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Empa-Test: Wie schädlich sind brennende Elektroautos

Die Gefährlichkeit von Substanzen, die aus brennenden Elektrofahrzeugen speziell in geschlossenen Systemen wie Tunneln oder Tiefgaragen resultieren, hat die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in einer Testreihe untersucht.

Wie gefährlich die Rückstände aus brennenden E-Fahrzeugen sind, hat ein Forscherteam untersucht. Bild: Amstein + Walthert | Empa.
Wie gefährlich die Rückstände aus brennenden E-Fahrzeugen sind, hat ein Forscherteam untersucht. Bild: Amstein + Walthert | Empa.
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Claudia Leistritz

Als Ort für den Test, der bereits im Dezember 2019 ablief und dessen Ergebnisse nun vorliegen, diente der Versuchsstollen Hagerbach im Schweizer Kanton St. Gallen. Gemeinsam mit dem Tunnelsicherheitsexperten Lars Derek Mellert von der Firma Amstein + Walthert Progress AG setzten die Empa-Forscher Batteriezellen von Elektroautos in Brand und analysierten die Auswirkungen und Eigenschaften von Ruß, Rauchgasen und den chemischen Rückständen im Löschwasser .

Wie idw-online berichtet, wurde die Versuchsreihe vom Schweizer Bundesamt für Straßen (Astra) finanziert und sollte gezielt Betreibern oder Besitzern von Tiefgaragen und Parkhäusern Aufschluss über das Verhalten solcher Fahrzeuge in ihren Gebäuden geben.

„All diese bereits bestehenden unterirdischen Bauten werden immer häufiger auch von Elektroautos benutzt. Und die Betreiber stellen sich die Frage: was tun, wenn solch ein Auto Feuer fängt? Welche gesundheitlichen Gefahren entstehen für meine Beschäftigten? Welche Effekte hat solch ein Brand für den Betrieb meiner Anlage?“,

so Mellert. Jedoch gebe es kaum aussagekräftige Fachliteratur oder Erkenntnisse aus der Praxis zu diesem Thema. Daher habe man, unterstützt vom Batterieforscher Marcel Held und dem Korrosionsspezialisten Martin Tuchschmid von Empa, drei Versuchsreihen entwickelt, um Aufschluss über das Verhalten von in Gebäuden brennenden Elektrofahrzeugen zu erhalten. Neben den Experten vom Versuchsstollen Hagerbach waren laut Meldung auch Fachleute vom französischen Centre d’études des tunnels (Cetu) in Bron an der Versuchsreihe beteiligt.

Versuchsbedingungen der drei Tests

Zur Vorbereitung wurden im Brandraum Oberflächen angebracht, auf denen sich der Ruß absetzte und die nach dem Versuch chemisch analysiert und dann zur Untersuchung von Korrosionsschäden mehrere Monate lang unter speziellen Bedingungen gelagert wurden. Als Testraum diente die aus „versuchsökonomischen Gründen" auf 1/8 verkleinerte Version eines angenommenen Raumes mit einem Luftvolumen von 2.000 Kubikmetern, das sich aus einer Fläche von 784 Quadratmetern (28 x 28 Meter) und einer Höhe von 2,5 Metern ergibt. Simuliert werden sollte jeweils der Brand eines Kleinwagens mit einer vollgeladenen Batterie von 32 kWh Leistung in diesem Gebäude. In der verkleinerten Version ergab das ein vollgeladenes Batteriemodul mit einer Kapazität von 4 kWh, das in einem Raum mit 250 Kubikmeter Luftvolumen in Brand gerät.

Erstes Szenario: Brand in geschlossenem Raum ohne mechanische Lüftung

Untersucht wurde im ersten Test, in welcher Weise sich die Rußschicht im Raum ohne mechanische Lüftung auf Tunnelwände, Oberflächen und Schutzanzüge anwesender Feuerwehrleute verteilte, wie giftig die Rückstände waren und wie sich der Brandort nach dem Ereignis reinigen liess.

Zweites Szenario: Brand in Raum mit Sprinkleranlage

Hier untersuchte man die chemischen Rückstände, wie sie durch den Einsatz einer Löschanlage im verwendeten Wasser entstünden. Der Rauch wurde dabei aus der Batterie mit einem Blech unter eine Wasserdusche gelenkt, die eine Sprinkleranlage nachstellen sollte. Das herunterlaufende Rußwasser sammelten die Forscher in einem Auffangbecken. Bei dem Vorgang wurde die Batterie nicht gelöscht sondern brannte vollständig aus.

Drittes Szenario: Brand in Tunnel mit Ventilation

Hier wurde die Verteilung des Rußes in den Abluftkanälen der Lüftungsanlage untersucht und ob die abgesetzten Substanzen Korrosionsschäden hervorriefen. Der Brandrauch des 4 kWh-Batteriemoduls wurde durch einen Ventilator mit konstanter Geschwindigkeit von etwa 1,5 m/s in einen 160 Meter langen Entlüftungstunnel geleitet. In diesem waren im Abstand von 50, 100 und 150 Metern vom Brandort entfernt Bleche angebracht, auf denen sich der Ruß absetzte. Diesen untersuchten die Experten von Empa in ihren Labors auf die chemische Zusammensetzung und mögliche Korrosionsauswirkungen.

Ergebnis: Laut Bericht ähnlich wie bei herkömmlichen Fahrzeugen, aber mehr Gift entsteht

Nach dem Anfang August 2020 publizierten Abschlussbericht sei ein brennendes Elektroauto „in thermischer Hinsicht“ nicht gefährlicher als eines mit konventionellem Antrieb. So heisst es:

„Die Schadstoffemissionen eines Fahrzeugbrandes waren schon immer gefährlich und unter Umständen tödlich“.

Wichtig sei immer, die Personen aus der Gefahrenzone zu bringen. Diskutiert werde zwar die Annahme einer besonderen Gefährlichkeit der stark ätzenden, toxischen Flusssäure der brennenden Batterien, aber die Konzentrationen lägen „unter dem kritischen Bereich“. Auf moderne Tunnellüftungen hätte der Brand von E-Autos im Vergleich zu dem von konventionellen Fahrzeugen keine erhöht negativen Auswirkungen und größere Korrosionsschäden an Lüftungsanlagen oder der Tunneleinrichtung seien nicht zu erwarten.

Auch Feuerwehren müssten sich nicht eigens umstellen, denn dass Batterien von Elektroautos nicht gelöscht sondern nur mit „großen Mengen“ Wasser gekühlt werden können, wüssten die Feuerwehrleute bereits. Auf diese Weise liesse sich vielleicht der Schaden auf nur einen Teil der Batteriezellen reduzieren. Allerdings müsse ein „ausgbranntes Wrack“ dann extra in einem Wasserbecken oder Spezialcontainer verwahrt werden, damit es sich nicht neu entzünden könne. Das sei jedoch nichts Neues für Spezialisten, so die Forscher.

Hohe Giftkonzentrationen im Lösch- und Kühlwasser

Allerdings habe die Untersuchung des Lösch- und Kühlwssers nach dem Einsatz sowie beim Lagern einer ausgebrannten Batterie im Wasserbad einen hohen toxischen Wert ergeben: So überstieg die chemische Belastung des Löschwassers die Schweizer Grenzwerte für Industrieabwässer um das 70-fache, die des Kühlwassers kam sogar bis auf das 100-fache über dem Grenzwert. Man müsse also darauf achten, dass dieses hochbelastete Wasser nicht in die Kanalisation gerate, schlossen die Experten. Nötig sei somit eine gründliche Dekontamination des Brandortes, die aber professionellen Brandsanierern vorbehalten bleiben sollte. So warnt Mellert vor allem private Besitzer von Tiefgaragen:

„Versuchen Sie nicht, den Russ und den Dreck selbst aufzuwischen. Im Russ sind grosse Mengen von Kobaltoxid, Nickeloxid und Manganoxid enthalten. Diese Schwermetalle lösen auf ungeschützter Haut starke allergische Reaktionen aus.“

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