Was sind die Brandrisiken von Batteriespeichern?
Thermische Instabilität
Lithium-Ionen-Batterien sind empfindlich gegenüber Überhitzung. Wird eine bestimmte, von der Zellchemie abhängige, Temperatur überschritten, kann es schnell zu einem Thermal Runaway kommen, bei der die Hitzeentwicklung auf die umliegenden Zellen überspringt, insgesamt dadurch exponentiell zunimmt und letztendlich zu einem Brand führen kann.
Kurzschluss
Ein Kurzschluss innerhalb der Batterie kann ebenfalls zu einem plötzlichen Anstieg der Temperatur führen und somit die Kettenreaktion des Thermal Runaways auslösen. Kurzschlüsse können aufgrund von Herstellungsfehlern, mechanischer Beschädigung oder sich zersetzender Zellchemie auftreten.
Überladen & Überentladen
Wenn eine Lithium-Ionen-Batterie über- oder überentladen wird kann es zu Strukturveränderungen innerhalb der Batteriezellen führen. Dies kann zu Beschädigungen an der Zellinfrastruktur führen und das Brandrisiko erhöhen.
Fremdpartikel
Fremdpartikel können Kurzschlüsse und Beschädigungen verursachen. Die Fremdpartikel können dabei aus dem Produktionsprozess, von unsachgemäßer Handhabung oder aus Verschleißerscheinungen im Laufe der Zeit stammen.
Welche Anforderungen gibt es an Löschanlagen für Batteriespeicher?
Löschmethoden, die auf der Erstickung des Brandes beruhen, sind wenig wirksam, da beim Kathodenverbrauch in der Batteriezelle Sauerstoff entsteht und der Brand somit auch ohne Umgebungsluft am Laufen gehalten wird. Die primäre Löschwirkung sollte also nicht auf Sauerstoffentzug bzw. Erstickung beruhen.
Kühlung ist grundsätzlich sehr gut geeignet, um die exothermische chemische Reaktion zu verlangsamen oder zu stoppen. Der Kühleffekt muss jedoch über einen längeren Zeitraum (oft mehrere Stunden) aufrecht erhalten werden, weswegen Löschgase wenig geeignet sind. Wasser, z.B. in Form von Wassernebel hat mitunter die beste Kühlwirkung, beschädigt jedoch die Anlage weiter, ist elektrisch leitend und wird beim Löschvorgang stark verseucht, weswegen entsprechende Umweltschutzmaßnahmen einzuplanen sind. Das verseuchte Löschwasser darf nicht ins Grundwasser gelangen.
Bei Lithium-Ionen-Bränden enstehen schnell Temperaturen oberhalb von 1000°C. Nicht alle Löschmittel sind für solche Temperaturen geeignet. Fluorierte synthetische Löschmittel (z.B. Novec 1230 / FK5-1-12) zerfallen oberhalb von 600°C und bilden extrem giftige HF-Säure.
In Batteriespeichern besteht auch nach einer vermeintlichen Löschung immer das Risiko, dass es noch Batteriezellen gibt, die sich bereits in einem Temperaturbereich befinden, in dem sich die chemische Reaktion selbst verstärkt – bis hin zu einer erneuten Entzündung. Die Wirkung der Löschanlage muss also über eine längere Zeit bestehen, bzw. sich idealerweise an die jeweiligen Umstände anpassen lassen.
Die Gase, die beider Zersetzung des Elektrolyten in einer Lithium-Ionen-Batterie entstehen sind hochentzündlich und verbrennen explosionsartig. Idealerweise werden die ausgasenden Elektrolydämpfe vom Löschmittel neutralisiert und zu stabilden Moblekülen gebunden.
AF-X Aerosol-Löschanlagen für Batteriespeicher
Die Lösung
Aerosol-Löschanlagen haben sich vielfach als effektives System zur Eindämmung von Thermal Runaways bewährt. Das Aerosol schafft im Raum für längere Zeit eine Atmosphäre, in der keine Flammen oder Brände entstehen können. Dadurch wird ein unkontrollierter Temperaturanstieg verhindert und ein Überschlag des Brandereignisses auf umliegende Batteriemodule oder Infrastruktur wird wirksam verhindert.
Wie funktionieren AF-X Aerosol-Löschanlagen?
AF-X Aerosol-Löschanlagen unterdrücken Brände, in dem sie die chemische Kettenreaktion des Feuers unterbrechen. Sie erzeugen dafür ein Löschmittel aus festen Kaliumcarbonatparikeln, die in einem Trägergas suspendiert sind. Das Aerosollöschmittel bindet die freien Radikale in der Flamme und hindert sie daran, mit Luftsauerstoff zu reagieren. Es entstehen stabile Produkte, die weiter reagieren und wieder das ursprüngliche Löschmittel bilden. Das Löschmittel wird also nicht verbraucht und ist über lange Zeit im Raum wirksam. Das AF-X Löschmittel ist für markführende 90 Minuten wirksame Haltezeit zertifiziert.
Wie funktionieren AF-X Aerosol-Löschanlagen in Batteriespeichern?
Speziell im Fall von Lithium-Ionen-Bränden reagiert sowohl der Wirkstoff Kaliumcarbonat, als auch das Zwischenprodukt Kaliumhydroxid mit den Zersetzungsprodukten des Elektrolyten (z.B. Fluorwasserstoff) und bilden stabile Produkte. Die Bildung von hochentzündlichen Gasen wie zum Beispiel Wasserstoff wird somit verhindert. Das Resultat ist eine neutralisierende Wirkung, die dabei hilft die Temperatur im Gehäuse unter den kritischen Wert des Thermal Runaways zu bringen.
