Brandschutz bei Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Batterien als Brandursache in Wertstoff- und Recyclinghöfen

Was macht falsch entsorgte Batterien und Akkus so gefährlich?

Lithium-Ionen-Akkus und -Batterien sind zur Brandgefahr Nr. 1 für Recycler geworden. Nahezu wöchentlich brennt es in Entsorgungsbetrieben aufgrund falsch entsorgter Lithium-Batterien. Bei der Aus- und Vorsortierung übersehene Akkus werden in allen Stationen der Verarbeitungskette zum unkalkulierbaren Brandrisiko:

• Druck und hohe Temperaturen können schon im Müllfahrzeug zu Schäden an den Membranen der Li-Ionen-Akkus führen. Mögliche Folgen: Kurzschluss, Erhitzung, Selbstentzündung.
• Beim Auskippen und Umschichten des Schüttguts kommen vorgeschädigte Akkus mit viel Sauerstoff in Kontakt. Ein Entstehungsbrand kann sich ausbreiten.

Die hohe Energiedichte macht selbst kleine Batterien und Akkus zu potenziellen Brandherden mit hoher Brandlast.

• Bei der Lagerung im Haufwerk können sich beschädigte Akkus auch nach Stunden, Tagen oder Wochen selbst entzünden.
• Gelangen Batterien in den Schredder, führt die mechanische Zerstörung zur Erhitzung oder Selbstentzündung.
• Zerkleinerte, erhitzte Akku-Teile können zwar von selbst wieder abkühlen; aber häufig werden chemische Prozesse angestoßen, die zur weiteren Erhitzung und zeitversetzt zur Entzündung führen.

Die mechanische Zerstörung eines Lithium-Ionen-Akkus im Schredder führt zur Freisetzung der enthaltenen Energie. Es ist sowohl die sofortige Entzündung des Akkus mit anhaltender Stichflamme möglich als auch die verzögerte Brandentstehung zu einem späteren Zeitpunkt. Über die nachfolgenden Förderbänder breitet sich der Brandherd schnell aus.

Für die Überwachung von Förderband-Anlagen kommt PYROsmart® one zum Einsatz. Strategisch günstig überwacht das System die Fallströme an Bandübergabe-Punkten:

• Hier kommen versteckte Glutnester mit Sauerstoff in Kontakt und werden besonders heiß.
• Diese Hotspots sind in der PYROsmart®-Wärmebild-Auswertung zuverlässig erkennbar.
• Die beim Schreddern erzeugte „normale“ Reibungswärme im Material klingt bis zum nachfolgenden Bandübergabe-Punkt ab. Beschädigte Akkus erhitzen sich allerdings häufig eigenständig weiter.
• Solche heißen Batterie-Bestandteile werden durch PYROsmart® one als Hotspot erkannt, lange bevor Flammen sichtbar sind.
• Mit 30 einzeln ausgewerteten Infrarot-Bildern pro Sekunde funktioniert die Überwachung auch bei hohen Fördergeschwindigkeiten zuverlässig in Echtzeit. Keine Standard-IR-Kamera ist so zuverlässig in der Auswertung wie PYROsmart® one.
• Individuelle Kontaktausgänge erlauben das Auslösen oder Stoppen bestimmter Vorgänge (z.B. Förderband anhalten).
• Die Software ermöglicht die Ansteuerung verschiedener Löschsysteme für die sofortige Brandunterdrückung und -bekämpfung.

PYROsmart® kann mehr als andere: Nach der Alarmierung stoppt PYROsmart® one das Band und leitet schnellstmöglich eine Abkühlung mit Wassernebel-Düsen ein.

Wassernebel-Düsen eignen sich hervorragend zur Abkühlung von Hotspots auf Förderbändern. Brandvermeidung durch frühzeitige Abkühlung ist der beste Brandschutz bei Lithium-Ionen-Akkus.

Was aber, wenn der Akku bereits brennt? Herkömmliche Löschtechnik (z.B. eine Sprinkleranlage) ist in solchen Fällen häufig überfordert. Denn die Löschung brennender Batterien erfordert die sofortige Auslösung sowie deutlich größere Wassermengen als bei anderen Bränden. Brennendes metallisches Lithium ist besonders schwer zu löschen.

Es gilt daher, sowohl den brennenden Akku als auch die Umgebung bestmöglich und nachhaltig abzukühlen. Und zwar so lange, bis die Reaktion bzw. Brandentwicklung innerhalb des Akkus zum Erliegen kommt. Wassernebel-Düsen sind dafür bestens geeignet und verhindern die Entstehung weiterer Schäden.

Mehr Informationen zum Thema Löschen mit PYROsmart®

Beschädigte Batteriezellen neigen zur verspäteten Selbstentzündung. Damit besteht eine dauerhafte Brandgefahr nicht nur beim Sammeln und Verarbeiten, sondern auch beim Lagern und Umschichten des Recyclingmaterials. Ab ca. 70-80°C kann eine sich selbst verstärkende Reaktionskette innerhalb des Akkus in Gang gesetzt werden, die unter Umständen zu einem explosionsartigen Abbrennen des Akkus mit anhaltender Stichflamme führt („thermal runaway“ / „thermisches Durchgehen“). Es gilt daher, erhöhte Oberflächen-Temperaturen möglichst frühzeitig zu erkennen.

Für die Überwachung großer Flächen, Hallen und Lager kommt PYROsmart® pro zum Einsatz. Das Schwenk-/Neigesystem kombiniert eine Infrarot-Thermalkamera mit einer Videokamera. PYROsmart® erkennt potenzielle Brandgefahren schon während der Entstehung anhand erhöhter Oberflächen-Temperaturen. So können frühzeitig Schutzmaßnahmen eingeleitet und größere Schäden vermieden werden.

• Das Schwenk-/Neigesystem kann deutlich größere Flächen überwachen als fest ausgerichtete IR-Kameras.
• Hotspots werden exakt im dreidimensionalen Raum verortet. Das ermöglicht gezieltes Abkühlen / Löschen mit Löschwerfern.
• Die Infrarotkamera mit Autofokus ist zur Überwachung von Materialhaufen mit variierenden Höhen und Abständen geeignet.
• Ein erhitzter Akku in handelsüblicher Größe wird noch aus 30 m Entfernung detektiert.
• PYROsmart® pro verfügt über eine intelligente Störtemperatur-Erkennung: Heiße Auspuffrohre von Radladern etc. führen nicht zur Alarmierung. Eine Standard-IR-Kamera hingegen produziert häufig Fehlalarme und hält unnötig den Betrieb auf. Die Störtemperatur-Erkennung von PYROsmart® pro hat sich in der Praxis als sehr zuverlässig erwiesen.
• Übersichtliche, patentierte Darstellung der Thermografie auf einem Bildschirm. Es kann zwischen Infrarot- und Videobild umgeschaltet werden. Auch überlagerte Zwischenstufen sind möglich.
• Eine integrierte Druckluftspülung hält die Sensoren frei. Einsatz auch in sehr staubigen Umgebungen möglich, da Infrarotstrahlung diese Atmosphären gut durchdringt.
• VdS-anerkannt (Planung und Einbau nach VdS-Richtlinie 3189 / Richtlinien für Kameraeinrichtungen zur Temperaturüberwachung im Brandschutz).

Während andere nur detektieren, steuert PYROsmart® auch die präventive Abkühlung bzw. Löschung von Hotspots: Automatisch, punktgenau und mit allen gängigen Löschmonitoren!

Frühzeitige Abkühlung von Hotspots bzw. frühzeitiges Löschen von Entstehungsbränden ist der beste Brandschutz. PYROsmart® übernimmt die Steuerung gezielter, automatischer Löschattacken.

Primäres Ziel ist die Brandvermeidung! In erster Linie geht es um die Abkühlung des erhitzten Akkus und die präventive Kühlung der Umgebung. Die automatische Lösch-Steuerung von PYROsmart® ermöglicht gezielte Löschattacken auf Hotspots. Bei frühzeitiger Abkühlung kann der Brandausbruch in vielen Fällen verhindert werden. Das System passt sich jederzeit dynamisch an das Geschehen an (Größe des Löschfensters, Wasserstrahl-Einstellung etc.). Sofern vorhanden, können mehrere Löschmonitore gleichzeitig angesteuert werden.

Und wenn der Akku explosionsartig abbrennt? Dann geht es vor allem um Sekundärprävention. Ziel ist, ein Übergreifen der Brandentwicklung auf das brennbare Recyclingmaterial in der Umgebung zu verhindern. Auch hierfür ist die gezielte Abkühlung / Löschung mit Löschmonitoren die beste Option. Sprinkleranlagen und ähnliche Löschtechnik bringen zu wenig Wasser an den Brandherd. Ein Löschmonitor hingegen beaufschlagt den Brandherd in kürzester Zeit mit einer viel größeren Wassermenge.

PYROsmart® ermittelt auf Basis der gemessenen Temperaturen jederzeit die intelligenteste Löschstrategie. So ist zum Beispiel sichergestellt, dass Akku und Umgebung ausreichend lange gelöscht und gekühlt werden. Sollten Brandherde sich dennoch ausbreiten, steuert PYROsmart® die Löschung so lange, bis die Feuerwehr eintrifft und übernimmt.

PYROsmart® schützt Wertstoffhöfe, Recycling- und Entsorgungsbetriebe. Zielgenaues Löschen verschont unbetroffene Bereiche und vermindert betriebliche Ausfallzeiten und Produktionsstillstände.

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