Kategorie Innovation & Technologie - 13. Oktober 2021

Großversuch: E-Autos sind bei Bränden in Tunneln keine erhöhte Gefahr

Im September wurden in Österreich erstmals mehr Elektro– als Diesel-Pkw zugelassen. Von 17.864 Pkw-Neuzulassungen war somit jedes 5. Auto rein elektrisch. Auf den Jahresschnitt gerechnet, entspricht das einer Verdoppelung im Vergleich zum Vorjahr. Der Boom der Stromer hält somit an, trotzdem gibt es noch immer einige Vorbehalte gegenüber batteriebetriebenen Autos. So werden beispielsweise E-Fahrzeuge immer wieder mit angeblich gefährlicheren Bränden in Verbindung gebracht. Fahrzeugbrände von E-Autos stehen auch immer wieder sehr viel stärker im medialen Fokus, obwohl diese bisher im Verhältnis weniger oft vorkommen als bei konventionellen Fahrzeugen.

Im Tunnelforschungszentrum „Zentrum am Berg“ der Montanuniversität Leoben untersuchten Expert:innen unter Federführung der TU Graz mithilfe von Brandexperimenten in einem Großversuch nun die Auswirkungen von Bränden von E-Fahrzeugen auf die Sicherheit von Tunnelbenutzenden und die Tunnelinfrastruktur. Im Versuch wurde nachgegangen, was passiert, wenn die Batterie eines E-Fahrzeugs Feuer fängt, wie heiß es wird, welche Gase entstehen und welchen Risiken für Personen, die sich im Tunnel aufhalten sowie für Einsatzkräfte bestehen.

Österreichische Tunnel halten demnach die Brandlast von batterieelektrisch betriebenen Pkw jedenfalls aus, ergaben die Brandversuche. Die Forschenden haben dazu Batteriemodule wie auch drei mit Lithium-Ionen-Batterietechnologie betriebene und zwei dieselbetriebene Pkw und Kleintransporter im Testtunnel in Brand gesetzt. In dem von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG unterstützten Projekt BRAFA wurden auch die Methoden zur Bekämpfung von Bränden von E-Fahrzeugen bewertet, teilte die TU Graz am Donnerstag in einer Aussendung mit. Nach einer Brandzeit von zehn Minuten wurden die Löschversuche gestartet.

Gefahr nicht größer als bei herkömmlichen Motoren

Die gute Nachricht nach den experimentellen und numerischen Untersuchungen, an denen Experten der TU Graz, die Montanuni Leoben, des Bundesfeuerwehrverbands und von ILF Consulting Engineers Austria beteiligt waren: Das Gefahrenpotenzial ist nicht wesentlich kritischer zu bewerten als bei Bränden von Pkw mit herkömmlichen Verbrennungskraftmotoren. „Österreichische Tunnelanlagen sind fit genug für die Herausforderungen, die mit brennenden E-Fahrzeugen einhergehen“, hielt Peter Sturm vom Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der TU Graz fest.

Die von mehr als 30 Sensoren gemessene Wärmefreisetzung der brennenden E-Fahrzeuge im Tunnel war mit 6 bis 7 MW etwas höher als bei dieselbetriebenen Vergleichsfahrzeugen (5 MW). Das bringt laut den Experten jedoch keine neuen Risiken oder Gefahren mit sich. Die Brandlast eines konventionellen Lkw liege zum Vergleich bei etwa 30 MW. „Es wird beim Brand der E-Fahrzeuge zwar etwas heißer, aber dadurch nicht grundlegend gefährlicher im Tunnel. Die gemessenen Temperaturen im Fluchtbereich liegen für alle Brandversuche unterhalb der 60 Grad Celsius Grenze. Das ist zwar keine angenehme Temperatur, aber Flucht und Brandbekämpfung sind noch möglich“, fasste Sturm zusammen.

Fluchtwege von Brandgasen nicht betroffen

Die während der Brände entstandenen Gase und Schwermetalle wurden gesammelt und gemessen: Hier werden vor allem die höheren Mengen an Fluorwasserstoff und Kohlenmonoxid kritisch gesehen. „Allerdings führt die thermisch bedingte Rauchgasschichtung im Tunnel dazu, dass sich diese hoch konzentrierten Brandgase überwiegend in oberen Bereichen des Tunnels sammeln und damit außerhalb des für Menschen relevanten Bereichs. Das heißt, die Fluchtwege sind nicht davon betroffen“, erklärte der Techniker, der sich seit mehr als 30 Jahren mit der Luftqualität in Tunnelanlagen beschäftigt.

Die Belüftungssysteme haben laut Sturm einen großen Anteil am vergleichsweisen geringen Risiko in den Straßentunnelanlagen: „Die gibt es zum Beispiel in Parkgaragen nicht oder zumindest nicht im vergleichbaren Ausmaß. Das bedeutet, Brände von E-Fahrzeugen in Garagen stehen gefahrentechnisch auf einem anderen Blatt Papier und müssten dringend genauer untersucht werden. Unsere Messergebnisse deuten jedenfalls auf ein ernst zu nehmendes Gefahrenpotenzial hin“, warnte der Grazer Forscher.

Die Antriebsart des brennenden Fahrzeugs mache im Bezug auf Schäden an Struktur und Materialien des Tunnels laut den Experten keinen relevanten Unterschied: Betonschäden durch Abplatzungen seien bei Bränden von Nutzfahrzeugen bei beiden Fahrzeugkategorien zu erwarten. Das Schadensbild falle in etwa gleich aus.

Löschen mit Wasser

Unter den Löschmethoden funktionierte die Brandbekämpfung mit Wasser am besten. „Allerdings zeigen die Erfahrungen, dass sich bei Lithium-Ionen-Akkus ein Löscherfolg erst dann einsetzt, wenn das Wasser das Innere der Batterie erreichen kann“, so Stefan Krausbar vom Österreichischen Bundesfeuerwehrverband. Jedenfalls würden sich Löschdauer und Löschmittelbedarf erhöhen. Der Einsatz von Löschlanzen habe sich als effektiv erwiesen, allerdings müssen die Einsatzkräfte dafür speziell geschult werden. Das Löschwasser war nach der Verwendung höher mit Schwermetallen belastet – vor allem mit Nickel. Damit steigen die Kosten in der Entsorgung, wie Günter Rattei von der Asfinag ausführte.

Projektleiter Sturm betonte die Wichtigkeit von weiteren Untersuchungen: Die Brandauswirkungen von batterieelektrisch betriebenen Nutzfahrzeugen – Busse und Lkw – habe man nur mittels numerischer Simulation basierend auf Annahmen zur Brandentwicklung, -dauer und Schadstofffreisetzung hochskaliert. Umfassende Brandexperimente im Großversuch würden die Aussagegüte daher deutlich verbessern. Selbiges gelte für die konkrete Gefahrenlage bei E-Fahrzeugbränden in Parkgaragen. „Bei aller Freude über den Vormarsch alternativer Antriebssysteme dürfen solche sicherheitsrelevanten ‚Hausaufgaben‘ nicht vernachlässigt werden“, appellierte Sturm an Gesetzgebung und Forschungsförderung.