Tiefgaragen – Anpassung an alternative Pkw-Antriebe

Neben die zahlenmäßig dominierenden Benzin- und Diesel-Verbrennungsmotoren treten neue bzw. alternative Pkw-Antriebstechnologien. Welche spezifischen Brandrisiken gehen von elektrisch oder durch Gas betriebenen Pkw aus und welche Anpassungen der Muster-Garagenverordnung (M-GarVO) wären ratsam?

Tiefgaragen: Anpassung an alternative Pkw Antriebe
In vielen Großgaragen gibt es inzwischen Ladestationen für Elektroautos. (Foto: (c) 2015 EKZ)

Dezember 2017 / Von Timo Frese. Zu den neuen bzw. alternativen Antriebstechnologien für Kraftfahrzeuge zählen neben Elektrofahrzeugen mit Lithium-Ionen-Batterien auch Erd- und Flüssiggas- sowie Wasserstofffahrzeuge. Entsprechend dem verwendeten Energieträger ist mit ganz unterschiedlichen Brandszenarien zu rechnen:

Vollelektro- und Elektro-Hybrid-Antrieb

Bei beiden Antriebsarten werden Lithium-Ionen-Hochvoltbatterien mit einer Spannung von 600 bis 800 Volt und einer sehr hohe Energiedichte verbaut. Lithium-Ionen-Akkus können selbst im entladenen Zustand viel Energie freisetzen. Durch einen technischen Defekt im Akku kann ein selbstständiger Brandverlauf entstehen. Auch ein leerer Akku kann immer noch enorm viel Energie freisetzen.

Für die Feuerwehr ist dann Wasser das Löschmittel der Wahl, um die Verbrennungswärme zu mindern und so die Verbrennungsreaktion zu stoppen. Dämpfe und Rauch müssen zugleich stark verdünnt werden, um der Feuerwehr die Möglichkeit für wirksame Löschmaßnahmen zu geben. Das gilt umso mehr, als bei der Verbrennung von Lithium-Ionen-Akkus hochgiftige Flusssäure entsteht. Wichtig ist daher auch, dass die Einsatzkräfte möglichst schnell erkennen, ob es sich bei dem brennenden Pkw um ein Elektrofahrzeug handelt.

Das Installieren von Ladestationen innerhalb einer Tiefgarage oder eines Parkhauses kann den Betreibern nicht ohne Weiteres empfohlen werden. Das sollte – wenn überhaupt – nur in brandschutztechnisch vom Rest der Tiefgarage abgetrennten Bereichen erfolgen, in denen besondere Vorkehrungen für das Abführen der Verbrennungswärme getroffen werden. So ließe sich das Bauwerk schützen und eine weitere Brandausbreitung verhindern.

Der vollständige Artikel ist in Ausgabe 6.2017 des FeuerTRUTZ Magazins (November 2017) erschienen.
Hier finden Sie weitere Informationen zum FeuerTRUTZ Magazin Ausgabe 6.2017

Wasserstoff und Erdgas

Wasserstoff ist als Pkw-Energieträger auf deutschen Straßen lange nicht so weit verbreitet wie die anderen alternativen Antriebe. Er wird entweder als alternativer Kraftstoff in modifizierten Ottomotoren verwendet oder als Brennstoff für Brennstoffzellen, die aus chemischer Energie direkt elektrische Energie erzeugen. Wasserstoff benötigt nur ein Zehntel der Energie wie Erd- oder Flüssiggas zum Zünden und kann sich schon beim unkontrollierten Ausströmen allein durch die elektrostatische Aufladung entzünden.

Wasserstoff und Erdgas, die bei ca. 200 bar in Druckgasflaschen gespeichert werden, sind leichter als Luft und können sich bei Leckagen in Hohlräumen im Pkw oder in Teilbereichen von Tiefgaragen sammeln. Je nach Beschaffenheit der Tiefgarage und der Menge, die ausströmt, kann sich eine explosionsfähige Atmosphäre im Bereich des betroffenen Pkw bilden. Anders als Erdgas kann das geruchlose Wasserstoffgas nicht durch Odorierstoffe riechbar gemacht werden – die auf Schwefel basierenden Odorierstoffe könnten die Brennstoffzellen beschädigen.

Etwas anders als bei einer vorangehenden Leckage und dem Entweichen von Gas sieht es im Fall eines direkten Fahrzeugbrandes aus, dem intakte Gastanks ausgesetzt sind. Sicherheitsventile lassen zwar den durch die Ausdehnung infolge der Erwärmung entstehenden Überdruck aus der Flasche entweichen, bei zu schneller Wärmeentwicklung reicht das aber nicht immer aus. Bei einem Brand in einem Busdepot in Saarbrücken am 12. Mai 2003 standen mehrere Busse in Flammen. Bei einem mit Erdgas betriebenen Bus löste sich eine von 20 Gasflaschen aus der Halterung. Sie schlug ein Loch in die neben dem Bus befindliche Trennwand und in eine weitere, ca. 25 m weit entfernte Wand.

Tiefgaragen: Anpassung an alternative Pkw Antriebe
Konstruktiver Aufbau eines Wasserstofffahrzeugs (Quelle: Audi)

Flüssiggas

Flüssiggas ist ein Gemisch aus Propan (C3H8) und Butan (C4H10), das im Tank bei einem Druck von ca. 8 bar gespeichert wird. Wenn es austritt und sich entspannt, geht es von der flüssigen in die gasförmige Phase über. Es ist jedoch schwerer als Luft und sammelt sich in Gruben, Schächten, Senken und ggf. in den unteren Stockwerken von Tiefgaragen. Dabei hat es Fließeigenschaften ähnlich wie die von Wasser und kann unter Umständen z.B. bei einem unkontrollierten Austritt nach einem Unfall im öffentlichen Straßenverkehr im Straßengraben mehrere Kilometer weit "wandern" oder auch entlang der Abfahrt in das nächste Geschoss der Tiefgarage gelangen. Flüssiggas wird ebenso wie Erdgas odoriert und ist riechbar, lange bevor eine explosionsfähige Atmosphäre entsteht.

Tiefgaragen: Anpassung an alternative Pkw-Antriebe - Tabelle: Eigenschaften der infrage kommenden Gase
Tabelle: Eigenschaften der infrage kommenden Gase

Folgen

Pkw-Brände in Tiefgaragen und Parkhäusern sind in Deutschland dank der guten Sicherheitsstandards relativ selten. Jährlich gibt es 12 bis 14 Großeinsätze in Tiefgaragen in Deutschland.

Die M-GarVO wurde 2008 zuletzt aktualisiert. Vor allem die Brandrisiken der Lithium-Ionen-Akkus in Elektrofahrzeugen geben Anlass, diese Verordnung bald den sich ändernden Gegebenheiten anzupassen.

Infrage käme es z.B., die Rauchabschnitte nach § 11 der M-GarVO zu verkleinern, um die Rauchgasbelastung der ätzenden Rauchgase von Elektrofahrzeugen zu begrenzen. Das würde es auch erleichtern, die Gaskonzentrationen bei Tankleckagen effektiv zu vermindern.

Sinnvoll wären sicherlich Sensoren, die eine explosionsfähige Atmosphäre nachweisen können, damit die Benutzer gewarnt werden können. In einem solchen Fall könnte auch die Beleuchtung, an die vonseiten des Brandschutzes in § 14 der M-GarVO keine besonderen Anforderungen gestellt werden, auf ein Mindestmaß zur Beleuchtung der Rettungswege reduziert werden, um eine Entzündung des Gases zu vermeiden. Rettungswegleuchten sollten dann natürlich in explosionsgeschützter Bauweise ausgeführt sein.

Nach der M-GarVO ist eine Brandmeldeanlage (BMA) nur notwendig, wenn die Garage mit Gebäuden mit BMA in Verbindung steht. Möglich ist die Kopplung einer Gefahrenwarnanlage mit Gassensoren, die im Fall einer gefährlichen Gaskonzentration die Lüftung startet, die Ausfahrt freigibt und die Einfahrt sperrt. Eine BMA kann zusätzlich die Feuerwehr alarmieren, die dann vor Ort die Gaskonzentration kontrollieren und ggf. weitere Maßnahmen einleiten wird.

Fazit

Wenn künftig immer mehr Elektrofahrzeuge zugelassen werden und letztlich viele der Pkw in den Tiefgaragen Lithium-Ionen-Akkus in sich tragen, wird sich das auf die zu betrachtenden Brandszenarien anders auswirken als heute. Schon jetzt aber sind Brandschutzfachplaner und Feuerwehren aufgerufen, u.a. wegen giftiger Brandgase (Lithium-Ionen-Akkus) oder explosionsfähiger Atmosphären (bei Leckagen von Gastanks) die Auswirkungen alternativer Antriebstechnologien in Pkw zu berücksichtigen.

Termintipp

Im Rahmen der FeuerTRUTZ Fachmesse findet am 21. Februar 2018 in Nürnberg das bvfa-Kompakt-Seminar BRANDSCHUTZDIREKT Löschtechnik statt. Im Fokus steht das Thema „Brandschutz bei Hochvoltbatterien“ mit klarem Bezug zur sich entwickelnden Elektromobilität. Dieses Hauptthema wird von den Referenten von unterschiedlicher Seite beleuchtet. Weitere Themen sind u.a. Brandschutzkonzepte für Wertstoff- und Recyclinganlagen sowie häufige Fehler bei ESFR-/Lagersprinkleranlagen.

Anmeldung und weitere Infos zum Seminar BRANDSCHUTZDIREKT Löschtechnik 2018

Autor

Dipl.-Sicherheitsing. (FH) Timotheus Frese: Brandschutzfachplaner (IHK)

Literatur

  • Muster einer Verordnung über den Bau und Betrieb von Garagen (Muster-Garagenverordnung M-GarVO), Mai 1993, zuletzt geändert am 30. Mai 2008

Der Artikel ist in Ausgabe 6.2017 des FeuerTRUTZ Magazins (November 2017) erschienen. 
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