Lithium

Von Ash-har Quraishi, Aparna Zalani, Ryan Beard, Dilcia Mercedes

Aktualisiert am: 15. August 2023 / 8:30 Uhr / CBS News

Die wiederaufladbaren Batterien, die alltägliche Gegenstände wie E-Bikes, Roller und Elektroautos antreiben, können eine gefährliche neue Bedrohung für Feuerwehrleute darstellen. Sie brennen heißer und länger – und viele Feuerwehren sind möglicherweise nicht darauf vorbereitet.

Im Juni wurden vier Menschen getötet und zwei weitere schwer verletzt, nachdem eine Lithium-Ionen-Batterie defekt war und in einem E-Bike-Laden im ersten Stock in New York einen Brand auslöste. Nach Angaben der Feuerwehr breitete sich das Feuer schnell auf die Wohnungen über dem Laden aus.

Es ist kein Einzelfall. Durch wiederaufladbare Batterien, darunter auch Lithium-Ionen-Batterien, verursachte Brände nehmen in Großstädten wie New York und San Francisco stetig zu. Seit mindestens 2019 haben die Feuerwehren in den beiden Städten nach eigenen Angaben auf insgesamt mindestens 669 Vorfälle reagiert.

Im vergangenen Jahr gab es in New York City mehr als 200 Brände, die auf Lithium-Ionen-Batterien zurückzuführen waren. Seit 2019 verzeichnete die Stadt 326 Verletzte im Zusammenhang mit Bränden dieser Art, während San Francisco im gleichen Zeitraum 7 Verletzte verzeichnete.

Diese Brände können auch erhebliche Sachschäden verursachen. Im Jahr 2022 verursachten die meisten Brände im Zusammenhang mit wiederaufladbaren Batterien in New York strukturelle Schäden. In San Francisco verursachte etwa ein Drittel strukturelle Schäden.

Experten sagen, dass ein Großteil des Problems auf nicht regulierte Aftermarket-Ladegeräte zurückzuführen ist, die nicht zertifiziert werden müssen. In einigen Fällen wurden angeschlossene Produkte überladen, was zu Fehlfunktionen, Überhitzung und Verbrennung der Batterien führte.

Als Reaktion auf den tödlichen Brand in einem E-Bike-Laden in New York verabschiedete der New Yorker Stadtrat mehrere Gesetzesentwürfe zur Verbesserung des Brandschutzes. Die Gesetzesentwürfe würden den Verkauf, das Leasing oder die Vermietung von motorisierten Mobilitätsgeräten und Speicherbatterien einschränken, die nicht den von Underwriters Laboratories festgelegten Sicherheitsstandards entsprechen.

Auf nationaler Ebene führte Senatorin Kirsten Gillibrand das Gesetz zur Festlegung von Verbraucherstandards für Lithium-Ionen-Batterien ein, das Standards für wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien festlegen und landesweite Verbraucherrichtlinien festlegen würde, um Menschen und Einsatzkräfte vor durch Batterien verursachten Bränden zu schützen.

Lithium-Ionen-Akkus bestehen aus einer Gruppe von Zellen in einem Batteriefach und enthalten einen brennbaren flüssigen Elektrolyten. Je mehr Strom benötigt wird, desto höher ist die Anzahl der Zellen – Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge verfügen beispielsweise über etwa 1.000 Mal mehr Zellen als ein E-Bike.

Mit zunehmender Zellenzahl und energiereicheren Batterien steigt das Risiko eines Ausfalls.

Es ist schwierig, konkrete Zahlen zu Bränden in Elektrofahrzeugen zu ermitteln. Das von den Feuerwehren verwendete National Fire Incident Reporting System (NFIRS) hat in der Vergangenheit die Brände von Benzinautos nicht von Bränden von Elektrofahrzeugen getrennt. Derzeit gelten Brände von Elektrofahrzeugen immer noch als seltene Ereignisse, da sie nur etwa 1–2 % der Fahrzeuge auf der Straße ausmachen.

Experten warnen, dass diese Zahlen wahrscheinlich steigen werden, da mehr Fahrzeuge mit Lithium-Ionen-Antrieb auf die Straße kommen. Im vergangenen Jahr wurden in den USA fast dreieinhalb Millionen Elektro- und Plug-in-Hybridfahrzeuge zugelassen – das sind etwa sechsmal mehr als im Jahr 2016.

Die US-Feuerwehrbehörde, die sich mit Ausbildung, Forschung und Daten befasst, leitet die Bemühungen zur Entwicklung und Einführung einer neuen Datenplattform namens National Emergency Response Information System (NERIS). Die US-Feuerverwalterin Dr. Lori Moore-Merrell sagte, das neue System werde Daten in Echtzeit sammeln, um das Verständnis dieser Brände zu verbessern.

„Wir brauchen diese Lehren. Wir brauchen die Beweise für die Daten. Wir brauchen die Daten, um die Politik und die Regulierung zu informieren“, sagte sie. Das NERIS-System wird im Jahr 2024 betriebsbereit sein.

Ein Teil der Herausforderung für Feuerwehrleute besteht darin, dass diese Batterien unvorhersehbar sein können. Kommt es zu einem Ladeausfall, einer Reifenpanne oder einem Aufprall durch einen Unfall, können sich die Batterien entzünden und zu einem Phänomen namens „Thermal Runaway“ führen.

„Es handelt sich um eine chemische Reaktion, bei der die Hitze einer Zelle der Batterie die nächste Zelle entzündet“, sagte Andrew Klock, leitender Manager für Schulung und Ausbildung bei der National Fire Protection Association. „Wenn man darüber nachdenkt, ist es wie ein Haufen Streichhölzer, und wenn man eines anzündet und sie sich alle berühren, entzündet sich das nächste.“

Im Jahr 2017 prallte ein 2016er Tesla Model X SUV in Orange County, Kalifornien, in eine offene Garage und entzündete sich. Es dauerte zwei Stunden, bis die Feuerwehr den Gebäudebrand löschte. Doch nachdem sie den SUV in die Einfahrt gefahren hatten, entzündete sich die Batterie erneut und stabilisierte sich dann etwa 45 Minuten lang, bevor sie erneut entzündete. Zwei Stunden später, nachdem es auf einen Abschleppwagen geladen worden war, begann es zu rauchen und entzündete sich ein drittes Mal erneut. Es dauerte fast fünf Stunden, bis der Brand im Elektrofahrzeug vollständig gelöscht war.

Im Notfallleitfaden von Tesla für das Model Minuten bevor das Fahrzeug an Zweithelfer (z. B. Strafverfolgungsbehörden, Fahrzeugtransporter usw.) übergeben werden kann. Weiter heißt es: „Machen Sie die Zweithelfer immer darauf aufmerksam, dass die Gefahr einer Wiederzündung der Batterie besteht.“

Bei einem Vorfall im Jahr 2018 in Mountain View, Kalifornien, gaben die Behörden an, dass ein Tesla-Unfall dazu geführt habe, dass die Batterie des Fahrzeugs thermisch außer Kontrolle geraten sei. Fünf Tage, nachdem man angenommen hatte, dass es unter Kontrolle war, entzündete es sich erneut und verletzte zwei Feuerwehrleute und einen Abschleppwagenfahrer. Eine Woche nach dem Vorfall veröffentlichte Tesla in seinem Blog: „Tesla-Batteriepakete sind so konzipiert, dass sich im seltenen Fall eines Brandes dieser langsam ausbreitet, sodass die Insassen genügend Zeit haben, aus dem Auto auszusteigen.“

Eine weitere Gefahr für Ersthelfer besteht darin, dass thermisches Durchgehen nicht zu einem Brand führt, sondern ein Phänomen verursacht, das als „Ausgasung“ bekannt ist.

„Wenn es in einer Batterie zu einem thermischen Durchgehen kommt, wird sie extrem heiß. Dadurch werden die darin enthaltenen Chemikalien zersetzt und es können brennbare Gase entstehen“, sagte Adam Barowy, Forschungsingenieur am UL Fire Safety Research Institute. „Wenn sich dieses Gas nicht entzündet, kann es sich, sobald es aus der Batterie austritt, ansammeln und eine Explosionsgefahr entwickeln.“

Das geschah im April in Erie, Colorado. Die Feuerwehrleute von Mountain View reagierten auf Meldungen über einen Brand in einem Haus und stellten Rauch in der Nebengarage fest. Es kam von einem Jeep Wrangler 4XE-Hybridfahrzeug.

„Sie sahen keine Flammen. Das Problem dabei war, dass sich brennbare Gase in der Garage ansammelten und in das Haus eindrangen“, sagte Doug Saba, stellvertretender Feuerwehrmann der Mountain View Fire Rescue. „Das passiert oft bei Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, die ausfallen. Und sie fallen aus, weil entweder ein Herstellerfehler vorliegt oder etwas die Batterien beschädigt und das verursacht. Es könnte ein elektrischer Kurzschluss sein.“

Als sie Wasser darauf gossen, sprengte eine Explosion das Garagentor aus seinen Schienen, 9 Meter tief in den Hof. Das Video einer Polizeikörperkamera zeigt, wie die Tür den Kopf des Bataillonschefs, der draußen stand, knapp verfehlt.

„Zum Glück hatte er seine Schutzausrüstung an und das Garagentor hat tatsächlich seinen Helm beschädigt“, sagte Saba.

Drei Feuerwehrleute in der Garage wurden umgestürzt; keiner wurde ernsthaft verletzt.

„Es besteht also eine zweigleisige Gefahr. Es besteht Brandgefahr, die sich bei E-Bikes schnell entwickeln kann. Und es besteht die Möglichkeit einer Explosionsgefahr“, sagte Barowy.

„Alle drei Minuten brennt ein Auto mit Benzinmotor, darüber hört man nichts in den Nachrichten. Aber wenn heute ein Elektrofahrzeug Feuer fängt, nur ein oder zwei in diesem Land, dann hört man es in den Nachrichten.“ sagte Klock. „Sie sind also nicht gefährlicher als Benzinautos. Sie sind einfach anders. Und wenn man richtig trainiert ist, weiß man, dass man damit viel besser umgehen kann.“

In einer E-Mail an CBS News sagte ein Sprecher der Jeep-Muttergesellschaft Stellantis, dass das Unternehmen „die Sicherheit und das Wohlergehen unserer Kunden priorisiert und relevante Daten regelmäßig an Aufsichtsbehörden und andere Bedienstete des öffentlichen Interesses meldet“.

„Außerdem stellen wir der Ersthelfer-Community detaillierte Informationen zum Umgang mit unserem Portfolio an elektrifizierten Produkten zur Verfügung“, sagte der Sprecher. „Stellantis-Fahrzeuge sind so konzipiert und gebaut, dass sie alle geltenden Bundessicherheitsstandards für Kraftfahrzeuge erfüllen oder übertreffen.“

Forschung und Daten zur Brandschutzbereitschaft von Lithium-Ionen-Batterien werden gerade erst gesammelt. CBS News befragte landesweit zwei Dutzend der 50 größten Feuerwehren zu diesem Thema und stellte fest, dass nur etwa 38 % eine praktische Schulung zur Bekämpfung von Bränden bei Lithium-Ionen-Batterien absolviert hatten.

Ein Umfrageteilnehmer schrieb:

„Ich glaube nicht, dass wir sagen können, dass wir alles haben, was wir brauchen, um diese Vorfälle zu unterstützen. Die meisten der für diese Vorfälle verwendeten Geräte sind nicht vollständig überprüft und wir arbeiten immer noch daran, die besten Optionen zu ermitteln. Standardarbeitsanweisungen müssen überprüft werden.“ und abgeschlossen und diese Verfahren müssen konsistent sein und von den Feuerwehren gemeinsam genutzt werden.“

Ein anderer Umfrageteilnehmer schrieb:

„Dies ist ein sich ständig weiterentwickelndes Thema und da neue Technologien auf den Markt kommen, müssen wir weiterhin über aktuelle Trends auf dem Laufenden bleiben. Dies ist eine laufende Arbeit.“

„Die Prävalenz und das Auftreten von Bränden bei Hybrid-/Elektroautos und Lithium-Ionen-Batterien nehmen zu. … Brände von Lithium-Ionen-Batterien stellen eine ernsthafte Gefahr für die Öffentlichkeit und unsere Einsatzkräfte dar, und wir möchten sicherstellen, dass unser Personal darauf vorbereitet ist, diese Vorfälle einzudämmen.“ ."

„Ich würde hoffen, dass ungefähr die Hälfte der Feuerwehrleute in diesem Land eine Ausbildung absolviert haben. Aber ich gehe auch davon aus, dass vielleicht die Hälfte dies nicht getan hat. In den Vereinigten Staaten gibt es ungefähr 1,2 Millionen Feuerwehrleute. Es gibt also viele, die geschult werden müssen.“ „, sagte Andrew Klock von der NFPA.

Die Umfrage von CBS News weist auch darauf hin, dass es keinen Konsens darüber gibt, wie diese Brände am besten bekämpft werden können – und es gibt keine spezielle Behörde, die dafür verantwortlich ist, bewährte Vorgehensweisen und erforderliche Schulungen zu ermitteln.

„Im Vergleich zu Europa sind die Vereinigten Staaten beispielsweise in unserem Ansatz sehr fragmentiert“, sagte Thomas Barth, Forscher und Biomechanik-Ingenieur beim National Transportation Safety Board.

Im Jahr 2020 veröffentlichte das NTSB einen Bericht über die Sicherheitsrisiken für Einsatzkräfte durch Brände von Lithium-Ionen-Batterien und Elektrofahrzeugen. Damals gaben sie Empfehlungen für den Brandschutz und weitere Untersuchungen zu der in diesen Batterien verlorenen Energie, die zu einem thermischen Durchgehen führen kann.

„Mit der zunehmenden Verbreitung dieser Technologie in den gesamten Vereinigten Staaten gibt es noch mehr Aufklärung und noch mehr Arbeit zu tun“, sagte Barth.

Moore-Merrell stimmt zu, dass aufkommende Technologien und Innovationen die Fähigkeit von Sicherheitsorganisationen und Aufsichtsbehörden, mitzuhalten, übertreffen.

Sie sagt zwar, dass eine Regulierung erforderlich sei, glaubt aber auch, dass zunächst mehr Forschung betrieben werden müsse.

„Ich denke, wir müssen mehr Informationen und mehr Daten verstehen und haben. Sicherlich brauchen wir mehr Ergebnisforschung zu den tatsächlich auftretenden Vorfällen, bevor wir Politik und Regulierung beeinflussen können“, sagte sie. „Im Moment sind wir uns nicht einmal sicher, was wir regulieren sollen, weil wir nicht genug über die Vorfälle wissen, die sich ereignen.“

Auch wenn die Daten gerade erst gesammelt werden und die Forschung noch im Gange ist, gibt es eine Menge Schulungsmöglichkeiten – von Online-Modulen über Unterricht im Klassenzimmer bis hin zu praktischen Übungen vor Ort wird von zahlreichen staatlichen und privaten Agenturen alles angeboten.

„Dies ist sicherlich eine Gelegenheit für Autohersteller und General Motors, der Welt und den Gemeinden auf der ganzen Welt unser Engagement für die Bereitstellung sicherer Produkte zu demonstrieren“, sagte Joe McLaine, Stabsingenieur bei General Motors Global Product Safety and Systems Division .

Laut McLaine hat GM im vergangenen Jahr an mehr als 25 verschiedenen Standorten praktische Notfallschulungen für Elektrofahrzeuge durchgeführt und dabei über 5.000 Erst- und Zweithelfer erreicht.

„Wir gaben die Schulung in vierstündigen Sitzungen ab und ließen sie eine Schulungsbewertung ablegen. Und als sie diese Bewertung durchführten, erhielten sie ein Abschlusszertifikat“, sagte McLaine.

Chris Soda, ein erfahrener Feuerwehrmann der Chicago Fire Department, gründete sein eigenes Unternehmen, um Schulungen anzubieten. Junk Yard Dog Extrication Training bietet Feuerwehren, Polizeidienststellen und Abschleppunternehmen Kurse und praktische Schulungen zum Umgang mit Batteriebränden an.

„Die Taktiken, die wir bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor anwenden, lassen sich nicht wirklich auf die Batterien anwenden, die diese Elektrofahrzeuge leeren“, sagte Soda. „Uns fehlt die wissenschaftliche Grundlage, um uns genau zu sagen, was vor sich geht und wie wir diese Brände am besten bekämpfen können. Es ist eine Art Flickenteppich von Ideen darüber, was am besten funktioniert.“

Letzten Monat veranstalteten Soda und sein Team einen Schulungstag in Camden, Michigan, an dem etwa 83 Feuerwehrleute aus mehreren Abteilungen teilnahmen.

Izzy Maguffee, ein Feuerwehrmann und Rettungssanitäter aus dem benachbarten Byron Township, Michigan, nahm an der Schulung teil. Sie sagt, dass ihr als Kadettin zwar nur oberflächliche Anweisungen zum Verhalten von Lithium-Ionen-Batterien gegeben wurden, dies jedoch das erste Mal war, dass sie eine praktische Ausbildung erhielt.

„Vieles von dem, was sie lehren, ist im Grunde nur Wissen über die verschiedenen Batteriepositionen – damit wir sie löschen können. Wo man Wasser aufträgt und wie wir sie am besten löschen können, da sie so sind.“ „Es ist eine andere Tierart als unsere normalen Feuer“, sagte sie.

Neben den Unterrichtsaktivitäten lernte die Gruppe drei verschiedene Methoden zum Kippen von Fahrzeugen kennen, um Zugang zur Batterie zur Überwachung und Kühlung zu erhalten, sowie neue Bergungsmethoden.

„Hier gibt es kein Allheilmittel. Und es gibt nicht eine Lösung für jeden einzelnen Vorfall mit Elektrofahrzeugen. Deshalb versuchen wir, ihnen einen großen Werkzeugkasten an die Hand zu geben, damit sie sich darauf verlassen können, und manchmal können sie Techniken kombinieren und anpassen.“ sagte Soda.

Der Kurs behandelt auch schnelle Befreiungstechniken für Elektrofahrzeuge, wobei der Schwerpunkt auf den möglichen mechanischen Schäden liegt, die Batterien nach einem Zusammenstoß erleiden können, und auf der Frage, wie eingeklemmte Opfer schnell befreit werden können.

Eine Empfehlung des NTSB besteht darin, dass alle Automobilhersteller ihre Notfallleitfäden, sogenannte ERGs, für Ersthelfer standardisieren. Da nicht alle Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen gleich sind, können sich die Batterien an unterschiedlichen Orten befinden.

„Wir haben jedem von ihnen empfohlen, seinen Notfallleitfaden nach dem ISO-Standard (International Organization for Standardization) zu gestalten“, sagte Thomas Barth vom NTSB. „Es gibt nicht den Inhalt der Informationen vor. Aber es verfügt über standardisierte Formate, Farben und Layouts, sodass Notfallhelfer, wenn sie Feuer haben, genau wissen, wohin sie gehen müssen.“

Feuerwehrleute verlassen sich auf diese Handbücher der einzelnen Hersteller, um herauszufinden, was zu tun ist, wenn sie auf einen Brand in einem Elektrofahrzeug reagieren. Derzeit gibt es etwa 300 separate Notfallleitfäden.

Die NFPA unterhält eine Sammlung dieser Leitfäden auf ihrer Website. Es sind auch Bücher im Taschenformat erhältlich.

„Es gibt keine zentrale Verteilung dieser Reaktionsleitfäden, während es in Europa eine staatliche Anforderung ist, über eine Telefon-App zu verfügen. In den Vereinigten Staaten gibt es diese jedoch nicht. Es handelt sich eher um eine Ad-hoc-Sammlung“, sagte Barth.

Aus diesem Grund haben Phil Scarfi, ein New Yorker Feuerwehrmann, und sein Kollege Scott Saal, der fast 40 Jahre Erfahrung in der Autounfallbranche hat, beschlossen, dass es hier in den USA eine App dafür geben sollte

„Es heißt Electric Vehicle Rescue App und enthält alle Rettungsleitfäden für Notfälle, die ERGs, an einem Ort“, sagte Saal.

Scarfi sagt, er habe festgestellt, dass Ersthelfer Schwierigkeiten hatten, herauszufinden, wo sich die Batterie einzelner Marken und Modelle von Elektro- und Hybridfahrzeugen befand – wichtige Details, wenn jede Sekunde zählt.

„Sie tauchten an allen möglichen Stellen auf, nicht wie üblich unter der vorderen Motorhaube. Manchmal waren sie hinten, unter dem Beifahrersitz, überall. Daher hat es für viele Ersthelfer etwas Zeit gekostet.“ Finden Sie heraus, wo sich diese Batteriestandorte befanden. Das war also die Hauptgrundlage der App: Bereitstellung einer Anwendung, mit der Benutzer auf diese Batteriestandorte verweisen können“, sagte Scarfi.

Bisher wurde die App mehr als 65.000 Mal heruntergeladen und wird in fast allen Bundesstaaten der USA und Kanadas verwendet. Über ihre gemeinnützige Organisation arbeiten Scarfi und Saal mit den Herstellern zusammen, um sicherzustellen, dass die neuesten ERGs in die App übertragen werden, um eine leicht zugängliche und aktualisierte Informationsquelle für Ersthelfer zu schaffen.

„Es ist von entscheidender Bedeutung, dass wir all diese Informationen bereitstellen, so viele Informationen wie möglich, damit wir sowohl die Sicherheit der Ersthelfer als auch die der Insassen dieser Fahrzeuge schützen, während die Ersthelfer um sie herum arbeiten“, sagte Scarfi.

GM arbeitet außerdem an einer neuen Konzept-App für ERGs. Diese App würde Ersthelfern einen 3D-Schema des Fahrzeugs liefern, bevor sie am Einsatzort eintreffen.

„Ein Informationsschub – 3D-Darstellung des Fahrzeugs mit Überlagerungen dieses Fahrzeugs, um die Struktur des hochfesten Stahls zu zeigen, wo sich die Airbags oder die zusätzlichen Rückhaltesysteme befinden, wo sich die Niederspannungs- oder Hochspannungs-Trennpunkte in diesem Fahrzeug befinden könnten, usw sowie überlagerte Informationen von OnStar oder andere Telematikinformationen, die direkt an Ersthelfer weitergeleitet werden könnten“, sagte McLaine. „Wir wollen, dass dies vorgeschrieben wird.“

Tesla, einer der Autohersteller, die Lithium-Ionen-Batterien verwenden, antwortete nicht auf Anfragen nach Kommentaren zu dieser Geschichte, aber ein Umfrageteilnehmer sagte, dass das Unternehmen seiner Abteilung Schulungen angeboten habe.

Auf die Frage nach Batteriebränden in Elektrofahrzeugen schrieb Ford in einer Erklärung: „Wir haben eine lange Geschichte der engen Zusammenarbeit mit Rettungskräften und Ersthelfern in Fragen der Fahrzeugsicherheit und das setzt sich auch fort, wenn wir in die Ära der Elektrofahrzeuge eintreten. Wir evaluieren weitere Möglichkeiten, um zu helfen.“ Informieren Sie sich über dieses wichtige Thema. Notfallleitfäden (die der Empfehlung des NTSB folgen, das ISO-Format zu verwenden) sind für alle unsere Ford-Elektrofahrzeuge verfügbar.“

In der Zwischenzeit sagen Feuerwehrleute wie Chris Soda, dass sie es kaum erwarten können, bis alle Forschungsarbeiten und Best Practices etabliert sind.

„Die Autos sind heute hier draußen, und wir haben keine Zeit, darauf zu warten, dass die Technologie aufholt, um sicherzustellen, dass wir sicher arbeiten können.“

Erstveröffentlichung am 15. August 2023 / 8:10 Uhr

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