Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher in der Second-Life-Anwendung

Im Zuge der Energiewende gibt es einen starken Wandel von fossilen zu erneuerbaren Energien. Das steigert die Bedeutung und Verwendung von dezentralen Energiespeichern. Durch sie soll eine bessere Homogenisierung des Stromnetzes oder auch eine Zwischenspeicherung von Energie erreicht werden. Second-Life-Batterien, welche im First Life (z. B. E-Mobility) durch Alterung nicht mehr die nötige Leistung erreichen, sind für dezentrale Energiespeicher eine vielversprechende Alternative. Hierbei gilt es, verschiedene Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen. Immer wieder steht dabei das thermische Durchgehen im Fokus. Dieses ist unter anderem durch die Freisetzung von großen Wärmemengen und toxischen sowie brennbaren Gasen gekennzeichnet. Im Projekt SEE-2L soll die Sicherheit von stationären elektrischen Energiespeichern untersucht werden, insbesondere die potenziellen Auswirkungen beim thermischen Durchgehen. Dafür wird auf dem BAM Testgelände Technische Sicherheit (BAM TTS) ein neuer Großversuchstand errichtet. Hier sollen elektrische Energiespeicher (EES) bis zu einem Energiegehalt von 500 kWh getestet werden.

Das Ziel des Projektes SEE-2L ist es, die Auswirkungen von EES in Second-Life-Anwendungen beim thermischen Durchgehen zu betrachten. Hierfür sollen gefährliche Zustände frühestmöglich erkannt werden. Für den Fall des thermischen Durchgehens soll das Brandverhalten von großen EES Systemen charakterisiert werden. Im Bereich des abwehrenden Brandschutzes dienen die Ergebnisse dazu, Löschstrategien für Einsatzkräfte von Feuerwehren und Hilfsorganisationen weiterzuentwickeln. Darüber hinaus sollen experimentelle Ergebnisse auch als Eingangsparameter für den vorbeugenden baulichen Brandschutz verwendet werden, z. B. für die brandschutztechnische Einordnung dezentraler Hausspeicher. Aber auch für den Bereich der Prozess- und Anlagensicherheit ist es wichtig, die maximalen Auswirkungen beim Versagen dieser Energiespeicher zu kennen und entsprechende Schutzmaßnahmen festzulegen.

Ein Schwerpunkt der Versuche liegt bei der In-situ-Analyse der Gasfreisetzung. Neben brennbaren Gasen sind auch toxische Bestandteile wie Kohlenmonoxid (CO) und Fluorwasserstoff (HF) typische Freisetzungsprodukte. Dafür soll u. a. ein System aus mehreren Diodenlaserspektrometern für HF aufgebaut werden. Es soll ermittelt werden, ob und wieviel HF beim thermischen Durchgehen freigesetzt wird. Zusätzlich werden weitere Freisetzungsgase wie CO und brennbare Kohlenwasserstoffe mittels FTIR (Fourier-Transform-Infrarotspektrometer) untersucht. Neben der Abgasmessung werden auch Massenabbrandraten, Temperaturen (bis 128 Kanäle) und Drücke gemessen.

Quelle: https://www.bam.de/Content/DE/Projekte/laufend/SEE-2L/see-2l.html (jüngster Zugriff: 13.06.2023)