10. Kolloquium Parkbauten - Februar 2022 201 Brandschutz-Prophylaxe in Parkhäusern Erkenntnisse und Erfahrungen aus einer Gemeinschafts-Einsatzübung am Flughafen München mit simuliertem E-Auto-Fahrzeugbrand in einer Parkhaus-Tiefgarage Dipl.-Ing. Dierk Bauer Geschäftsbereich Real Estate Resort: Asset Management Verkehrsbauwerke und Flächen Flughafen München GmbH, München Dipl.-Ing. (FH) Klaus Haberl Geschäftsbereich Real Estate Resort: Asset Management Verkehrsbauwerke und Flächen Flughafen München GmbH, München Zusammenfassung Aktuelle Brandschutzauflagen reichen nicht aus, um Schäden bei einem Fahrzeugbrand in einer Großgarage gering zu halten. Mit dem Thema befasst sich seit 2019 ein Arbeitskreis am Flughafen München. Durch eine realitätsnahe interdisziplinäre Einsatzübung, bei der sowohl Feuerwehr, Rettungsdienste, Polizei, Bergeunternehmen, als auch unser technischer Betrieb teilnehmen, wollen wir Erkenntnisse gewinnen, welche Maßnahmen zielgerichtet vorbeugend, proaktiv aber auch reaktiv geeignet sind, um das Schadenspotential, verursacht durch einen Brand in einer Tiefgarage, zumindest erheblich zu reduzieren. Die Lösch-, Rettungs- und Unterstützungskräfte sollen unter realitätsnahen Bedingungen, einen solchen Notfall-Einsatz möglichst realistisch üben, um Erfahrungen und Erkenntnisse für den Ernstfall zu sammeln. Zum Glück ist dieser bisher am Flughafen München noch nicht eingetreten. Speziell die steigende Anzahl an Elektrobzw. Hybridfahrzeugen soll in diesem Zusammenhang besondere Berücksichtigung finden, da diese teilweise sehr spezielle Anforderungen an die Lösch- und Einsatzkräfte stellen. 1. Einführung Der Flughafen München besteht am Standort seit 1992, als er in einer spektakulären Nachtaktion von München Riem ins Erdinger Moos umgezogen wurde. Für den Brandschutz ist unsere flughafeneigene Berufsfeuerwehr zuständig. Am Standort waren zur Hochphase 2019 rund 35.000 Beschäftigte tätig, die bis zu knapp 50 Mio. Passagiere abgefertigt haben. Allein in der zentralen Zone zwischen den Terminals 1 und 2 stehen rund 23.000 PKW-Stellplätze in diversen Parkhäusern zur Verfügung. Bis 2020 ist unsere Immobilienverwaltung davon ausgegangen, dass wir mit unserer Berufsfeuerwehr, den zuständigen Behörden, unseren technischen Fachabteilungen, die für den technischen Betrieb zuständig sind, und in Abstimmung mit unseren Versicherungsunternehmen in Bezug auf den Brandschutz sehr sicher aufgestellt sind. Wir haben den Trend der rasch ansteigenden Anzahl von Elektrofahrzeugen und hin zur Elektromobilität erkannt. Uns wurde zwar durch unsere Versicherer, unsere Genehmigungs- und Kontrollbehörden und unsere Feuerwehr versichert, dass wir alle gesetzlichen Anforderungen erfüllen, auch entsprechend gut abgesichert sind und weiterhin kein Handlungsbedarf bestünde. Aber damit wollten und konnten wir uns nicht zufriedengeben und werden im weiteren Verlauf die Gründe dafür erläutern. Nicht nur aktuelle Ereignisse, wie der Parkhausbrand am Flughafen in Münster (14.10.2019) und Starvanger (08.01.2020) führten dazu, dass wir uns eingehend und intensiv mit diesem Thema befasst haben. Dabei sind wir auf Sachverhalte gestoßen, die uns zum Umbzw. Neudenken bewogen haben. Nicht zuletzt die offensichtlichen Defizite beim Zusammenwirken unterschiedlicher Einsatz-und Hilfskräfte 202 10. Kolloquium Parkbauten - Februar 2022 Brandschutz-Prophylaxe in Parkhäusern (Polizei, Bundeswehr, THW, freiwillige Unterstützer usw.) beim Hochwasser in Ahrweiler haben uns darin bestärkt, für unseren Flughafen vor dem Eintreten eines Schadensereignisses die Abläufe eines Löscheinsatzes in Form einer Gemeinschaftsübung zu durchlaufen. Es gilt Optimierungspotentiale zu identifizieren, die Prozesse für den Einsatzfall im Anschluss noch zu verbessern, sowie verhältnismäßige Vorbeugende Maßnahmen zu empfehlen und umzusetzen. Nicht alles was nach Elektroproblematik aussieht, bewahrheitet sich auch als solche. Gerüchte kursieren, Halb-und Falschwissen ist weit verbreitet. Voreilig werden beispielsweise von Medien Schlüsse gezogen und Ursachen für Brände veröffentlicht, die sich dann nicht halten lassen und nachträglich korrigiert werden müssen. Es werden bewusst fake-news verbreitet, um zu beeinflussen und Stimmung zu machen. • Artikel in der Süddeutschen Zeitung [1] Parkhausverbot für E- und Hybrid-Autos • Artikel im Münchner Merkur [2] Tiefgarage in Aschheim • Artikel von Focus online [3] Brand im Parkhaus Stavanger-Airport • Artikel in den Westfälischen Nachrichten [4] Brand im Parkhaus Flughafen Münster/ Osnabrück Die Zunahme der elektrobetriebenen Fahrzeuge führt jedoch auch eindeutig zu neuen Aufgabenstellungen. 2. Gesetzliche Anforderungen und Absicherung Auf spezielle Nachfrage bei unserer Feuerwehr und unserer Versicherung, wurde bestätigt, dass kein Handlungsbedarf besteht und wir bestens vorbeugen und optimal abgesichert seien. Es besteht bislang keine gesetzliche Anforderung Garagen für E-Fahrzeuge zu sperren oder speziell für deren Nutzung ausbzw. nachzurüsten. Hier lautet meine ausdrückliche Empfehlung, sowohl die gesetzlichen Anforderungen als auch die Versicherungsbedingungen, sorgfältig zu überprüfen und zu hinterfragen. Für den Flughafen München haben sich dabei drei wesentliche Schadensrisiken identifizieren lassen: 1. Begrenzte Höhe der schadensfallbezogenen Versicherungsleistung 2. Hohe Eigenbeteiligung im Schadensfall 3. Zeitlich begrenzter Ersatzleistungsumfang für Erlösausfälle und Kollateralschäden aus einem Brandereignis 3. Neue Herausforderungen durch Elektromobilität Nicht zuletzt Meldungen über Selbstentzündung und Akkubrände bei Handys, aber auch bei Automobilen (Tesla), tragen dazu bei, dass in der breiten Bevölkerung und vereinzelt auch bei Parkhausbetreibern (z.B. Stadt Bamberg), Bedenken bezüglich der Sicherheit von Lithium-Ionen-Akku, die in Kfz verbaut werden, bestehen. Wir haben dieses ungute Gefühl aufgegriffen und uns intensiver mit der Thematik befasst. Fakten: Generell ist die Zunahme zu noch mehr elektrobetriebenen Geräten und Fahrzeugen sowohl im privaten als auch im geschäftlichen Umfeld zu beobachten. Unsere Mobilität geht in Richtung Elektrofahrräder, Elektroroller und im Straßenverkehr sind immer mehr E-Kennzeichen an Hybrid- oder reinen Elektro-Fahrzeugen zu beobachten. Die Nachfrage nach Ladestationen und Lademöglichkeiten steigt ständig und wird seitens unserer Politik durch spezielle Programme wie Förderungen von Elektrofahrzeugen, Job-E-Fahrrädern, Wall-Boxen und vieles mehr gezielt forciert. Statistisch ist derzeit keine erhöhte Brandgefahr bei Automobilen mit Li-Ionen-Akku gegenüber Autos mit Verbrennungsmotoren erkennbar. Dies kann sich aber mit zunehmendem Alter der E-Kfz bzw. der verbauten Hochvolt-Akkus noch ändern. Bild 1: Lithium-Ionen-Akku; Volkswagen [5] Bild 2: Feuerwehr Glinde [6] Kfz in Abkühlcontainer/ “Löschcontainer“ 10. Kolloquium Parkbauten - Februar 2022 203 Brandschutz-Prophylaxe in Parkhäusern Bild 3: Schutzsystem für Elektrofahrzeuge Quelle: Fa. Stöbich [7] Lithium-Ionen-Akkus sind in der Regel in einem stabilen, weitgehend wasserdichten Gehäuse eingebaut, welches geschützt in die Fahrzeugstruktur integriert ist (z. B. im Unterboden). Deshalb kann aufgebrachtes Löschwasser den Brandherd bei einem Brand innerhalb eines mechanisch nur unwesentlich beschädigten Lithium-Ionen-Akkus nicht erreichen. Auch eine externe Kühlung ist kaum wirksam, da die Zellen zum Außengehäuse thermisch isoliert sind. Versuche und bisherige Einsatzerfahrungen der Feuerwehren haben gezeigt, dass sich hierdurch die Löschdauer und der Löschmittelbedarf erheblich erhöhen. Sechsbis zehntausend Liter Wasserbedarf bei einem E-Kfz-Brand werden hier als Schätzgröße genannt. Nicht jede in einem Fahrzeug verbaute (Hochvolt-)Batterie ist ein Lithium-Ionen-Akku. Andere Technologien (z. B. Nickel-Metallhydrid, NiMH) sind beispielsweise in vielen Hybridfahrzeugen eingebaut. Sie sind weniger reaktionsfreudig und auch weniger dynamisch im Brandverhalten, somit weniger brandgefährlich. Eine Abfrage über das Fahrzeugkennzeichen bei der Leitstelle, oder einschlägigen Internetseiten der Hersteller zum Fahrzeugtyp, kann eine hilfreiche Rückmeldung über die verwendete Antriebsart bringen und ermöglicht die Zuordnung eines passenden Rettungsdatenblattes, falls vorhanden. Das Fahrzeugkennzeichen bzw. genauer Typ muss/ sollte deshalb nach Möglichkeit bereits im Verlauf des Notrufs abgefragt werden. Auch ist die anrufende Person zu befragen, ob sie weitere Informationen zur Fahrzeugart und ggf. Ladezustand des Akkus geben kann. Auch Fahrzeuge ohne E-Kennzeichen können über einen Hybrid- oder Elektroantrieb verfügen und mit Hochvoltbatterien ausgestattet sein. [8] 3.1 Temperaturverhalten Die optimale Betriebstemperatur von Lithium-Batterien liegt im Bereich 20°C bis 40° C. Mit steigender Temperatur reagieren Lithium-Batterien mit massivem Druckaufbau in der Zelle, Austritt brennbarer / Ex-Gase (z.B. Wasserstoff) und brandtypischem weißem Rauch. Es kommt zum Zellenbrand, bis hin zum sich selbst verstärkenden explosionsartigen Abbrennen der Batterie (Thermal Runaway) mit u.U. starker Funkenflugbildung. • 70°C: Selbsterhitzung der Graphit-Anode und des Elektrolyten. Tiefsiedende Bestandteile im Elektrolyten beginnen ab 80°C zu verdampfen und führen zum Druckaufbau, der die Zelle bersten lassen kann. • 130°C: Separator aus PE, PP oder PE/ PP verschließt die Poren (Shut-down). Der Separator schmilzt, zusätzliche Erwärmung aufgrund von Kurzschluss. Autokatalytischer Anstieg der Temperatur. • 250°C: Kathodenmaterial reagiert exotherm mit dem Elektrolyten (Zersetzung). Druckanstieg in der Zelle durch Verdampfung und Zersetzungsgase. Aufblähen des Zellengehäuses und evtl. Öffnung (austretende Zersetzungsgase sind zündfähig). Einige Kathodenmaterialien zerfallen bereits bei Temperaturen unter 200°C spontan und geben in einer exothermen Reaktion Wärme und Sauerstoff ab, wodurch es zum Thermal Runaway kommen kann. • 600°C: Kathodenmaterialien zersetzen sich und ändern ihre Kristallstruktur. Freisetzung von Sauerstoff. Zellenbrand innerhalb kurzer Zeit. Thermal Runaway. • 660°C: Schmelzen des Aluminium-Stromableiters (Kathode). Freisetzung von Graphit mit möglicher Gefährdung durch Staubexplosion. Weiterer Anstieg der Temperaturen, bei denen die Aluminiumfolie der positiven Elektrode zu brennen beginnt (Metallbrand). 3.2 Thermal Runaway (Thermisches Durchgehen) Das thermische Durchgehen ist eine sich selbst verstärkende, exotherme chemische Reaktion, wobei sehr schnell sehr hohe Temperaturen erreicht werden können, die selbst chemisch eingelagertes Lithium zur Zündung bringen kann (Metallbrand). 3.3 Inhaltsstoffe und Zersetzungsprodukte im Brandfall Wird das Gehäuse mechanisch beschädigt, oder kommt es infolge eines Brandereignisses zu einer thermischen Belastung, können unterschiedliche ätzende, giftige und kanzerogene Stoffe, aber auch brennbare Inhaltsstoffe (staubförmig, gasförmig oder in flüssiger Form) austreten. Bei Kontakt mit Wasser kann es unter Umständen zur Bildung von explosionsfähigem Wasserstoffgasgemisch kommen. Schwermetalle: Da häufig Metalloxide in den Batterien verbaut werden (Cobalt, Nickel, Mangan), sind im Brandfall staubförmige Reaktionsprodukte oder Rückstände dieser z.T. gesundheitsschädlichen (Cobalt) oder 204 10. Kolloquium Parkbauten - Februar 2022 Brandschutz-Prophylaxe in Parkhäusern giftige (Nickel) Stoffe in der Asche und im Brandrauch zu erwarten, die sich dann auch im umgebenden Bauwerk und auf der Schutzkleidung sowie Geräten der Einsatzkräfte niederschlagen. Brennbare Komponenten: Die in Lithium- Batterien eingesetzten Materialien bzw. einzelne Batteriekomponenten sind zum Teil brennbar und leicht entzündbar. Allein im Hinblick auf die brandschutztechnischen Parameter, wie Flammpunkt, Zündtemperatur, Explosionsgrenzen und Heizwerte weisen die eingesetzten Elektrolytmaterialien auf eine hohe Brandlast hin. Die Elektrolytflüssigkeit besteht zumeist aus einer Mischung von brennbaren organischen Lösungsmitteln und einem Salz. Die in Lithium- Batterien verwendeten organischen Lösungsmittel sind in der Regel leicht entzündlich und können mit Luft explosive Gemische bilden. Es können im Brandfall unspezifisch gasförmige Stoffe freigesetzt werden, die als giftige Fracht im Brandrauch ein erhebliches Risiko für Personen und Umwelt darstellen. Durch Reaktion mit Wasser (z.B. Löschwasser) kann sich Flusssäure (Fluor-Wasserstoff = HF) bilden (ätzende und Reizwirkung auf Schleimhäute und Haut, Gefahr schwerer Augen- und Lungenschädigung, Störungen von Stoffwechsel, Herz-Kreislauf- und Nervensystem, Schädigung der Knochen). Flusssäure ist ein starkes Kontaktgift, dessen Gefährlichkeit besonders kritisch einzustufen ist, weil es sofort von der Haut resorbiert wird. Dadurch sind Verätzungen tieferer Gewebeschichten und sogar der Knochen möglich, ohne dass die Haut äußerlich sichtbar verletzt ist. Nach Bränden, bei denen Lithium-Batterien involviert sind, finden sich hohe HF-Konzentrationen im Brandrauch und folglich auch starke HF-Kontaminationen auf nahen Gebäudeteilen und Anlagen (auch wenn diese nicht direkt vom Brandgeschehen betroffen sind). Besondere Personengefährdung trotz Rauchmelder: Bei versagenden lithiumhaltigen Batterien, ohne parallelem Brandereignis am Kfz, also vor dem akuten Vollbrandstadium, als auch bei der Brandentstehung, werden giftige Stoffe freigesetzt die schwerer als Luft sind (z.B. Elektrolyt- und Lösemitteldämpfe, Chlorwasserstoff aus PVC-Leitungen, Kohlendioxid), oder Brandrauch- und Zersetzungskomponenten. Die schweren Bestandteile können sich im Bodennähe sammeln und werden von optischen Rauchmeldern, welche üblicherweise an der Decke montiert sind, nicht bzw. sehr spät detektiert. Die Brandalarmierung erfolgt daher in solch einem Fall sehr spät. 3.4 Elektrische Gefahren Bei einem verunglückten Elektrofahrzeug ist für die Rettungskräfte häufig unklar, wo die Kfz-Elektrik ausgeschaltet wird oder wo die Hochvolt-Kabel verlaufen. Da Hochvolt-Energiespeicher wie kleine Kraftwerke zu verstehen sind und sich nicht einfach durch einen Notausschalter abstellen lassen, stellt die hohe Spannung sowohl für Wartungspersonal und insbesondere aber für Rettungskräfte eine besondere Gefahr dar. Jedoch nicht beim Löschen mit Wasser im Sprühstrahl und Einhaltung der üblichen Sicherheitsabstände für das Löschen von Elektro-Anlagen! Optimal ist ein Löschen mit Wasser, zur Kühlung der Akkus, und parallel dazu noch die Verwendung von Löschschaum, wie ihn die Feuerwehr einsetzt, da dieser besser in Ritzen und Spalten am Kfz eindringt und so besser von oben an den Akku gelangen kann. Elektrischer Strom: Für die Anwendung in Elektrofahrzeugen müssen Batteriesysteme kurzzeitig hohe Ströme in der Größenordnung von mehreren Hundert Ampere liefern. Die Gefahr durch den elektrischen Strom besteht in der Bildung von Lichtbögen (z.B. bei Leitungsunterbrechung durch Unfall oder beim Einsatz von Rettungsscheren der Feuerwehr) und in der Überlastung, bzw. in Kurzschlüssen. Hierbei kann es bei einem Kurzschluss im HV-System bei heutigen Lithium-Ionen- Batterien innerhalb weniger Millisekunden Ströme von 6.000 A und mehr aufbauen (Hinweis: Bereits Stromstärken von 50 mA sind lebensgefährlich). 3.5 Ursachen für Batteriebrände Gefährlichen Situationen resultieren aus fehlerhafter Handhabung und unsachgemäßem Umgang. Als Folge von mechanischen Beschädigungen (z.B. durch Schlag, Sturz, Quetschen, etc.), elektrischen Fehlern (z.B. durch Kurzschluss, Tiefentladung, Überladung, Umpolung, Durchtrennung von HV-Kabel etc.), oder thermischen Einwirkungen (z.B. durch innere Überhitzen, sekundäre Wärmestrahlung von außen, Fahrzeugbrand etc.). Dann kann es zum Austreten des Elektrolyten, zu Überdruckreaktionen mit Abblasen gasförmiger Reaktionsprodukte z.B. Wasserstoff, zu Feuererscheinungen, oder zu einer Explosion kommen. Sekundäre thermische Belastung: Bei thermischer Belastung von außen (z.B. durch Wärmestrahlung im Brandfall) kann es bei Lithium-Batterien zum Schmelzen einzelner Batteriekomponenten (z.B. Separatoren) und damit zu einem Kurzschluss mit nachfolgender Kettenreaktion kommen, was einen Batteriebrand auslösen kann. Innerer Kurzschluss durch Zellfehler, mechanische Beschädigungen (bei der Herstellung oder durch einen Unfall), aber auch Alterungsprozesse in der Zelle selbst: Eine der Hauptursachen für interne Kurzschlüsse sind Fehler bei der Herstellung von Lithium- Zellen. Werden im Herstellungsprozess metallische Partikel oder sonstige leitfähige Verunreinigungen zwischen Separator und Batterieelektrode eingeschlossen, kann es im späteren Betrieb zu einer lokalen Beschädigung der Separatorfolie und damit zu einem internen Kurzschluss kommen. Durch den sog. „Laufmascheneffekt“ können sich zunächst mikroskopisch kleine Separatorschäden im Laufe von Tagen oder Wochen zu weitläufigen Rissen 10. Kolloquium Parkbauten - Februar 2022 205 Brandschutz-Prophylaxe in Parkhäusern im Folienmaterial ausweiten, wodurch sich die zunächst unbedeutende (weil lokal begrenzt) kurzschlussbedingte Temperaturerhöhung dann quasi exponentiell zu einem Durchgehen der Zelle entwickeln kann. Insofern bleiben innere Kurzschlüsse im praktischen Alltagsgebrauch zumeist unbemerkt und führen erst nach längerem Gebrauch zu plötzlich auftretenden Brandereignissen. Überladung: Eine Zelle oder Batterie wird mit höherem Strom geladen als vom Hersteller spezifiziert. Dabei kann es zu einer Verdampfung der Elektrolytflüssigkeit und Schädigung der kristallinen Schichtstruktur kommen, was in Verbindung mit einer stark exothermen Reaktion zum Freisetzen von elementarem Sauerstoff führt. Außerdem kann es zu einer Ablagerung von metallischem Lithium an der Anode kommen. Das Kathodenmaterial wird zum oxidierenden Element und verliert seine Stabilität. Bei diesem exothermen Vorgang kann es aufgrund einer starken lokalen Temperaturerhöhung zu einem Brand und unter bestimmten Umständen auch zu einer explosionsartigen Entlastungsreaktion kommen. Tiefentladung der Zelle: Bei Tiefentladung wird die Entladeschlussspannung unterschritten, wobei sich die Elektrolytflüssigkeit irreversibel zersetzt. Wird solch eine tiefentladene Lithium-Ionen-Zelle geladen, kann die zugeführte Energiemenge durch das Fehlen von Elektrolytflüssigkeit nicht mehr in Form von chemischer Energie gespeichert werden, sondern wird in Wärme umgesetzt. Defekt im Kühlkreislauf: Erfolgt die interne Kühlung der Batterie mit einem Glykol/ Wasser-Gemisch, besteht bei einem Defekt des Kühlkreislaufes die Gefahr, dass aufgrund der Kapillarwirkung Kühlmittel zwischen den Zellen aufsteigt, was auch noch nach mehreren Tagen zu internen Kurzschlüssen und zum thermischen Selbstentzünden der Batterie führen kann. 3.6 Erste Hilfe vor-Ort: Feuerwehreinsatzkräfte und Rettungsorganisationen Feuerwehreinsatzkräfte müssen sich im Brandfall zum einen gegen das Brandereignis selbst und im Fall von lithiumhaltigen Batterien gegen chemische Substanzen (C-Einsatz) schützen. Bei der Personenrettung aus und der Bergung von verunfallten Elektro- und Hybridfahrzeugen sind die Einsatzkräfte der Feuerwehr aufgrund der hohen Spannungen besonderen Gefahren ausgesetzt. Von großer Bedeutung sind daher die besonderen Anforderungen an die persönliche Schutzausrüstung, Geräte und Werkzeuge der Einsatzkräfte, als auch Informationen und Kenntnisse über die Bauart des betroffenen Kfzs. Daher ist stets umluftunabhängiger Atemschutz (Druckluftatmer) zu tragen. Die übliche Feuerwehr-Schutzkleidung nach DINB EN 469 bietet neben einem Wärmeschutz zudem auch einen gewissen Säureschutz um eine Kontamination der Haut zu verhindern. Zur Aufnahme von Leckagen sind konventionelle Bindemittel (z.B. Ölbindemittel) zu verwenden. 3.7 Löschmittel Für den abwehrenden Brandschutz werden bei Lithium-Batterie-Bränden als Löschmittel neben dem konventionellen Löschmittel Wasser, unter anderem auch Metallbrandpulver, sauerstoffverdrängende Löschmittel, oder Tensid-Gemische / Schaumlöschmittel von verschiedenen Herstellern empfohlen. Wasser: Bei Brandereignissen mit Lithium-Batterien werden wegen des enormen Energieinhalts extreme Wärmemengen freigesetzt. Unter Berücksichtigung der hohen Brandlast von Lithium-Batterien und der damit im Brandfall freiwerdenden thermischen Energie liefert das hohe Wärmebindungsvermögen von Wasser einen wirksamen Beitrag zur Brandbekämpfung. Insofern kommt bei einem Feuerwehreinsatz grundsätzlich das klassische Löschmittel Wasser zum Einsatz. Oft auch in Form und Kombination von Löschschaum, da dieser speziell bei Kfz mit Hochvolt-Akku und Verbrennungsmotor mit Treibstofftank (Hybridantrieb) mehr Sicherheit für die Einsatzkräfte bietet. Bei solchen Hybridfahrzeugen summieren sich die Brandgefahren und Brandlasten aus Akku und entzündlichem Treibstoff. Eine angepasste Brandbekämpfung ist hier also zwingend erforderlich. Der möglichst frühzeitige Einsatz von Wasser und Verwendung großer Mengen bewirkt insbesondere durch den Kühleffekt eine deutlich verlangsamte Reaktion und eine langsamere Brandentwicklung am Akku. Demgegenüber verbreitet aber ggf. das Wasser den hochentzündlichen Treibsoff aus einem u.U. undichten Treibstofftank im Umfeld oder dem ggf. am Einsatzort vorhandenen Entwässerungssystem. Es besteht die Gefahr eines „Flammenmeers“. Eine situationsbedingte Risikoeinschätzung, Risikoabwägung und schnelle angepasste Maßnahmeneinleitung beim Löscheinsatz durch den Einsatzleiter der Feuerwehr ist hier entscheidend. Leider fallen so auch große Mengen an u.U. kontaminiertem Löschwasser an, die soweit möglich aufgefangen und fachgerecht entsorgt werden müssen. Außerdem werden mit dem Löschwasser giftige Rauchgase niedergeschlagen. Das Löschen mit Wasser bewirkt zudem, dass alle geschädigten Zellen, deren Gehäuse offen sind, endgültig durch den Kontakt mit Wasser langsam entladen werden. Bei Lithium-Batterie-Bränden ist mit einem deutlich größeren Löschwasserbedarf als zur Bekämpfung konventioneller Fahrzeugbrände zu rechnen. Schätzungen und Praxiserfahren belaufen sich hierbei auf durchschnittlich sechs bis achttausend Liter Wasser zur ersten Brandbekämpfung (Ausstattung gängiger Feuerwehrauto lediglich 1.500-2.000 Liter) bei einem E-Kfz-Brand. Zuzüglich der Wassermenge zur anschl. Kühlung der Zellen bis zur vollständigen Entladung und Abkühlung. Experten schätzen hierfür 48 bis 72 Std., je nach Ladezustand, Ladekapazität und Schädigung der Batterie. Die Entstehung von Wasserstoff kann unter Umständen mit der Umgebungsluft zündfähige Gemische bilden und schlagartig abbrennen. Wasserstoff/ Luft-Mischungen 206 10. Kolloquium Parkbauten - Februar 2022 Brandschutz-Prophylaxe in Parkhäusern sind in einem sehr weiten Mischungsverhältnis zündfähig (4 bis 77 Vol. % H, in Luft und benötigen eine sehr niedrige Zündenergie, so dass bereits geringe elektrostatische Entladungen als Zündquelle ausreichen. Besonders in engen, geschlossenen, schlecht belüfteten Räumen besteht akute Explosionsgefahr. Metallbrandpulver / Sand: Diese Löschmittel bewirken keinerlei Kühleffekt, so dass im Brandfall die freiwerdende thermische Energie nicht wirksam bekämpft werden kann. Weiterhin besteht die Gefahr von Verpuffungsreaktionen. Angesichts der enormen thermischen Energie, die bei Bränden von Lithium-Batterien zu erwarten ist, beschränkt sich der Einsatz von Sand oder Metallbrandpulver lediglich auf kleinere Entstehungsbrände und Batterien, z.B. Handy oder E-Bike. Für größere Schadenszenarien ist Sand oder Metallbrandpulver als Löschmittel nicht geeignet. Das gilt auch für ABC- Löschpulver. Sauerstoffverdrängende Löschmittel: Der Einsatz von gasförmigen, sauerstoffverdrängenden Löschmitteln (z.B. CO 2 -Löschgas) unterdrückt zwar den Brand, allerdings erzeugen sie keinen ausreichenden und wirksamen Kühleffekt. Insofern ist der Einsatz von Löschgasen aus brandschutztechnischer Sicht nicht zweckmäßig. Löschmittel-Additive: Löschmittelzusätze können den Wärmeübergang an das Löschmittel erhöhen, daher kann der Einsatz geeigneter Additive helfen den Wasserbedarf zu reduzieren und den Löscherfolg zu beschleunigen. Deren Umweltunverträglichkeit ist dabei zu beachten. Untersuchungen mit speziellen Additiven haben teils gute Löscherfolge ergeben, konventionelle Mehrbereichsschaummittel weisen jedoch vergleichbare Ergebnisse auf und haben weitere Vorteile. Siehe dazu vorher. 3.8 Ergänzende Hinweise • Elektro- und Hybridfahrzeug können sich jederzeit „unbemerkt“ geräuschlos bewegen und sind daher gegen Wegrollen zu sichern. • Beschädigte Batteriezellen neigen zu einer späteren Selbstentzündung (auch nach erfolgreichem Löschangriff). Daher dürfen gelöschte Elektro- oder Hybridfahrzeug nach einem Löscheinsatz nicht unbeaufsichtigt oder in geschlossenen Hallen abgestellt werden. Speziell ausgestattete und zugelassene „Quarantäneflächen“ sind hierfür erforderlich. • Beschädigte Hochvolt-Batterien bzw. Teile davon gelten als Gefahrgut und dürfen daher nur von Fachkundigen verladen, auf offenen Fahrzeugen transportiert und im Freien gelagert werden. • Batterien, z.B. aus einem Unfallfahrzeug, auch wenn sie augenscheinlich keine Schäden aufweisen, müssen umgehend sach-und fachgerecht gelagert, transportiert und entsorgt werden. 3.9 Anlagentechnische Sicherheitssysteme Batteriebrände unter allgemein üblicher (konventioneller) Löschtechnik (z. B. Sprinkleranlagen) haben gezeigt, dass eine wirksame und schnelle Bekämpfung nicht möglich ist. Die Gefahr der erneuten Entzündung stellt daher an den anlagentechnischen und vorbeugenden baulichen Brandschutz spezielle Anforderungen. Grundsätzlich brennt ein Elektroauto nicht heißer als ein herkömmliches Kfz. Plastik verursacht dabei die meiste Hitze und die meisten Schadstoffe. Bei einem brennenden Elektroauto entsteht kein größerer Schaden am Gebäude als beim Brand eines Kfz mit Verbrennungsmotor. Das wichtigste ist auch hier, dass die Feuerwehr möglichst schnell am Einsatzort aktiv wird und u.U. bereits in der Entstehungsphase eines Batteriebrandes aktiv werden kann. Ein herkömmliches Auto kann schnell gelöscht werden. Ein Elektroauto muss jedoch mit viel mehr Wasser gekühlt werden. Problematisch ist die Gefahr einer Wiederentzündung über einen längeren Zeitraum (Tage). Deshalb muss das havarierte E-Fahrzeug so schnell wie möglich aus der Garage heraustransportiert werden, was sich bei der meist eingeschränkten Geschosshöhe und Fahrgassenbreite oft sehr schwierig gestaltet. Das Fahrzeug muss umgehend beispielsweise in einen wassergefüllten Kühlcontainer gelagert werden. [9 und 10] 4. Risikomanagement, Risikobewertung Die Erkenntnis, dass die Erfüllung gesetzlicher Anforderungen und die Absicherung durch Versicherungen eben nicht alle Risiken auf null reduzieren sowie Kollateral- und Folgeschäden abdecken können, haben uns veranlasst die verbliebenen Risiken zu bewerten und in unser Risikomanagement aufzunehmen. Wir erwarten uns dadurch einen schnellen zielgerichteten Wissenstransfer bis in die Entscheidungsebene des Unternehmens. Die Risiken werden identifiziert und die Voraussetzungen für schnelles Handeln und entsprechende Mittelbereitstellung geschaffen. Es erfolgte eine Gegenüberstellung von potentiellen Schäden, der anzunehmenden Eintrittswahrscheinlichkeiten und der zu erwartenden Kosten beispielsweise für geeignete vorbeugende Maßnahmen, Schulungen, Bereitstellung und Vorhaltung von Ressourcen (Personal, Material, Gerät, Flächen). 5. Maßnahmen 5.1 Analyse des Istzustandes: • Gebäude Speziell für unsere Parkhausbauten haben wir Gebäudesteckbriefe erstellt, in denen alle wesentlichen technischen Gebäudedaten und Installationen zu finden sind. Die Park- 10. Kolloquium Parkbauten - Februar 2022 207 Brandschutz-Prophylaxe in Parkhäusern bauten sind heute schon mit einer Vielzahl an Gebäude- und Anlagen-Sensoren ausgestattet, deren Daten und Fehlermeldungen wiederum in der Gebäudeleitzentrale (ZLT) zusammenlaufen. Darüber hinaus wurden standardisierte Gefährdungsbeurteilungen für die Arbeitsplätze und die Gebäude erstellt und kommuniziert. • verantwortliche Akteure Die grundsätzliche Verantwortung für die Gebäude liegt zu aller Erst beim Eigentümer (Bereich Real Estate mit den jeweiligen Asset Managern). Wie üblich wurden vom Eigentümer (Asset Management Real Estate) diverse Betreiberpflichten an den technischen Betrieb delegiert. Für Brandschutzaufgaben wiederum ist am Flughafen der Bereich Konzernsicherheit mit unserer Berufsfeuerwehr verantwortlich. Diese organisiert regelmäßig Begehungen, In-Augenscheinnahmen und Überprüfungen durch Sachkundige, Sachverständige und Prüforganisationen, dokumentieren diese und überprüfen die Mangelabarbeitung. 5.2 Vergleich/ Austausch/ Benchmarking Es gibt verschiedene Möglichkeiten an Vergleichswerte zu kommen, den fachlichen Austausch zu suchen und daraus Kennzahlen zu entwickeln, die ein Benchmarking ermöglichen. • Arbeitskreis Netzwerkprojekt SENSE BAY („SEN- SE BAY - Sichere Energiespeicher Bayern“) elektrochemische Energiespeicher (EU EFRE) unter Führung des Instituts CARISSMA der FH-Ingolstadt (CARISSMA steht für Center of Automotive Research on Integrated Safety Systems and Measurement Area) • Austausch der Feuerwehren im Rahmen von Schulungen, Weiterbildungsveranstaltungen und überregionalen Fachveranstaltungen zu Feuerwehrthemen • Gespräche mit Versicherungen (z. B. dem gdv) • Austausch mit anderen Flughäfen 5.3 Identifikation von Ansatzmöglichkeiten Aus der Vielzahl von Daten und Informationsquellen, die genutzt werden können, gilt es die wesentlichen Erkenntnisse herauszufiltern, bzw. die richtigen Fragen zu stellen: Gebäudetechnik: • Was gibt es bereits im Bestand z.B. an Brandmeldeanalgentechnik (BMA) oder baulichen Brandschutz? • Was gibt es an technischen Möglichkeiten der Branderkennung/ Brandfrüherkennung? • Welche technischen Neuentwicklungen gibt es beim Brandschutz/ der Brand und Rauchdetektion? • Welche Materialien sind noch langlebiger und ggf. feuerbeständiger als die bereits verbauten? • Welche Trends gibt es in Bezug auf Brandschutz? • Was lässt sich nachrüsten? • Was empfiehlt sich im Neubau und bei der Erstinstallation? • Welche Komponenten lassen sich im Hinblick auf Brandschutz und Detektion verbessern? • Welche Prozesse und Maßnahmen im Brandfall lassen sich verbessern bzw. vernetzen? Vorhandene Schutzeinrichtungen: • Feuerlöscheinrichtungen - Sprinkler (siehe auch bei Detektion) - Feuerlöschanschlüsse und Hydranten - Wandfeuerlöscher (Pulver, Wasser, CO2) - Lösch-Leitungssysteme und -Netze mit entsprechenden Sensoren - Kennzeichnung und Informationen - Rettungswegpläne Aushang von Notrufnummer und Ansprechpartnern (unter Berücksichtigung der Datenschutz-Grundverordnung DSGVO); Siehe auch menschliche Detektion • Einsatzpläne: - für Feuerwehr - für Rettungskräfte - für technischen Unterstützungskräfte - für die Gewerke der TGA (allen voran Sanitär, ELT, Brandschutz) - für den Umweltschutz/ Gewässerschutz/ Luft/ Arbeitsschutz - Krisenstab mit Befugnissen und Vernetzung (Alarmplan/ Alarmierungsplan für Sachverständige und Labore) Detektion: - Technisch - Rauchmelder/ Ansaugrauchmelder - Temperatursensoren, linienförmige Wärmemelder, Temperatursensorkabel, Vernetzung mit Diagnose-Software - IR-Wärmebildkameras mit Branderkennungssoftware - Wärmedetektoren und Sensoren mit Alarm - Ampulle am Sprinklerkopf löst durch platzen den Löschvorgang aus, kombiniert mit Druckabfallsensoren in der Sprinklerleitung löst dies gleichzeitig einen Brandalarm bei der Feuerwehr und ZLT aus. 208 10. Kolloquium Parkbauten - Februar 2022 Brandschutz-Prophylaxe in Parkhäusern Bild 4: Internetportal LEIFIphysik [11] • Humanoid - Intern: Schulung und Information von Mitarbeitern zur Sensibilisierung und Schulung des richtigen Verhaltens, brandvorbeugend und im Brandfall - Extern: Wie versetze ich Kunden in die Lage zügig die richtigen Meldewege zu finden? Fest installierte und gekennzeichnete Telefone, Mobiltelefone (WLAN bzw. Netzverbindung erforderlich) Notrufnummern, Parkleitzentrale, Erkennbarkeit von Flughafenmitarbeitern; Notsignalschalter - Kontrolle durch Bestreifung oder Brandwachen 6. Die Idee einer Interdisziplinären Brandschutzübung (da die Brandschutzübung am 20. Oktober 2021 angesetzt wurde, lagen zum Zeitpunkt der Skripterstellung noch keine Ergebnisse vor; diese werden daher beim Vortrag im Februar 2022 erläutert) 6.1 Was wollen wir üben? Szenario: Meldung über die Notrufnummer 112, dass in einer Tiefgarage (P8) in der Zentralen Zone des Flughafens ein Auto brennt. Meldung: aufgrund von Wahrscheinlichkeiten, habe wir uns entschieden, dass die Meldung während der normalen Betriebszeiten durch eine: n Passagier: in erfolgt. Aufgrund der besonderen Anforderungen, muss die Feuerwehr beim Erstangriff erkunden ob es sich dabei um einen Wagen mit einem Verbrennungsmotor, oder ein Auto mit großem Li-Ion-Akku handelt, und die Info an die Einsatzzentrale und Einsatzleiter melden. Szenario: Es handelt sich um ein Kfz mit Elektroantrieb (großem Akku) wie bei Hybrid- oder E-Fahrzeugen üblich. Alle dann erforderlichen weiteren Schritte und Maßnahmen sind durch die Einsatzleitung zu ergreifen. 6.2 Weitere Fragestellungen zum Thema Brand in Großgarage: Wie schnell kann ein solcher Brand erkannt werden, wenn kein Mensch ihn meldet, z.B. nachts? Woher weiß die Person die einen Brand feststellt, wie sie sich verhalten soll? Wie schnell kann üblicherweise die Meldung bei der Brandmeldezentrale auflaufen? Sind Meldeumwege denkbar, die die Reaktionszeit der Feuerwehr verkürzen? 6.3 Was erwarten wir von dieser Übung? Erkenntnisse über Detektionszeit Wie kann die Meldezeit und Reaktionszeit verkürzt werden? Welche Einsatzabläufe und -prozesse werden durchlaufen? Wie lange dauern diese? Wie können diese noch verbessert werden? 6.4 Beteiligte: Real Estate Asset Management Verkehrsbauwerke und Flächen, Berufsfeuerwehr Flughafen München, diverse Abteilungen der FMG (Technischer Betrieb, Unternehmenskommunikation, Konzernsicherheit…), Rettungsdienste, Polizei, Rundfunk, Medien 6.5 Vorgehensweise: • Vorbereitung - Begleitung: Wo werden welche Daten erfasst und wie weiterverarbeitet? Dafür werden an den identifizierten Knotenpunkten/ Schalt- und Schnittstellen Beobachter: innen eingesetzt - Kriterien/ Ablaufplan/ Drehbuch/ Auswertekriterien/ Beobachter: innen/ Dokumentation • Nachbereitung: - Auswertung der Ergebnisse - Bewertung - Erarbeitung von Empfehlungen Bild 5: Tauchbad für einen E-Smart. Bild: Feuerwehr [12] 10. Kolloquium Parkbauten - Februar 2022 209 Brandschutz-Prophylaxe in Parkhäusern Bild 6: LiBaRescue zur Bergung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen (Foto Gelkoh) [13] 7. Direkte Maßnahmenableitung/ -identifikation Allein schon dadurch, dass wir im Unternehmen aufgezeigt haben, dass noch nicht alle Möglichkeiten der Schadensminimierung ausgeschöpft sind, und wir auch unsere vorbeugenden technischen Sicherungsmechanismen des Brandschutzes auf den Prüfstand gestellt haben, wurde Bewusstsein geschaffen. Je mehr man in die Aufgabenstellung der Verbesserung des Brandschutzes eintaucht, desto mehr Möglichkeiten, Technologien, neue Ansprechpartner (Hersteller, Behörden, Flughäfen, Parkhausbetreiber, Versicherungen u.v.m.), aber auch weiterführende Fragen tun sich auf. Wir werden uns dafür einsetzen, dass auch nach der Gemeinschafts-Einsatzübung und der Realisierung diverser empfohlener Folgemaßnahmen, der Arbeitskreis zur Verbesserung des „vorbeugenden Brandschutzes“ weiterhin aktiv an dem Thema weiterarbeiten kann. Zu den operativen Erkenntnissen, die wir uns aus der Brandschutzübung erwarten, gibt es ein ganzes Aufgabenpaket, das es in Zukunft abzuarbeiten gilt: • Recherche: technische Möglichkeiten • Prüfung der möglichen Nachrüstbarkeit in die Bestandsinfrastruktur inklusive Kosten und Lebensdauer • Ausrüstung geplanter und künftiger Neubauprojekte • Organisatorische Maßnahmen, wie z. B. Reaktionszeiten und Meldeketten hinterfragen und verkürzen. • Anordnung von Ladeinfrastruktur • Ausrüstung von Ladeinfrastruktur • Online-Verkehrsführung • Verkehrsleitsystem on Campus und im Parkhaus … und besonders wichtig: Folgemaßnahmen/ Wiederholungsübungen, um nicht Gefahr zu laufen durch Vergessen und Nachlässigkeit erst durch ein eintretendes Schadensereignis auf den Boden der Tatsachen zurückgeholt zu werden. 8. Prophylaxe Prophylaxe ist bekanntermaßen besser als Schadensregulierung, das betrifft: • Kosten • Image • Sicherheit • Vertrauen • Kundenbindung Quellen [1] Süddeutsche Zeitung; Brand in Kulmbach [04.03.2017] [2] Münchner Merkur; Schlagzeile: Brennendes Auto in Tiefgarage löst Großeinsatz der Feuerwehr in Aschheim aus [23.08.2021] [3] Focus online Parkhaus-Inferno in Norwegen: Brand zerstört hunderte Autos, Gebäude stürzt teilweise ein [08.01.2020] [4] Westfälische Nachrichten; Defektes Steuerungsgerät verursachte das Feuer [27.05.2020] [5] Volkswagen; Lithium-Ionen-Akku [6] Feuerwehr Glinde/ hfr [7] Bild: Schutzsystem für Elektrofahrzeuge Quelle: Fa. Stöbich [8] DGUV Fachbereich Feuerwehren Hilfeleistungen Brandschutz¸ Besonderheiten bei Bränden von Lithium-Ionen-Akkus in Elektrofahrzeugen FBFHB-024 Stand: 28.07.2020; [9] Buser, M.; Mähliß, J.: Lithium-Batterien - Brandgefahren und Sicherheitsrisiken. 2016 [10] Buser, M.; https: / / www.brand-feuer.de/ index. php? title=Lithium_Batterien [11] Internetportal LEIFIphysik Ernst Leitner Ulrich Finckh [12] Schwäbisches Tagblatt: Elektro-Smart brennt und brennt und brennt. URL: https: / / www.tagblatt. de/ Nachrichten/ Elektro-Smart-brennt-und-brenntund-brennt-354849.html [20.12.2017) [13] Gelkoh GmbH LiBa®Rescue (www.gelkoh.de)