Nagelprobe – und setzten Batteriezellen von Elektroautos in Brand. Nun liegt die Auswertung vor.

© EmpaIm Versuch zeigte sich: Brennen Lithium-Ionen-Akkus, werden Unmengen giftiger Schwermetallstäube und Russ freigesetzt.Ende 2019 ging es im Versuchsstollen Hagerbach in der Ostschweiz besonders heiss her: Die Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) setzte dort Batteriezellen von Elektroautos in Brand, um herauszufinden, was geschieht, wenn solche in einem Tunnel oder einer Tiefgarage Feuer fangen (Video auf www.empa.ch). Finanziert wurden die Versuche vom Bundesamt für Strassen (ASTRA), als Projektleiter agierte Tunnelsicherheitsexperte Lars Derek Mellert von der Zürcher Firma Amstein + Walthert Progress AG und auch Experten der Versuchsstollen Hagerbach AG sowie des französischen Centre d‘études des tunnels (CETU) in Bron waren mit von der Partie.

Gase, Gifte und Korrosionsschäden

In drei unterschiedlichen Szenarien wurden Fahrzeugbatterien gezielt entzündet, um herauszufinden, wie sich das entstehende Feuer ausbreitet, welche Schadstoffe entstehen, wie sich der giftige Russ und Stäube verteilen, inwieweit Oberflächen am Brandort kontaminiert und Strukturen korrosiven Prozessen ausgesetzt werden und wie stark das Löschwasser vergiftet wird. Martin Tuchschmid, Korrosions- und Brandschadenspezialist an der Empa: «Wir montierten Testobjekte im Brandraum und analysierten deren Ober­flächen nach dem Brand. Zudem lagerten wir die Objekte für mehrere Monate in speziellen Räumen, um eventuelle Korrosionsschäden aufdecken zu können.»

Drei Testszenarien

Im ersten Szenario wurde – im Massstab 1:8 – der Brand eines kleinen E-Fahrzeugs mit 32-kW-Akku in einer 28 x 28 Meter grossen, 2,5 Meter hohen unbelüfteten Tiefgarage simuliert. Dazu wurde ein komplett geladenes 4-kWh-Batteriemodul in einem Raum mit 250 Kubikmeter Luftvolumen entzündet und ohne zu löschen komplett abgebrannt.

Im zweiten Fall wurde in einem ansonsten identischen Versuchsaufbau der Rauch aus der Batterie unter eine Wasserdusche (Sprinkleranlagensimulation) gelenkt und das Löschwasser in ein Becken geleitet, um herauszufinden, inwieweit der Russ das Löschwasser kontaminiert.

Im dritten Versuch wurde wieder ein 4-kWh-Batteriemodul entzündet und der Rauch mittels Ventilator mit 1,5 m/sec in einen 160 Meter langen Entlüftungstunnel geleitet. In diesem waren im Abstand von 50, 100 und 150 Metern Bleche montiert. Der auf diesen abgelagerte Russ wurde chemisch analysiert. Die Bleche wurden zudem geraume Zeit gelagert und dann auf eventuell vom Russ ausgelöste Korrosions-
effekte untersucht.

Resultate

© Kapo LuzernAm 12. August 2020 brannte in Gettnau LU eine Garage, in der ein E-Fahrzeug abge­stellt war. Die Feuerwehr konnte Schlimmeres verhindern, verletzt wurde niemand.Der im August 2020 publizierte Abschlussbericht (abrufbar auf www.empa.ch) zeigt: Ein brennendes Elektroauto ist aus thermischer Sicht nicht gefährlicher als ein konventionelles Auto mit Verbrennungsmotor. Hier wie da sind die Schadstoffemissionen enorm und potenziell lebensgefährlich – auch wenn die Konzentration der bei Akkubränden entstehenden Flusssäure bei den Versuchen der Empa unter dem kritischen Wert blieb. Zudem zeigten die Tests, dass eine auf dem aktuellen Stand befindliche Tunnellüftung auch bei E-Fahrzeugbränden ausreicht und der Russ keine übermässigen Korrosionsschäden provoziert. In unbelüfteten Tiefgaragen indes können die Metalloxidkonzentrationen sehr schnell sehr stark ansteigen. Zudem wird das Lösch- und Kühlwasser stark kontaminiert. Im Versuch überstieg die chemische Belastung die Schweizer Grenzwerte für Industrieabwässer um den Faktor 70 bis 100, wobei das Kühlwasser, in dem das havarierte Fahrzeug «gelagert» wird, noch giftiger war als das Löschwasser. Ebenfalls sehr toxisch ist der Russ, der grosse Mengen Kobalt-, Nickel- und Manganoxid sowie Lithiumverbindungen enthält.

Fazit

Oberste Prämisse beim Brand eines E-Autos ist, wie bei jedem Fahrzeugbrand, die Evakuierung eventuell vor Ort befindlicher Personen. Die Feuerwehr benötigt, wie bei jedem Feuer, bei dem Chemikalien im Spiel sind, adäquate Schutzausrüstung. Sie kann den Akku, der nicht gelöscht werden kann, lediglich mit viel Wasser kühlen, damit das Feuer eventuell nicht alle Batteriezellen erfasst oder zumindest kontrollierbar bleibt. Das (teil-)ausgebrannte Wrack muss zudem nach dem Löschen in einem Wasserbecken oder einem Spezialcontainer transportiert und aufbewahrt werden, um eine neuerliche Entzündung zu verhindern. Sowohl das Löschwasser als auch das Kühlwasser sollte aufgefangen werden, damit es nicht ohne fachgerechte Behandlung in die Kanalisation gelangen kann. Letztlich muss der Brandort von professionellen Brandsanierern gereinigt und dekontaminiert werden, wobei die üblichen Mittel und Methoden laut den Empa-Forschern ausreichend sind.