Marco van Lier
Referent Schadenverhütung Sachversicherung
GDV-Brandversuche mit Lithium-Ionen-Batterien
GDV-Projekt Brandschutz Lithium-Ionen
Lithium-Ionen-Akkumulatoren
• Aufladbare Batterien mit „Lithium-Ionen-Technik“ boomen:
• Unterhaltungselektronik
• Powertools, Gartengeräte, Elektrofahrräder
• Elektroautomobile
• ...
Examples of 18650 cylindrical cells (these are the most common consumer electronics lithium-ion cell form factor).
An example of a battery pack that contains multiple cells (in red shrink-wrap) and a pack protection printed circuit board (PCB) (green).
NFPA: Lithium-Ion Batteries Hazard and Use Assessment, Final Report
© July 2011 Fire Protection Research Foundation
18650
Soft-pouch cells placed in molded tray and ready for transport.
NFPA: Lithium-Ion Batteries Hazard and Use Assessment, Final Report © July 2011 Fire Protection Research Foundation
Neue Brandlasten
Lithium-Batterien - Schadenbeispiele
Lithium-Ionen-Akkumulatoren
enthalten Energie und i.d.R. brennbare Elektrolyte sowie weitere brennbare Bestandteile.
Schäden
• während des Betriebs
• während Ladevorgängen
• durch äußere mechanische oder thermische Einwirkungen Thermal runaway der Batterie führt immer zu Schäden;
Auswirkungen je nach Zusammensetzung und Konstruktion
Lithium-Batterien - Schadenbeispiele
• Produktrückrufe
• Unterhaltungselektronik
• Smartphones
• Tablets
• Notebooks
• Kameras
• Powertools
• Gartengeräte
• Elektrofahrräder (Pedelecs, E-Bikes)
• Elektroautomobile
• ...
Lithium-Batterien – ein neues Risiko?
Lithium-Batterien werden wie gefährliche Güter behandelt:
• in kleine Einheiten verpackt,
• besonders gehandhabt,
• separat gelagert und
• brandschutztechnisch abgetrennt.
Sie sind immer gefährliche Güter im Sinne des Transportrechts.
Lithium-Batterien – Schadenbeispiele
• ...
Lithium-Batterien – ein neues Risiko?
Was den Sachversicherern Gedanken macht ...
• Bereitstellung in (gesprinklerten) Produktionsbereichen
• Lagerung / Zwischenlagerung
Lithium-Batterien – ein neues Risiko?
Eine Fragestellung für die Sachversicherung:
• Ob bei einem Brand von Li-Ion-Batterien
• das bestehende Brandschutzkonzept und
• eine vorhandene Löschanlage
das Szenario beherrschen, ist noch unklar.
• Hersteller und Anwender führen zwar Versuche durch, jedoch noch weitestgehend unter Ausschluss der sonstigen Fachwelt.
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Die GDV-Projektgruppe „PG Lion“ mit Vertretern der
• Versicherer
• Elektroindustrie
• Automobilindustrie
• Löschanlagentechnik
hat als erste Hilfestellung für die Lagerung und Bereitstellung von Lithium-Batterien ein Merkblatt zur Schadenverhütung erarbeitet.
Das Merkblatt beschreibt typische Gefahren und zeigt nach derzeitigem Kenntnisstand geeignete Maßnahmen zur
Schadenverhütung auf.
Weitere GDV-Aktivitäten: Brandversuche mit Lithium-Akkus
„Lithium-Batterien - Merkblatt zur Schadenverhütung“
(VdS 3103 2012-06 (01))
Aufbau der 4-seitigen GDV-Publikation
1. Einleitung Lithium-Batterien – ein neues Risiko?
2. Grundlagen
3. Gefahren durch Lithium-Batterien 4. Maßnahmen zur Schadenverhütung
5. Bereitstellung in Produktionsbereichen.
Hinweis: Das Merkblatt wird derzeit u.a. mit Beteiligung von Logistikern überarbeitet und erscheint 2015 als überarbeitete Auflage.
Die empfohlenen Maßnahmen zur Schadenverhütung bleiben im Wesentlichen unverändert.
Gefahren durch Lithium-Batterien
• Lithium-Batterien bei ordnungsgemäßem Umgang und sachgerechter Handhabung vergleichsweise sicher
• Brände können entstehen durch
• technische Defekte
• fehlerhafter Handhabung und unsachgemäßen Umgang wie z.B.
• mechanische Beschädigungen (innere Kurzschlüsse)
• thermische Belastung (innere Kurzschlüsse)
• Überladung (starke Temperaturerhöhung infolge exothermen Vorgangs)
„Lithium-Batterien - Merkblatt zur Schadenverhütung“
– Aussagen:
„Lithium-Batterien - Merkblatt zur Schadenverhütung“
– Aussagen:
4.1 Grundsätzliche Maßnahmen zur Schadenverhütung
• Batteriepole vor Kurzschluss schützen
• Batterien
• vor mechanischen Beschädigungen schützen (beschädigte umgehend entsorgen)
• vor dauerhaft hohen Temperaturen oder Wärmequellen schützen
• separiert lagern (Mischlagerungen unterbinden)
• Abstand von mind. 2,5 m zu anderen Lagerungen einhalten
• Lagerung räumlich getrennt oder in feuerbeständig abgetrennten Bereichen (z.B. Container, Sicherheitsschränke mit Druckentlastung, Gefahrstoffraum)
4.2 Spezifische Maßnahmen zur Schadenverhütung Gestufte Anforderungen
für Handhabung und Lagerung von Lithium-Batterien
• geringer Leistung (Knopfzellen, Computer, Multimedia, Kleinelektro)
• mittlerer Leistung (Fahrräder, Gartengeräte, diverse Kleinfahrzeuge )
• hoher Leistung (ab 60 V; Elektromobilität, netzunabhängige Großgeräte)
„Lithium-Batterien - Merkblatt zur Schadenverhütung“
– Aussagen:
4.2 Spezifische Sicherheitsregeln
(je nach Batteriekategorie)Lithium-Batterien geringer Leistung
keine speziellen Sicherheitsvorschriften, sofern alle Vorgaben des Herstellers bzw. der zertifizierenden Stellen eingehalten werden.
• Es dürfen nur Zellen und Batterien gelagert werden, für die der Nachweis der Prüfung nach UN 38.3 vorliegt
(u.a. Prüfung von Vibration, Schock, Schlag, externer Kurzschluss, Überladung)
Bei größeren zusammenhängenden Lagermengen - Volumina über 7 m³ oder mehr als 6 Euro-Paletten - gelten die Hinweise für Lithium-Batterien mittlerer Leistung.
„Lithium-Batterien - Merkblatt zur Schadenverhütung“
– Aussagen:
4.2 Spezifische Sicherheitsregeln
(je nach Batteriekategorie)Lithium-Batterien mittlerer Leistung
• Brandschutztechnisch getrennt lagern
• Keine Mischlagerungen mit anderen Produkten
• Lagerbereich durch Brandmeldeanlage mit Aufschaltung überwachen
• Bei Feuerlöschanlagen Löschmittelhinweise in Sicherheitsdatenblättern beachten
Bei größeren Lagermengen
(in Anlehnung zum Umgang mit Aerosolen
belegte Fläche > 60 m² und / oder Lagerhöhen > 3 m) gelten die Hinweise für Lithium-Batterien hoher Leistung.
„Lithium-Batterien - Merkblatt zur Schadenverhütung“
– Aussagen:
4.2 Spezifische Sicherheitsregeln
(je nach Batteriekategorie)Lithium-Batterien hoher Leistung
• Bisher noch keine gesicherten Kenntnisse hinsichtlich adäquater Schutzmaßnahmen
• Schutzmaßnahmen in Absprache mit dem Sachversicherer für den Einzelfall regeln
„Lithium-Batterien - Merkblatt zur Schadenverhütung“
– Aussagen:
4.2 Spezifische Sicherheitsregeln
(je nach Batteriekategorie)Lithium-Batterien hoher Leistung
Denkbare Maßnahmen hierbei sind z.B.:
• Separierung und Mengenbegrenzung
• Lagerung brandschutztechnisch getrennt
• Löschanlage installieren
„Lithium-Batterien - Merkblatt zur Schadenverhütung“
– Aussagen:
4.3. Bereitstellung in Produktionsbereichen
Sofern Lithium-Batterien an Produktionsplätzen bereitgestellt werden müssen:
• Begrenzung auf das notwendige Minimum („Tagesbedarf“)
• Lagerort von Lagerungen jeglicher Art frei halten
• feuerbeständige Lagerschränke oder Container verwenden
• geeignete Feuerlöscher im Nahbereich
Sind in den betroffenen Bereichen Löschanlagen vorhanden, sind die Vorgaben der jeweiligen Sicherheitsdatenblätter in Bezug auf geeignete Löschmittel zu
berücksichtigen.
„Lithium-Batterien - Merkblatt zur Schadenverhütung“
– Aussagen:
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus Januar - März 2014
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus
Übersicht IdF LSA Brandhalle mit Deckeneinbau
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus Block- und Regallager
• Blocklagerversuche mit deckenmontierter Sprinkleranlage
• Regallagerversuche mit Regalsprinklerung
Es werden nur Lagersituationen untersucht, in denen auch Paletten mit Akkus eingelagert werden. Eine reine Lagerung oder Produktion wird nicht erfasst .
Ziel der Untersuchung: Mit Sprinkleranlage beherrschbar?
Überprüfung von Auslegungskriterien von Sprinkleranlagen bei Lagerung von Li-Ionen Batterien
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus
Akkus mit BAM-zugelassener Umverpackung (Karton)
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus 18650-Zellen aus dem Pedelec-Bereich
• in Aluminiumhülle in üblichen Transport-Kartons
• ohne Aluminiumhülle in üblichen Transport-Kartons
Quelle: VdS
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus: Vorversuche Akkupack
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus: Vorversuche Akkupack
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus: Vorversuch Pedelec-Akku mit Alu-Hülle
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus: Vorversuch Pedelec-Akku mit Alu-Hülle
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus: Vorversuch Pedelec-Akku mit Alu-Hülle
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus:
Vorversuch 3 x 8 Akkupacks mit Alu-Hülle in Karton
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus: Blocklager
Versuchsaufbau Blocklager (Draufsicht)
Versuchsimpression Blocklager
Lithium-Batterien – Aktivitäten der Versicherungswirtschaft
Brandversuche mit Lithium-Akkus: Regallager
Versuchsaufbau Regallager (Frontansicht) Versuchsaufbau Regallager (Draufsicht)
Erkenntnisse - Brandversuche mit Lithium-Ionen-Batterien
• In den ersten Minuten brennen nur Verpackungen und Lagerhilfen
Akkus nehmen erst später – nach 5 bis 8 Minuten – am Brandgeschehen teil
• Nach Auslösung: Kontrolle des Brandes, einzelne Akkus nehmen am Brandgeschehen teil
• Brände konnten nach Versuchsende manuell durch Feuerwehreinsatzkräfte ohne Probleme gelöscht werden
• Die BAM-Transportkartons sind durch Verpackungsfolie entzündbar
Fazit - Brandversuche mit Lithium-Ionen-Batterien
• Sprinkleranlage ist ein geeignetes Mittel, um den Brand gelagerter Lithium-Ionen-Akkumulatoren einzudämmen, wenn die Löschanlage so ausgelegt ist, dass das Löschmittel den Brandherd schnell erreicht
• Derzeit gibt es noch kein Standard-Sprinklerkonzept für die Lagerung oder Produktion; Beurteilung des Einzelfall notwendig
• Die Versuchsergebnisse können nicht ohne Weiteres auf andere Li-Ionen Akkutypen übertragen werden
• Die Versuchsergebnisse deuten darauf hin, dass keine „Verschlimmerung“
der Situation durch Sprinkleranlagen erreicht wird
GDV-Projekt Brandschutz Lithium-Ionen - Zusammenfassung -
• Für „Lagerung und Bereitstellung von Lithium-Ionen-Batterien“
hat die GDV Projektgruppe Lion ein Merkblatt erarbeitet (Juni 2012).
Das Merkblatt wird derzeit überarbeitet,
wesentliche Maßnahmen zur Schadenverhütung weiterhin unverändert;
überarbeitete Auflage erscheint 2015
• Orientierende Brandversuche durchgeführt, Ergebnisse aus den GDV- Brandversuchen werden im Frühjahr 2015 veröffentlicht
www.gdv.de | @gdv_de
