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ThemaExplosion mit Lithiumionenstromspeicher im häuslichen Bereich4 Beträge
RubrikEinsatz
 
AutorUlri8ch 8B., Feuchtwangen / Bayern869512
Datum23.05.2021 12:213013 x gelesen
https://www.brandwacht.bayern.de/mam/archiv/beitraege_pdf/bw_6_2020_slithiumakkubrand_grub.pdf

Hallo zusammen,
wollte mal auf die technische und naturwissenschaftliche Schwarmintelligenz hier im Forum bezüglich stationärer Stromspeicher auf Lithiumionenbasis im häuslichen Bereich zurückgreifen.

Im Oktober letzten Jahres war ich bei einem gemeldeten Kellerbrand in einem modernen Einfamilienwohnhaus. Bei Eintreffen heller Rauch aus der Eingangstür, ein PA-Trupp in den Keller mit 1. Rohr, Bewohner waren bereits aus dem Haus. Auffällig war, dass sich vermutlich davor eine ziemlich heftige Explosion im Gebäude ereignet haben muss. Kellerabgangstür im Flur im EG inklusive Rahmen herausgerissen, weitere Türen zerstört und letztendlich sogar Wände in Trockenbauweise im Dachgeschoss waren verschoben. Ursache des Ereignisses war ein brennender / thermisch durchgangener (???) Stromspeicher im Kellergeschoss gewesen, der durch eine Solaranlage auf dem Dach gespeist worden war, und nicht wie zunächst angenommen ein Brand von Wäschetrockner/Waschmaschine, die in unmittelbarer Nähe zu dem Stromspeicher positioniert waren. Stromspeicher wurde im Keller gekühlt und Gebäude belüftet. Der Stromspeicher ließ sich anschließend wegen zerstörter bzw. verbrannter Halterung relativ einfach ausbauen und wurde außerhalb des Gebäudes in einem Wasserbad gekühlt. Funkvernetzte Rauchwarnmelder waren im Gebäude vorhanden, schlugen nach Aussage der Bewohner aber erst zeitgleich mit der Explosion an. Ob direkt im Keller bzw. Brandraum auch Rauchwarnmelder installiert waren, entzieht sich meiner Kenntnis.

Jetzt habe ich beruflich auch ein bisschen chemischen Background allerdings weniger elektrotechnisch und stelle mir die Frage, was da jetzt genau passiert ist? Offensichtlich ist nicht der Stromspeicher direkt explodiert, sondern wohl ein explosives Gasluftgemisch in diesem Kellerraum. Stromspeicher war auch nicht zerrissen oder so. Was entsteht da jetzt, was so heftig explodieren kann? Ist da eher an eine Knallgasexplosion zu denken oder entstehen beim thermischen Durchgehen des Akkus nicht vollständig aufoxidierte Gase und Dämpfe, die dann im geschlossenen Raum im richtigen Mischungsverhältnis für die Explosion verantwortlich sind? Eine klassische Rauchgasexplosion auf Basis von CO oder anderen Pyrolyseprodukten scheint es ja eher nicht zu sein, da eine richtige thermische Aufbereitung des Raumes zuvor wohl (noch) nicht stattgefunden hat und das Geschehen sich eher nur auf den Stromspeicher beschränkte. Kann mir diesbezüglich jemand weiterhelfen?

Eine etwas andere Brisanz gewinnt die Geschichte, wenn ich dann diesen Einsatzbericht aus der Dezemberausgabe 2020 der Bayerischen Brandwacht lese:

Einsatzbericht Brandwacht 06/2020

Das war wohl ein ähnliches Ereignis, allerdings mit dem entscheidenden Unterschied, dass sich die Explosion erst ereignet hat, als der erste Trupp schon im Innenangriff zugange war. Ist in diesem Fall wohl glücklicherweise ohne Personenschaden abgegangen. Vor diesem Hintergrund würde ich als Führungskraft meine taktische Vorgehensweise in Zukunft evtl. schon überdenken, wenn der Verdacht auf einen brennenden/thermisch durchgegangen Stromspeicher besteht.

Danke schon einmal für euren Input und schöne Pfingstfeiertage!

Uli

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AutorRobi8n B8., Braunschweig / Niedersachsen869517
Datum23.05.2021 16:221768 x gelesen
Geschrieben von Ulrich B.Jetzt habe ich beruflich auch ein bisschen chemischen Background allerdings weniger elektrotechnisch und stelle mir die Frage, was da jetzt genau passiert ist?

Interessante Frage, die wird sich wahrscheinlich nicht so einfach beantworten lassen. Wäre aber sicher mal eine Aufgabe für eine wissenschaftliche Arbeit oder einen Bericht von Brandursachenermittler. Die Frage ist auch, in wieweit kann nach einer Explosion noch sowas gesagt werden.

Ich kann hier nur Mutmaßen/Grundlagen feststellen:
Also erstmal: Ein Lithium Ionen Akku besteht aus vielen kleinen Zellen. Je nach Akkutyp bestehen diese aus verschiedenen chemischen Gemischen. Da gibt es unzählige verschiedene Systeme.
Durch verschiedene Faktoren (z.B. Überspannung, Fehlstrom, was weiß ich) kann es zu einer chemischen Reaktion innerhalb einer Zelle kommen. Dies ist eigentlich der so genannte Thermal Runaway.
Wie man allgemein im chemieunterricht gelernt hat, sind selbsständig ablaufende Reaktionen idR exotherm. Die soentstehende Wärme kann in weiteren Zellen ein thermal Runaway propagieren.

Geschrieben von Ulrich B.Was entsteht da jetzt, was so heftig explodieren kann? Ist da eher an eine Knallgasexplosion zu denken oder entstehen beim thermischen Durchgehen des Akkus nicht vollständig aufoxidierte Gase und Dämpfe, die dann im geschlossenen Raum im richtigen Mischungsverhältnis für die Explosion verantwortlich sind?

Je nach Typus des chemischen Systems in den Zellen kann es durch die Reaktion zu einem Ausgasen von verschiedensten brennbaren Gasen kommen (Normal in einem Temperaturbereich von 150 bis 200°C). Das kann Wasserstoffgas sein, aber auch Methan (CH4), Ethan (C2H6), Ethen (C2H4), usw. Es gibt aber auch Batterie-Typen, wo es zur Freisetzung von Fluorwasserstoff (Gas) kommen kann. (Das war ja bei dem Post-Flitzer/Streetscooter ein Problem).
Das ist aber wirklich sehr flexibel in Abhängigkeit der Zellchemie.
Ob und was genau bei dem Objekt passiert ist - kann ich somit halt nur mutmaßen. Kann auch etwas komplett anderes vorgefallen sein.

Dass Batterien ausgasen ist jetzt aber nichts sooo ungewöhnliches. Auch die klassische Bleibatterie produziert bei Überladung Wasserstoff. Ist aber eher ein Problem, das man oftmals im Bereich Industrie/Notstromversorgung vorfindet.

Ich hoffe, das war etwas hilfreich?

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AutorThor8ben8 G.8, Leese / Niedersachsen869518
Datum23.05.2021 17:131649 x gelesen
Moin,

Geschrieben von Ulrich B.Was entsteht da jetzt, was so heftig explodieren kann? Ist da eher an eine Knallgasexplosion zu denken oder entstehen beim thermischen Durchgehen des Akkus nicht vollständig aufoxidierte Gase und Dämpfe, die dann im geschlossenen Raum im richtigen Mischungsverhältnis für die Explosion verantwortlich sind?

Ich würde da als erstes an die Elektrolyte der Zellen denken. Die bestehen in der Regel aus Leitsalzen in wasserfreiem, organischen Lösungsmittelgemisch. Typische Komponenten keispielsweise Diethylcarbonat (DEC), UEG 1,4% mit Flammpunkt 25°C oder Propylencarbonat (PC), UEG 2,3%, letzteres setzt mit Flammpunkt 135°C allerdings vorherige Erwärmung aus einer überlasteten oder durchgehenden Zelle voraus.

Für klassische Knallgasbildung sehe ich da eher weniger Potential. Und HF tritt dann ggf. Folgeprodukt aus der Verbrennung der Leitsalze wie LiPF6 auf.

Gruß,
Thorben

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AutorUlri8ch 8B., Feuchtwangen / Bayern869519
Datum23.05.2021 17:341754 x gelesen
Geschrieben von ---Thorben G.--- Ich würde da als erstes an die Elektrolyte der Zellen denken. Die bestehen in der Regel aus Leitsalzen in wasserfreiem, organischen Lösungsmittelgemisch. Typische Komponenten keispielsweise Diethylcarbonat (DEC), UEG 1,4% mit Flammpunkt 25°C oder Propylencarbonat (PC), UEG 2,3%, letzteres setzt mit Flammpunkt 135°C allerdings vorherige Erwärmung aus einer überlasteten oder durchgehenden Zelle voraus.
In die Richtung hätte ich auch gedacht, weil für Wasserstoff über Elektrolyse hätte ich eher an wässriges Medium gedacht und das habe ich hier eigentlich nicht. Ich fand es bemerkenswert, dass im nordbayrischen Raum zwei solche Ereignisse binnen 4 Wochen stattgefunden haben. Und die Explosionen waren ja durchaus nicht ohne.

Gruß Uli

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 23.05.2021 12:21 Ulri7ch 7B., Feuchtwangen
 23.05.2021 16:22 Robi7n B7., Braunschweig
 23.05.2021 17:13 Thor7ben7 G.7, Leese
 23.05.2021 17:34 Ulri7ch 7B., Feuchtwangen
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