Schild auf einem Parkplatz 'Ladeplatz nur für Elektrofahrzeuge' Quelle: A. Krebs auf Pixabay
Abb. 1: Für Besitzer von Elektroautos ist es wichtig, dass sie ihre Fahrzeuge jederzeit und überall sicher aufladen können. Quelle: A. Krebs auf Pixabay

Planung | Ausführung

15. July 2021 | Teilen auf:

LIS-Überwachung: Mehr Sicherheit für E-Ladestationen

Die Energiewende ist in vollem Gange. Das ebnet auch den Weg für die Elektromobilität. Über mögliche Risiken wird dagegen nur selten gesprochen. Insbesondere Meldungen über Brände in hauseigenen Tiefgaragen oder im Freien, die durch Akkus oder andere Defekte an E-Autos verursacht wurden, stimmen nachdenklich. Eine LIS-Überwachung kann hier für mehr Sicherheit sorgen.

Von Ulrich Ramakers. Die Bundesregierung fördert bereits seit einigen Jahren den Bau, den Verkauf und den Einsatz von E-Fahrzeugen und der dazugehörigen E-Ladestationen, auch als Ladeinfrastruktur (LIS) bezeichnet. Verbraucher, die sich für den Umweltschutz einsetzen wollen und sich daher ein E-Fahrzeug oder ein Hybrid-Auto kaufen, bauen wiederum darauf, dass sie ihre Fahrzeuge jederzeit und überall an einer LIS aufladen können. Ein wichtiges Standbein ist dabei die LIS im Eigenheim, etwa in der hauseigenen Garage, der Tiefgarage oder an einer isolierten Hauswand. Was vielversprechend und praktisch klingt, birgt jedoch diverse Probleme und Gefahrenquellen. Denn bei E-Ladestationen besteht immer ein gewisses Brandrisiko. Darüber werden Verbraucher allerdings nur selten aufgeklärt. Die Folge: schwere Brände mit Lebensgefahr.

Brandgefahr bei E-Autos

Die Feuerwehr wird regelmäßig zu Einsätzen gerufen, bei denen sie brennende E-Autos löschen muss. Kein einfaches Unterfangen, wie etwa Andreas Ruhs, Brandschutzexperte der Frankfurter Feuerwehr, in einem Interview in der Hessenschau am 09.02.2019 erläuterte: "Eigentlich kann man den Brand eines E-Autos nicht löschen. Es muss kontrolliert abbrennen bzw. ausbrennen. Und zwar 2 bis 3 Tage lang." Am besten sei es in seinen Augen, das Fahrzeug bei einem Brand in ein Wasserbad zu tauchen.

Erschwerend kommen die sehr hohen Temperaturen hinzu. Bei Bränden von E-Autos belaufen sich diese auf ca. 2.000–3.000 °C. Zum Vergleich: Beim Brand eines herkömmlichen Verbrenners liegen die Temperaturen bei 500–800 °C. Die Betondecken in herkömmlichen Tiefgaragen sind für Brände bis 1.000 °C sicher gebaut. Bei Temperaturen von 2.000–3.000 °C platzt hingegen der örtlich betroffene Beton innerhalb von weniger als einer halben Stunde auf und legt die darunter befindliche und bis dahin gut geschützte Stahlarmierung frei. Bei diesem Szenario wird der schlechtestmögliche Fall angenommen, dass mehrere E-Fahrzeuge in Brand geraten. Daher sollte man berücksichtigen, dass es bei Stahl zwei unterschiedliche Zustände gibt: zum einen die Solidus-Temperatur. Diese beschreibt den Zustand, dass Stahl kein Festkörper mehr ist; das beginnt bei Temperaturen ab 900 °C. Zum anderen gibt es die Liquidus-Temperatur. Stahl hat einen Schmelzpunkt von 1.540 °C Grad und kann daher in einen Zustand geraten, bei dem er flüssig wird. Folglich leuchtet es ein, warum bei einem E-Auto-Brand in einer Tiefgarage die Gefahr für die Tragfähigkeit der dortigen Betondecken groß ist: Der Verlust der Armierungssteifigkeit hat unmittelbare Auswirkung auf die Statik des betroffenen Gebäudes. Sollten diese Faktoren nicht mehr gewährleistet sein, kann es zur Zerstörung des gesamten Gebäudes kommen.

Positionierung von LIS entscheidend

Um ein solches Szenario zu vermeiden, sollten LIS in Tiefgaragen nach Möglichkeit ausschließlich im Eingangsbereich montiert werden. Das hat den Vorteil, dass bei einem E-Auto-Brand die hohen Temperaturen (Druckwärme) sehr leicht aus dem Gebäude entweichen können. Hinzu kommt, dass die Feuerwehr versuchen kann, das brennende E-Fahrzeug mittels Winden aus der Garage zu schaffen, und damit den Schutz des Gebäudes und der darin befindlichen Personen besser gewährleisten kann. Ist hingegen der Ausgang einer Tiefgarage für die Feuerwehr besser zu erreichen als der Eingangsbereich, sollte die LIS dort montiert werden (Bewertung im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung).

Im Umkehrschluss wird deutlich, dass es „No-gos“ für LIS-Standorte in Tiefgaragen gibt, etwa wenn diese nur über einen Autofahrstuhl anzufahren sind oder wenn sich die Gas-Leitung oder die Hauptverkabelungswege für das Gebäude oder die Haupttrasse eines gesamten Straßenzugs bzw. -blocks über einem LIS-Parkplatz befinden.

GBU ist erforderlich

Seit 2002 schreibt der Gesetzgeber EU-weit über das Arbeitsschutzgesetz und die Betriebssicherheitsverordnung vor, dass vor der Auswahl und Beschaffung von elektrischen Betriebsmitteln (z.B. LIS, CO-Überwachung, E-Auto-Sonderüberwachung) bauseits schriftlich eine Gefährdungsbeurteilung (GBU) erstellt werden muss. Im Rahmen dieser GBU-Erstellung werden auch alle „Wechselwirkungen“, darunter Standort und Probleme des Standorts der LIS, von GBU-Fachsachverständigen (GBU-SV) beachtet, bewertet und in der Gefährdungsbeurteilung berücksichtigt. Die Erfahrung der letzten Jahre zeigt allerdings deutlich, dass viele Bauherren, Planungsbüros und ausführende Firmen die gesetzliche GBU-Verpflichtung immer noch nicht kennen und daher nicht umsetzen. Somit werden LIS immer wieder an falschen Stellen und nicht überwacht montiert.

Im Rahmen einer regelkonformen Fünf-Punkte-GBU erstellt der GBU-Sachverständige im Vorfeld der Montage einer LIS ein zeichnerisches Lösungskonzept, in dem die dazugehörige CO-Warnanlage und die LIS-Überwachung parallel eingetragen sind. Dies dient der Erstellung der GBU und gleichzeitig als Haftungsabgrenzung, als Beweismittel des richtigen planerischen Handelns gegenüber der zuständigen Berufsgenossenschaft und Versicherung im Schadensfall (E-Auto-Brand).

Abb. 2: Funktionsschaubild: Sicherheits-Abschaltautomatik für Elektro-Ladestationen Quelle: Umsitec

Funktionsweise einer LIS-Überwachung

Als mögliches Frühwarnsystem für das sichere und schnelle Erkennen von E-Autobränden dient eine LIS-Überwachung, wie sie 2018 von Umsitec patentiert wurde. Diese wird auf eine dazugehörige CO-Überwachung aufgeschaltet. Dazu werden über jedem E-Autoparkplatz mindestens ein Temperatursensor (Erkennung i.d.R. ab 70 °C) und ein Gasmessfühler platziert. Dieser Gasmessfühler kann parallel Wasserstoff (H2) und Brandgase (CO) erkennen. Somit werden alle erdenklichen Frühindikatoren berücksichtigt und zeitgleich überwacht.

Das zu verarbeitende Signal wird anschließend über die CO-Warnanlage an die LIS-Steuerung (LIS/P7) weitergeleitet. Die LIS/P7 gibt im Alarmfall über einen potenzialfreien Kontakt die Meldung an die bauseitige zentrale Spannungsversorgung der örtlichen LIS weiter. Diese Spannungsversorgung sorgt dann über ein bauseitiges Lastabwurf-Relais dafür, dass alle LIS zeitgleich abgeschaltet werden.

Parallel dazu bekommt die Feuerwehr über spezielle beleuchtete Hinweisschilder vor Ort die Information, dass die LIS-Abschaltung erfolgt ist. Somit besteht, anders als bei Photovoltaikdächern, keine Gefahr, dass die Einsatzkräfte der Feuerwehr vor Ort einen tödlichen Stromschlag beim Löschvorgang bekommen, bzw. kann umgehend mit dem Löschvorgang begonnen werden. Diese Auslösung kann alternativ auch über zusätzlich angeschlossene „Gas-Not-Aus-Taster“ und über sieben andere Eingänge (z.B. Brandmeldeanlage) an die LIS-Steuerung gemeldet werden.

Fazit

Eine regelkonforme Fünf-Punkte GBU ist das A und O bei der Planung einer E-Auto-Brandfrüherkennung. Daher sollten sich Bauherren, Planer und ausführende Firmen über alle genannten Aspekte im Klaren sein und diese beherzigen bzw. vollständig umsetzen. Eine entsprechende Gefährdungsbeurteilung gehört bereits in die Planungsphase, damit nicht nur Gefahren, sondern z.B. auch Umwelteinflüsse und Nachhaltigkeit, etwa bei der Auswahl der Baustoffe, mit berücksichtigt werden.

Der Artikel ist in Ausgabe 3.2021 des FeuerTrutz Magazins (Juni 2021) erschienen.
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