Steht eine Elektroautobatterie erst einmal so richtig in Flammen, hat das viel von einem Feuerwerk: Von „Rocketing“ sprechen Fachleute. Zellen blähen sich in der Hitze auf, platzen mit lautem Knall, setzen Gase frei und stoßen Funkenregen aus. In einer Abfolge chemischer Reaktionen zwischen den vielen Substanzen, die in einer Lithium-Ionen-Batterie verbaut sind, schaukeln sich die Temperaturen bis über 600 Grad hoch.
Kontrollierbar ist so ein Brand nicht, und so konnte die Feuerwehr nicht viel tun, als am Neujahrstag 2016 in Norwegen ein TeslaS an der Stromtankstelle plötzlich zu brennen anfing. Weil der Brand langsam begann, konnte der Fahrer den Ladestecker entfernen und seine Siebensachen aus dem Auto holen, niemand wurde verletzt.
Ursache sei ein Kurzschluss in einem Stromverteiler an Bord, meldete Tesla nach der Untersuchung des Wracks, ein Software-Update soll künftig in solchen Fällen den Ladevorgang stoppen.
Nicht der erste Brandfall beim kalifornischen Elektroautopionier. 2013 fingen in den USA und Mexiko drei Tesla S nach Unfällen Feuer; als Ursache ermittelten US-Behörden Gegenstände auf der Fahrbahn, die den Unterboden durchschlagen und die Batterie beschädigt hatten. Tesla verstärkte daraufhin den Unterboden und stellte das Fahrwerk per Software-Update so ein, dass der Wagen bei hohen Geschwindigkeiten nicht so tief auf der Straße liegt. Trotzdem fingen voriges Jahr in den USA und in Frankreich drei weitere Tesla Feuer. Bezogen auf die mehr als 50.000 Tesla S, die 2015 ausgeliefert wurden, sind das Einzelfälle. Sie werfen aber die Frage auf: Wie sicher sind die Lithium-Ionen-Akkus, ohne die unser technisierter Alltag schon lange nicht mehr denkbar ist?

Geschmolzen: So sah das Samsung-Handy aus, nachdem es sich auf einem Qantas-Flug selbst entzündet hatte. Heute ist das Galaxy Note 7 weltweit in Flugzeugen verboten. Foto: Australian Transport Safety Bureau, George Frey/Getty Images

Denn solche Akkus stecken nicht nur in sündhaft teuren Sportwagen. Sie werden in Elektrobikes verbaut wie in Heckenscheren und Rasierern. Sie sorgen für Energie im Akkuschrauber und im Pürierstab, im E-Rasenmäher und in Motorsägen. In Computern – also auch in Tablets, Laptops und Handys – sind sie eh selbstverständlich. Und das soll nur der Anfang der Karriere sein: Experten planen sie als entscheidenden Erfolgsfaktor bei der Energiewende ein. Denn noch plagen sich Forscher mit dem Problem, dass Strom sofort verbraucht werden muss. Sämtliche Ansätze, ihn zu speichern, waren bisher mäßig erfolgreich. Lithium-Ionen-Akkus könnten das ändern und gelten daher als Versprechen auf eine bessere, bequemere und nicht zuletzt ökologisch klügere Zukunft.
Zumindest wenn die Probleme der Gegenwart gelöst sind. Für weltweites Aufsehen sorgten voriges Jahr die Galaxy-Note-7-Smartphones des koreanischen Marktführers Samsung, die sich im Betrieb erhitzen und in Flammen aufgehen konnten. Genauer gesagt: Die Lithium-Ionen-Akkus entflammten. Was Fluglinien weltweit dazu veranlasste, erst den Betrieb dieses Modells an Bord zu verbieten und es schließlich ganz aus dem Gepäck zu verbannen.

Acht Minuten, um außer Kontrolle zu geraten

Mit Akkubränden hat die Luftfahrtbranche üble Erfahrungen gemacht: 2010 stürzte eine Boeing des Logistikkonzerns UPS ab, nachdem eine Ladung Lithium-Batterien Feuer gefangen hatte. Als 2013 auf dem Flughafen London-Heathrow ein Feuer in einer neuen Boeing 787 („Dreamliner“) ausbrach, wurde als Ursache eine in den Bordsystemen verbaute Lithium-Batterie ermittelt.

Vorher / Nachher: Zwei Lithium-Ionen-Akkus gehören zur Grundausstattung jedes „Dreamliners“. In vier Fällen haben sie sich bisher entzündet. Fotos: Toshifumi Kitamura/AFP/Getty Images, EPA/Japan Transport Safety Board

An der Batterie selbst, das sagen Fachleute, liegt das nicht. „Grundsätzlich darf man davon ausgehen, dass Lithium-Batterien und auch die entsprechenden Ladetechnologien bei ordnungsgemäßem Umgang und sachgerechter Handhabung als vergleichsweise sicher anzusehen sind“, heißt es in einer Sicherheitsanalyse der Experten Michael Buser und Jochen Mähliß.
Das heißt im Umkehrschluss: Hersteller, Händler und Verbraucher tragen eine erhebliche Verantwortung beim Umgang mit den leistungsfähigen Stromspeichern. „Was heißt es zum Beispiel für die Zweiradbranche, wenn da auf einmal fünf Europaletten Akkus im Lager stehen?“, fragt Marco van Lier, Brandschutz-Experte beim Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft (GDV). „Bekomme ich das im Brandfall noch gelöscht? Habe ich dann noch ein geschütztes Risiko?“ Brandtests mit Akkus in üblichen Kartonverpackungen ergaben, dass derartige Brände mit Sprinkleranlagen wohl beherrschbar sind, „wenn sie schnell erkannt werden. Schon innerhalb von acht Minuten kann der Brand so heftig werden, dass er nicht mehr kontrollierbar ist.“ Wer nur eine Brandmeldeanlage hat, riskiert, dass ihm der Brand davonläuft: „Eine Werkfeuerwehr ist in der Regel in unter fünf Minuten da“, sagt van Lier. „Aber, wenn es erst nach zwei Minuten ‚Wasser marsch’ heißt, haben Sie schon ein Problem.“

Schon innerhalb von acht Minuten kann ein Brand so heftig werden, dass er nicht mehr kontrollierbar ist.

Marco van Lier, Brandschutz-Experte beim GDV

Lithium-Akkus enthalten enorme Mengen an Energie, die dann in einer Kettenreaktion bereits freigesetzt worden sind. „Thermal Runaway“ nennen Experten diesen Brandvorgang, bei dem immer mehr Hitze entsteht und der mit den meisten herkömmlichen Löschmethoden nicht in den Griff zu bekommen ist. Sand oder Löschgase etwa, mit denen Brandherden der Sauerstoff entzogen wird, sind wirkungslos, weil der Sauerstoff in chemisch gebundener Form im Akku vorhanden ist. Als wirkungsvoll hat sich bisher nur das schnelle Löschen mit großen Wassermengen erwiesen, auch weil dies die Akkus herunterkühlt, bevor die Kettenreaktion außer Kontrolle gerät.

Das Problem dabei: Beim Löschen kann explosives Knallgas entstehen. Nicht die einzige Gefahr für die Feuerwehr: Akkus enthalten Giftstoffe wie etwa Schwermetalle; das Grafit aus den Elektroden kann freigesetzt werden, mögliche Folgen sind Kurzschlüsse bei elektrischen Geräten und Staubexplosionen. Das Löschwasser sollte in keinem Fall einfach abschließen, auch wenn Lithium-Ionen-Akkus nicht als wassergefährdend eingestuft sind. Es solle „immer im Vorfeld“ geprüft werden, „ob im Brandfall das Löschwasser eine Gefahr für die Umwelt darstellt“, sagt van Lier.
Ein standardisiertes Schutzkonzept für Lager- und Produktionsstätten gibt es noch nicht, nur Einzelfalllösungen auf der Basis von Erfahrungswerten und Empfehlungen. Zum Beispiel, Lithium-Batterien in brandschutztechnisch abgetrennten Bereichen zu lagern oder – wenn möglich – mit einem Sicherheitsabstand von 20 Metern. Ansonsten gelten 2,5 Meter als Minimum, auch das nur in Verbindung mit weiteren Schutzmaßnahmen.

Ausgebranntes Cargo-Bike: „Erst qualmte es, dann schossen Flammen hoch“ Foto: Michael Arning/Blickpunkt-Hamburg

Es sind weniger die fabrikneuen Akkus, die Experten Sorgen machen. Gefährlich wird es bei gebrauchten Akkus, die unsichtbare Schäden davongetragen haben, zum Beispiel bei einem Unfall, einem Sturz oder durch Hitze oder Kälte.
Eine Gefahr, derer sich zum Beispiel Besitzer von Elektrofahrrädern bewusst sein müssen: Bei Minusgraden können in der Batterie Ablagerungen („Lithium-Plating“) entstehen, die zu Bränden führen können. Deshalb dürfen diese Akkus im Winter nicht in unbeheizten Garagen gelagert werden. Gefährlich sind auch Akkus, die mehrere Monate nicht benutzt wurden und sich tiefenentladen haben: Auch hier droht Lithium-Plating.
„Alles was man über die Handhabung von Akkus und Ladegeräten wissen muss, steht bei Qualitätsprodukten in der Betriebsanleitung“, sagt Uwe Wöll, Produktmanager beim Zweirad- Handelsverband VSF. „Zu den Grundregeln gehört: Den Akku beim Laden nicht unbeobachtet lassen, deshalb nicht über Nacht laden und immer nur auf einer feuerfesten Unterlage.“
Den Grund zeigen mehrere spektakuläre Unfälle mit Fahrrad-Akkus. 2013 explodierte im Hotelzimmer eines älteren Ehepaares nachts der Akku am Ladegerät, der Mann kam dabei ums Leben. Erst im Februar brannte ein Fahrradgeschäft in einem Parkhaus in Hannover spektakulär: Auch hier war die Ursache das Laden eines E-Bikes.

Thermal Runaway: Wie schnell der Brand eines Lithium-Ionen-Akkus an Wucht gewinnt, zeigt dieser Test. Er zeigt die brennende Batterie nach 90, nach 240 und nach 360 Sekunden. Foto: © 2016 FM Global, fmglobal.com, All Rights Reserved

Im Batteriepack eines Pedelecs stecken mehrere Einzelbatterien, die unterschiedlich schnell altern und beim Laden und Entladen einzeln angesteuert werden müssen. Bei größeren Systemen wie von Elektroautos kommen weitere Sicherheitsvorkehrungen dazu. So werden die Akkus in einzelne feuerfeste Kammern aufgeteilt, damit sich ein Feuer langsamer ausbreitet und Rettungskräfte mehr Zeit zum Reagieren haben.

Zurückgebrachte Akkus besser im Gefahrgut-Sandfass lagern

Was passiert mit den Akkus, wenn die Leistung nachlässt? Bei Pedelecs ist der Fachhändler eine Abnahmestelle. „Dann hat er aber ein Gefahrgut im Laden stehen“, sagt VSF-Manager Wöll. „Deswegen – und für den Versand von Akkus – muss jeder, der im Handel damit zu tun hat, eine Gefahrgutschulung machen.“ Für Zwischenlagerung und Transport gebrauchter Akkus gibt es genaue Vorschriften zu Verpackung und Kennzeichnung. „Wir hatten den Fall, dass ein Großhändler mehrere Akkus in einem Sicherheitsschrank gelagert hat, und dann ist ihm der über Nacht explodiert“, so GDV-Experte van Lier. Gefahrgutfässer mit Sand gelten als geeigneter für defekte und möglicherweise brandgefährliche Energiespeicher auf dem Weg zum Entsorger.
Die Entsorgungsbranche muss mit einer steigenden Zahl von Lithium-Batterien umgehen – und zunehmend mehr ausgedienten Elektrogeräten, in denen die Batterien verbaut sind. Diese sind nicht immer gekennzeichnet. Van Lier: „Es hat bereits einige Brände auf Recyclinghöfen gegeben, weil Batterien gequetscht oder auf andere Weise beim Handling beschädigt worden sind.“
Auch hier fängt die Verantwortung beim Verbraucher an – der zum Beispiel Lithium-Akkus nur mit abgeklebten Polen in die Sammelbox geben sollte, damit es keinen gefährlichen Kurzschluss geben kann. Und der nicht zu lange damit warten sollte, alte Akkus zu entsorgen: „Wenn ein Handy nur noch ein paar Minuten ohne Strom durchhält, dann geben Sie das nicht Ihren Kindern als Spielzeug“, empfiehlt van Lier, „sondern so schnell wie möglich ins Recycling.“