Lithiumenergiespeicher werden zunehmend auch in der Haushaltsnutzung verwendet. Die daraus resultierenden Anforderungen und Problemstellungen aus der Sicht des präventiven Brandschutzes werden in diesem Beitrag u.a. auf der Grundlage der Musterbauordnung betrachtet.
Dezember 2019 / Von Jörg Rühle. Aufgrund des stetig steigenden Bedarfes an mobiler elektrischer Energie, z.B. für Mobiltelefone, EDV-Endgeräte, E-Bikes, Elektrofahrzeuge etc., und der Notwendigkeit, elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen stationär speichern zu können, gewinnen Lithiumenergiespeicher zunehmend an Bedeutung (s. Tabelle). Hierbei werden nicht nur industrielle Großspeicheranlagen, sondern auch Anlagen im privaten Umfeld verwendet. Dass Lithiumenergiespeicher auch aufgrund des hohen Energiegehaltes ein Gefahrenpotenzial aufweisen, ist durch eine Vielzahl von Ereignissen belegt [1]. Ziel muss es sein, durch sichere Produkte und begleitende Maßnahmen auch des vorbeugenden Brandschutzes, einen Betrieb dieser Technologie mit einem allgemein akzeptierten Risiko zu ermöglichen. Der Bereich der Elektromobilität und die daraus resultierenden Herausforderungen und Fragestellungen wurden in Fachkreisen bereits ausführlich beleuchtet [2]. Wie aber sieht die Situation mit Speicheranlagen innerhalb der Haushaltsnutzung aus (s. Abbildung 1)?
Bauordnungsrechtliche Betrachtung
Für Lithiumenergiespeicheranlagen in Privathaushalten ergeben sich aus der Musterbauordnung (MBO) [3] keine konkreten Handlungshinweise. Geht man von den in der MBO verankerten allgemeinen und brandschutztechnischen Schutzzielen aus, so dürfen durch die bauliche Anlage neben der öffentlichen Sicherheit und Ordnung auch Leben und Gesundheit nicht gefährdet werden und es müssen die Rettung von Menschenleben sowie wirksame Löscharbeiten möglich sein.
Es ist davon auszugehen, dass sich der Brand einer Zelle eines Lithiumenergiespeichers bis zum Eingreifen der Feuerwehr auf den gesamten Speicher und auch auf dessen Umgebung ausgedehnt hat.
Somit kann und muss das Ziel sein, das Brandereignis auf einen möglichst kleinen Bereich innerhalb einer Nutzungseinheit zu begrenzen und das Versagen tragender Bauteile zu verhindern. Um dieses Ziel zu erreichen, sind brandschutztechnische Anforderungen an die verwendeten Bauteile zu stellen. Die MBO definiert in Abhängigkeit der Gebäudeklasse die jeweiligen Bauteilanforderungen. Diese Anforderungen divergieren zwischen feuerhemmend, hochfeuerhemmend und feuerbeständig.
In Wohngebäuden der Gebäudeklasse 1 und 2, also im typischen Ein- und Zweifamilienhaus, werden keine brandschutztechnischen Anforderungen an Trennwände gestellt. Somit ist zu hinterfragen, inwieweit sich aus anderen bauordnungsrechtlichen Regelungen Hinweise auf erforderliche Bauteilqualitäten ableiten lassen. In der MBO werden für Räume mit Explosions- oder erhöhter Brandgefahr (REB) feuerbeständige Decken und Trennwände gefordert.
Diese Aussagen der MBO betreffen, wie auch die Anforderungen an Trennwände, nicht die Gebäudeklassen 1 und 2. Die Auslegung von REB in der Kommentierung der niedersächsischen Bauordnung [4] deutet darauf hin, dass allein ein Lithiumenergiespeicher in haushaltsüblicher Größe nicht zu einer Einstufung als REB führt.
Die Muster-Feuerungsverordnung (MFeuV) [5] fordert Brennstofflagerräume in feuerbeständiger Qualität z.B. für Dieseltanks mit mehr als 5.000 l Fassungsvermögen. Auch wenn ein Lithiumenergiespeicher im Brandfall das bis zu 11-fache [1] seiner gespeicherten elektrischen Energie als thermische Energie freisetzen kann, stehen die Energiemenge von 5.000 l Diesel und die eines herkömmlichen Energiespeichers für private Haushalte in keinem relevanten Verhältnis zueinander. Somit sind die gemachten Vorgaben der MFeuV für diesen Fall nicht anzuwenden. Da für Lithiumenergiespeicher in Privathaushalten keine passende bauordnungsrechtliche Einstufung vorliegt, ist hier eine schutzzielorientierte Einzelfallprüfung unumgänglich.
Unter der Würdigung sämtlicher Faktoren, wie die Möglichkeit der Menschenrettung, die Nutzungsart der umgebenden Räume, die Brandlast im Aufstellraum des Speichers sowie der zu erwartende Sachwertverlust, sind hier die brandschutztechnischen Anforderungen festzulegen und zu begründen.
Löschmittelbedarf
Um wirksame Löschmaßnahmen durchführen zu können, ist u.a. die Bereitstellung der notwendigen Mengen eines geeigneten Löschmittels erforderlich. Für die Brandbekämpfung von Lithiumenergiespeichern ist Wasser ggfs. mit Löschmittelzusätzen [6] das Mittel der Wahl.
Alleinig ein Lithiumenergiespeicher in haushaltsüblicher Größe führt nicht zu einer Höherklassifizierung des ohnehin nach DVGW-Arbeitsblatt W 405 bestehenden Löschwasserbedarfes.
Anderweitige Regelungen zum Aufstellort
Unabhängig vom Bauordnungsrecht existieren weitere Regeln und Vorgaben, welche die Anforderungen an Aufstellorte für Lithiumenergiespeicher beschreiben. Hierbei sind insbesondere die Angaben der Speicherhersteller und Regelungen zur elektrischen Sicherheit zu betrachten.
Herstellerangaben
Da jeder Hersteller für seine Produkte eigenständige Hinweise erarbeitet und herausgibt, sind diese Angaben individuell zu betrachten. In den Installations- und Betriebsanleitungen werden nur allgemeine Sicherheitshinweise gegeben. Anforderungen an die Qualitäten umfassender Bauteile werden meist nicht definiert. Die geforderten Parameter sind grundsätzlich von jedem Raum innerhalb einer Wohnnutzung zu erreichen. Herstellerangaben sind ein wichtiger Faktor für eine sichere Installation sowie einen sicheren Betrieb von Lithiumenergiespeichern und sind auch uneingeschränkt einzuhalten. Um eine Brandausbreitung innerhalb einer Nutzungseinheit zu verhindern oder zu reduzieren, leisten die Herstellerangaben jedoch nur einen geringen Beitrag.
VDE Anwendungsregel: Stationäre elektrische Energiespeichersysteme vorgesehen zum Anschluss an das Niederspannungsnetz
Die VDE-AR-E-2510-2-2015-09 [7] enthält Anforderungen an den Aufstellort. Hier wird zwischen allgemeinen Anforderungen zur Aufstellung und zusätzlichen Anforderungen an Schränke und Behälter unterschieden.
Inhaltlich wird die Umsetzung der Herstellerangaben und der Landesbauordnungen gefordert. Weiterhin dürfen Batteriesysteme nicht in feuer- und explosionsgefährdeten Bereichen aufgestellt werden und sollen nicht in der Nähe von leicht brennbaren Materialien installiert sein. Weitergehende Forderungen bezüglich der brandschutztechnischen Qualität von umfassenden Bauteilen oder Einhausungen werden nicht erhoben. Lediglich die Ausbreitung von chemischen Stoffen muss durch eine geeignete Wanne im Batterieschrank oder im Aufstellraum verhindert werden (s. Abbildung 2). […]
Weiterlesen? Der vollständige Artikel ist in Ausgabe 6.2019 des FeuerTrutz Magazins (November 2019) erschienen. Darin wird die Leibniz Universität Hannover als Planungsbeispiel vorgestellt, außerdem gibt der Autor ein Fazit sowie einen Ausblick.
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Autor
Jörg Rühle: Brandamtsrat; Feuerwehr Hannover; Bereich Vorbeugender Brand- und Gefahrenschutz
Literatur
[1] Buser, Dr. M., Lithium Batterien Bandgefahren und Sicherheitsrisiken, Risk Experts Risiko Engineering GmbH, Wien
[2] Elektromobilität, BRANDSchutz/Deutsche Feuerwehr-Zeitung 6/2018
[3] ARGEBAU, Musterbauordnung Fassung November 2002 (zuletzt geändert durch Beschluss der Bauministerkonferenz vom 13.05.2016)
[4] Große-Suchsdorf, U.: Niedersächsische Bauordnung Kommentar, 9. Auflage, Verlag C.H. Beck, München, 2013
[5] ARGEBAU, Muster-Feuerungsverordnung Stand September 2017 (zuletzt geändert durch Beschluss der Fachkommission Bauaufsicht vom 28.01.2016 und 27.09.2017)
[6] Kunkelmann, J.: Brandschutzforschung der Bundesländer Bericht 192, Studie zur Brandbekämpfung von Lithium-Ionen-Batterien und Lithium Metall Batterien,
KIT Forschungsstelle für Brandschutztechnik, Karlsruhe, 2017
[7] Anwendungsregel: VDE-AR-E 2510-2 Stationäre elektrische Energiespeichersysteme vorgesehen zum Anschluss an das Niederspannungsnetz, 2015
[8] Leibniz Universität Hannover, Institut für Entwerfen und Konstruieren, Abteilung Gebäudetechnik: EltStore Flyer, Hannover
[9] AGBF bund im Deutschen Städtetag, Fachausschuss Vorbeugender Brand- und Gefahrenschutz der deutschen Feuerwehren, Risikoeinschätzung Lithium-Ionen-Speichermedien, München, 2018
[10] Kunkelmann, J.: Brandschutzforschung der Bundesländer Bericht 175, Untersuchung des Brandverhaltens von Lithium-Ionen-Batterien und Lithium Metall Batterien in verschiedenen Anwendungen und Ableitung einsatztaktischer Empfehlungen, KIT Forschungsstelle für Brandschutztechnik, Karlsruhe, 2015