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Organisationseinheit der BAM
Die Sicherheit von Lithiumbatterien ist ein entscheidender Punkt beim Ausbau der Elektromobilität. Der Beitrag gibt zunächst einen Überblick über das Aktivitätsfeld der elektrischen Energiespeicher an der BAM. Im weiteren werden sowohl die Projekte HaCLIB (Hazard Classification ofLithium-Ion Batteries) als auch SEE-2L (Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher in 2nd-Life Anwendung) vorgestellt. Darüber hinaus werden noch die hoheitlichen Aufgaben der BAM im Bereich des Transports von kritisch defekten Batterien erläutert.
The number of cars which use a battery for propulsion, like BEV (battery electric vehicle) or PHEV (plug-in hybrid electric vehicle), is increasing. Following, the probability of these car types being involved in car accidents will increase. In a worst-case accident scenario, the installed batteries could go under thermal runaway (TR). A TR could be initiated by various causes, e.g., high temperatures from outside, mechanical damage of the cells/modules/batteries or internal and external short circuits. During such an event, large amounts of heat and toxic and/or flammable gases are released. This poses a great hazard to people and property in the immediate vicinity. The paper describes a large-scale test series on the lithium-ion battery TR consequences of automobile cells and modules up to E = 6.85 kWh. Near field temperatures of ΔT > 800°C in a distance of l = 2 m were measured. During an overcharge test, fragment throwing distances of l > 30 m were detected. Subsequent gas explosions of the released gases were documented. Hydrogen fluoride (HF) was measured in all tests, from cell to module. The highest measured concentration was cHF = 76 ppm, which is significantly higher than the 30-min-level for AEGL 2 (acute exposure guideline level 2). Based on the experimentally determined consequences, concrete measures for the accident analysis are subsequently drawn.
Every technical system has a failure rate, including a lithium-ion battery. To minimize the effects in the event of a thermal runaway, it is necessary to know what consequences to expect. In the talk, current results from tests on the thermal runaway behaviour of lithium-ion batteries will be presented and conclusions drawn for the handling of those.
Immer wieder kommt es zu Explosionen und Bränden bei Unfällen mit Kraftfahrzeugen mit alternativen Antrieben (CNG, LPG etc.). Anhand einer detaillierten Recherche wurden Beispielunfälle selektiert und klassifiziert. Weiterhin wurde eine statistische Analyse aus Daten des Kraftfahrtbundesamt und der Unfalldatenbank GIDAS durchgeführt.
In einem Unfallszenario mit einem KFZ mit alternativen Antrieben (LPG, CNG etc.) kann es zu einem Austritt des Kraftstoffs kommen. Im Gemisch mit Luft kann sich so eine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Mit einer wirksamen Zündquelle kommt es zu einer unverdämmten Gaswolkenexplosion. Für die Betrachtung der Auswirkungen einer solchen unverdämmten Gaswolkenexplosion werden Versuche mit nahezu freien Gaswolken durchgeführt. Im Vortrag wird der aktuelle Fortschritt im Aufbau für diese unverdämmten Gaswolkenexplosionen, bis zu einem Volumen von V = 8 m³ beschrieben.
Immer wieder kommt es bei Bränden zum Bersten von Propangasflaschen. Für Einsatzkräfte von Feuerwehr und Rettungsdienst stellt ein solches Behälterversagen eine erhebliche Gefährdung dar. Im Vortrag werden systematisch die Auswirkungen im Versagensfall dargestellt und Rückschlüsse für die richtige Vorgehensweise von Einsatzkräften gezogen.
Commercial, off-the shelf propane cylinders are subjected to high safety regulations. Furthermore, those cylinders are equipped with safety devices like pressure relief valves (PRV).
Nevertheless, a failure of the container is possible in case of being exposed to an intensive fire. The result of this is severe hazard for users. rescue forces and infrastructure. Within the framework of a destructive test series, 15 identical propane cylinders have been exposed to an intensive fire in horizontal position. The cylinders were not equipped with a pressure relief device. Each cylinder was filled with a mass of m = 11 kg of liquid propane. Three different types of fire have been used (wood. petrol. propane). The experiments reveal the failure of all cylinders in a time period t < 155 s. The failure leading to a fragmentation into up to seven major parts with throwing distances of up to I = 262 m. In all trials, the temperature of the cylinder wall (three positions). of the liquid phase inside and of the surrounding fire (three positions) was recorded. Furthermore the inner cylinder pressure and the induced overpressure of the pressure wave after the failure were recorded. Overpressures in the close-up range (I= 5 m) of up top=0.27 bar were recorded. All tests were documented by video from several positions (general view, close-up, high-speed 5000 fps). This test series creates the basis for further experimental studies in the field of alternative fuels for vehicles. The aim of this test series is to assess and analyse the consequences of the failure of gas vessels (for LPG. CNG, CGH2) in the aftermath of severe incidents.
Immer wieder werden Feuerwehren bei Einsätzen mit brandbeaufschlagten Propan- und Acetylenflaschen konfroniert. Im Falle eines Behälterversagens stellen diese eine enorme Gefährdung für die Einsatzkräfte dar. Die BAM beschäftigt sich seit vielen Jahren mit den Auswirkungen im Falle eines solchen Behälterversagens. Der Beitrag stellt die Arbeit der BAM auf diesem Gebiet vor und zeigt verschiedene Handlungsoptionen auf, um das Risiko für die Einsatzkräfte zu verrringern. Weiterhin werden zwei Merkblätter zu brandbeaufschlagten Druckgasbehältern vorgestellt, welche zusammen mit der DGUV im Jahr 2018 herausgegeben werden.
Immer wieder werden Feuerwehren bei Einsätzen mit brandbeaufschlagten Acetylenflaschen konfrontiert. Im Falle eines Behälterversagens stellen diese eine enorme Gefährdung für die Einsatzkräfte dar. Die BAM beschäftigt sich seit vielen Jahren mit den Auswirkungen im Falle eines solchen Behälterversagens. Der Beitrag stellt die Arbeit der BAM auf diesem Gebiet vor und zeigt verschiedene Handlungsoptionen auf, um das Risiko für die Einsatzkräfte zu verrringern. Weiterhin wird ein Merkblatt zu brandbeaufschlagten Acetylenflaschen vorgestellt, welche zusammen mit der DGUV im Jahr 2018 herausgegeben werden.
In einer Großversuchsserie wurden auf dem BAM-TTS 15 11-kg-Propangasflschen ohne Sicherheitseinrichtung mit drei verschiedenen Methoden (Holz, Benzinpool, Gas) unterfeuert. Der Vortrag präsentiert die dokumentierten Auswirkungen (z. B. Fragementierung, Überdruck), die Art des Versagens sowie den Behälterzustand zum Zeitpunkt des Versagens.
Es wurden insgesamt 57 Einzelversuche zum Versagen von Druckgasbehältern durchgeführt. Untersucht wurden dabei 11-kg-Propangasflaschen, PKW-Radmuldentanks für LPG- sowie CNG-Tanks vom Typ III (Compositetanks mit Aluminiumliner) und Typ IV (Compositetanks mit Polymerliner). Mit 18 hydraulischen Berstversuchen wurde das Versagensverhalten unter kalten Bedingungen charakterisiert. In 39 Unterfeuerungsversuchen mit den gefüllten LPG- und CNG-Tanks, davon 36 mit Tanks ohne Sicherheitseinrichtung, wurde das Behälterversagen durch Brandbeaufschlagung untersucht. Neben verschiedenen Behältermanteltemperaturen und dem Behälterinnendruck wurde auch die Temperatur des gespeicherten Mediums dokumentiert. Dadurch war es möglich, genau zu dokumentieren, unter welchen Bedingungen und bei welchem Zustand der Behälter versagt hat. In einem Großteil der Unterfeuerungsversuche mit Behältern ohne Sicherheitseinrichtungen kam es zur Bildung eines Feuerballs, einer massiven Druck- und Temperaturwirkung auf den Nahbereich sowie einer Vielzahl von Fragmenten im Nah- und Fernbereich. In einer Entfernung von l = 7 m wurden Überdrücke von bis zu p = 0,41 bar gemessen. In 30 Unterfeuerungsversuchen kam es zur Fragmentierung des Behälters. Dabei konnten 159 Fragmente mit Wurfweite und Masse dokumentiert werden. Die dabei maximal festgestellte Wurfweite eines Fragments lag bei l = 311 m.
Immer wieder kommt es bei Bränden zum Bersten von Propan- und Acetylenflaschen. Im Falle eines Behälterversagens stellen diese eine enorme Gefährdung für die Einsatzkräfte dar. Die BAM beschäftigt sich seit vielen Jahren mit den Auswirkungen im Falle eines solchen Behälterversagens. Der erste Teil des Beitrages stellt die Arbeit der BAM auf diesem Gebiet vor und zeigt verschiedene Handlungsoptionen auf, um das Risiko für Einsatzkräfte zu verringern. Im zweiten Teil des Beitrages werden die aktuellen Aufgaben und bisherigen Aktivitäten zur Sicherheit von Lithiumbatterien vorgestellt. Weiterhin werden die Versuchsmöglichkeiten auf dem BAM TTS und die derzeit im Aufbau befindlichen messtechnischen Systeme zur Quantifizierung der Auswirkungen beim Versagen von Lithiumbatterien dargestellt.
Die Sicherheit von Lithiumbatterien ist ein entscheidender Punkt beim Ausbau der Elektromobilität. Der Beitrag stellt zunächst sehr allgemein die Grundlagen von Lithiumbatterien als Energiespeicher dar sowie die Gefahren, welche von diesen ausgehen können. Weiterhin wird der Beitrag der BAM zur Sicherheit von Lithiumbatterien, sowohl im experimentellen Bereich als auch bei der Regelwerksentwicklung, vorgestellt.
Again and again in case of a fire a bursting of acetylene cylinders occure. In the case of such a cylinder failure, these represent an enormous threat to fire and rescue services. BAM has been dealing for many years with the effects of acetylene cylinder failure. The presentation introduces BAM's experimental work in this area and outlines various options for action to reduce the risk for fire and rescue services. In the beginning BAM as well as the experimental possibilities at the BAM TTS are presented.