Brandschutz in Elektrobus-Depots: Automatisierte Prozesse schaffen Sicherheit

Ein Kurzschluss in einer Elektrobatterie, ebenso wie ein Leck in einem Wasserstofftank, sind Studien zufolge genauso unwahrscheinlich wie ein Brand eines mit fossilem Brennstoff angetriebenen Fahrzeugs. Doch es gibt antriebsspezifische Unterschiede, die Auswirkungen auf die erforderlichen Brandschutzmaßnahmen haben. Genau hier besteht Nachholbedarf, für den bereits eine Lösung bereitsteht: ein durchgängiges Last-, Lade- und Depotmanagement-System inklusive Brandschutzmodul.

Die Großbrände in Busdepots mit Elektrofahrzeugen wie in Stuttgart und Hannover [tagesschau.de] haben Bedenken hinsichtlich der Sicherheit alternativer Antriebe ausgelöst – nicht zuletzt, weil die Schäden für die Betreiberunternehmen erheblich waren. Inzwischen legen verschiedene [adac.de] Studien [dekra.de] nahe, dass von alternativen Antrieben selbst keine höhere Brandgefahr ausgeht. Ursache sind vielmehr Qualitätsmängel. Brennt jedoch ein Fahrzeug, kommen antriebsspezifische Unterschiede zum Tragen, die eine Anpassung der etablierten Brandschutzkonzepte erfordern.

Anzeichen mit bloßem Auge nicht zu erkennen

Diesel-Fahrzeuge geraten z. B. eher auf der Strecke in Brand, Elektro-Fahrzeuge beim Laden im Depot. Der Schutz vor Überladung oder Tiefentladung allein, über den jede Batterie verfügt, genügt hier offenkundig nicht. Problematisch ist vor allem die thermische Kettenreaktion, der sogenannte Thermal Runaway [wikipedia.de]. Dieser kann durch einen Kurzschluss in einem Batteriezellkern ausgelöst werden und ist nur schwer zu unterbrechen.

Selbst, wenn die Anzeichen mit bloßem Auge zu erkennen wären, bliebe wenig Zeit: In wenigen Sekunden entzünden sich durch diese Dynamik alle weiteren Zellkerne und es kommt zu Feuer und Explosionen.

Gleichzeitig ist das Risiko für eine kritische Überhitzung bei Lithium-Metall-Polymer (LMP)-Batterien deutlich geringer als für Lithium-Ionen (Li-Ionen)-Akkumulatoren. D. h. die Wahl der in den Fahrzeugen verwendeten Akkumulatoren beeinflusst das Brandrisiko und das Ausmaß von Brandschäden.

Brandschutzmaßnahmen an alternative Antriebe anpassen

Mit der Umstellung auf alternativ angetriebene Fahrzeuge sind Verkehrsunternehmen gefordert, auch die Brandschutzmaßnahmen anzupassen.

So sollte in kritischen Situationen z. B. eine Ladesäule in einem Depot mit Ladeinfrastruktur sofort abgeschaltet werden – genau wie ein Fahrzeug auf einer Tankstelle nicht weiter betankt wird, wenn ein anderes Fahrzeug brennt oder akute Brandgefahr besteht.

Integriertes DMS-Modul zur Brandprävention und Brandfolgenminimierung

Das Brandschutzmodul, das künftig auch ein Wasserstoff-Handling umfassen wird, ist als Ergänzung zum Depotmanagement-System (DMS) sowie im Zusammenspiel mit dem Last- und Lademanagementsystem vorgesehen. Anhand von übermittelten Messdaten erkennt das System Unregelmäßigkeiten im Batteriemanagement-System beim Laden, in abgestellten Fahrzeugen sowie bei der Fahrt auf der Strecke.

Das Brandschutzmodul verwendet Daten aus vorhandenen oder neu zu schaffenden Sensoren über Schnittstellen zu den Fahrzeugen, zur Ladeinfrastruktur sowie zu Datenloggern, um daraus kritische Zustände zu erkennen und zu visualisieren. Automatisch einzuleitende Maßnahmen (z. B. Abschalten der Ladesäule) lassen sich über entsprechende Grenzwerte konfigurieren.

Brandrisiko durch schnelle Reaktion minimieren

Das DMS visualisiert Warnungen, löst Alarme aus und ist über das Last- und Lademanagement in der Lage, auch Ladesäulen und Trafos gezielt abzuschalten.

Bei Einfahrt eines gefährdeten Fahrzeugs wird dies unverzüglich an einen Quarantäne-Stellplatz umgeleitet. Im Notfall wissen alle Verantwortlichen, was wo zu tun ist. Das Zusammenführen von Informationen in den betrieblichen IT-Systemen führt zu einer Beschleunigung in den Meldeketten im Brandschutz und schafft wertvolle Zeitpolster, um

• Mitarbeiter,
• Fahrzeuge,
• Infrastruktur und
• Betriebshof

verlässlich zu schützen.

Verkehrswende braucht Standards

Die Gewährleistung der Interoperabilität der Hintergrundsysteme mit den unterschiedlichen Fahrzeugtypen und -herstellern spielt eine entscheidende Rolle. Die Entwicklung von Standards für Dateninhalte und Schnittstellen ist daher eine dringende Aufgabe zur erfolgreichen Gestaltung der Verkehrswende. Aktuell arbeiten bereits der VDV sowie die europäische Non-Profit-Organisation ITxPT an entsprechenden Vorhaben.

PSI Transcom führt derzeit mit mehreren europäischen Partnern ein  Forschungsprojekt zur Standardisierung von Fahrzeugdatenplattformen durch. Das Sammeln und Analysieren von Daten zur Gefahrenabwehr ist dabei ein möglicher Anwendungsfall.

Gut geschützt mit automatisierten Prozessen

Verkehrsbetriebe, die ihre Fahrzeuge auf alternative Antriebstechnologien umstellen, sind gefordert, ihre etablierten Brandschutzkonzepte anzupassen.

Das A & O ist die Etablierung automatisierter, durchgängiger Prozesse via datenbasierter Gefahrenerkennung. So können Betriebe präventive Maßnahmen rechtzeitig einleiten und im unwahrscheinlichen Fall eines Brands Schäden wirksam minimieren.