Als Besitzer und Nutzer eines E-Scooters ist es wichtig, dass man die Gefahren des Fahrzeugs kennt und mit ihnen umgehen kann. Der Brand eines E-Scooters ist zwar ein seltenes Ereignis, kann jedoch verheerende Auswirkungen haben.
In diesem Artikel wird erklärt, welche Bauteile brennen können und wieso ein Akku sich entzünden kann. Außerdem geben wir Tipps, was du bei einem Brand tun solltest und noch wichtiger: wie du ihn verhindern kannst.
Welche E-Scooter Teile sind brennbar und warum?
Ein E-Scooter besteht aus einer Vielzahl von Teilen mit unterschiedlichsten Funktionen. Dabei kommen für jeden Einsatzzweck verschiedene Materialien zur Anwendung, die die jeweilige Aufgabe am besten bewältigen. Neben strukturellen Einzelteilen gibt es dabei auch eine große Zahl von stromführenden Komponenten.
Grundsätzlich gilt, dass fast jedes Material in einem E-Scooter ab einer bestimmten Temperatur brandfördernd ist. Bei allen energielosen Teilen muss dabei die Wärme von außen zugeführt werden, während alle stromführenden Bestandteile in der Lage sind bei Fehlfunktionen die erforderliche Hitze selbst zu erzeugen.
In folgender Liste haben wir die einzelnen Komponenten exemplarisch aufgeführt:
(mobil am besten im Querformat betrachten)
| Bauteil | Funktion | Material | Brennbarkeit |
|---|---|---|---|
| Reifen | Bodenreibung | Gummi | ja (ab 170°C) |
| Bremsen | Energieaufnahme | Metall, Halbmetall, Graphit u.a. | nein (oder sehr hohe Temperatur) |
| Fahrgestell | Stabilität | Leichtmetall (Aluminium) | nein (schmilzt ab 660°C) |
| Kabelbäume | Energiezufuhr, Datenweitergabe | Kupfer, Gummiisolierung | Kupfer: nein (schmilzt ab 1084°C) |
| Elektronische Bauteile | Steuergerät, Fahrcomputer, Licht | verschiedene Metalle | nein (schmilzt bei hohen Temperaturen) |
| Batterie | Energiespeicherung | Lithium-Ionen, Lithium-Polymere, Hartplastik | ja (thermisches Durchgehen ab 150°C) |
| Anbauteile | Getränkehalter, Klingel, Trittbrett, Verbindungsteile | Hartplastik, teilweise Metalle | Plastik: ja (ab ca. 300°C) |
Insbesondere die Bauteile der Stromversorgung wie die Batterie sind hierbei betroffen, da sie ein hohes Maß an Energie aufnehmen und abgeben müssen. Dadurch entsteht Wärme, die bei einem Fehler ein Feuer verursachen kann.
E-Scooter Batterie: Darum brennt sie
In E-Scootern werden ausschließlich Lithium-Ionen Akkumulatoren eingebaut, da sie die größte Energiedichte liefern und somit vergleichsweise klein sein können. Die Batterieeinheit besteht dabei aus mehreren einzelnen Zellen, die alle den gleichen Aufbau besitzen:
Aufbau Lithium-Akkumulator
Im Inneren jeder Zelle befinden sich zwei elektrische Kontaktstellen, die auch Elektroden genannt werden (positiv = Kathode, negativ = Anode).
Sie sind getrennt durch eine chemische Flüssigkeit (= Elektrolyt), die kein Wasser enthält und gut leitet.
Damit die Ladungsträger nicht ungehindert von einer Elektrode zur anderen springen, was einen Kurzschluss verursachen würde, sind sie durch eine dünne Schicht (= Separator) voneinander getrennt. Dieser Separator ist dennoch durchlässig für die Lithium-Ionen.
Vereinfachte Funktionsweise eines Lithium-Akkumulators
Um Elektrizität zu verursachen müssen Elektronen (negativ geladene Energieträger) durch das entsprechende Bauteil (Lampe, Handy etc.) fließen.
In einem aufgeladenen Akku sind diese Elektronen im Material (meist Graphit) der Anode mit den dazugehörigen Lithium-Ionen gebunden.
Wird der Stromkreis zu einem Bauteil hergestellt gibt es eine externe Verbindung von der negativen Elektrode, über das Bauteil (unsere Lampe), zur positiven Elektrode.
Über diesen Weg fließen nun die Elektronen und verrichten ihre Arbeit in dem entsprechenden Bauteil (die Lampe leuchtet).
Gleichzeitig fließen die Lithium-Ionen innerhalb der Zelle von der negativen Elektrode zur positiven. Dabei durchschreiten sie den Separator.
An der positiven Elektrode angekommen werden die Elektronen und Lithium-Ionen wieder in der Elektrode gebunden.
Das Aufladen des Akkumulators erfolgt über den umgekehrten Weg. Durch das Anschließen an eine externe Spannungsquelle (= Ladegerät) entsteht ein gewisser Druck auf die Elektronen und Ionen. Sie trennen sich erneut und während die Ionen durch den Separator fließen werden die Elektronen über die Spannungsquelle zur negativen Elektrode verbracht.
Dort angekommen binden sie sich am Graphit und sind “aufgeladen und bereit” wieder zurückzufließen und ein wenig Arbeit zu verrichten.
Ursachen für einen Batterie-Brand
Überall wo Energie gespeichert ist (oder umgewandelt wird), kann sie sich auch entladen. Normalerweise geschieht dies auf dem beabsichtigten Weg.
Jedoch kann es bei Problemen dazu kommen, dass der normale Ablauf gestört wird und es zu einem thermischen Durchgehen oder einem Kurzschluss kommt. Hierbei ist der Weg der Elektronen gestört und es entstehen gefährliche Stromflüsse. Die Belastung kann so groß werden, dass die Zelle sich selbst zerstört und anfängt zu brennen.
In der Regel ist eine zu hohe Temperatur innerhalb einer Batteriezelle die Ursache für einen Akkubrand. Ab 70°C werden chemische Prozesse ausgelöst, die den Fluss der Ladungsträger zwischen den Elektroden beeinflusst und die Temperatur weiter erhöht. Ab 120° setzen erste Schäden an den Bauteilen ein. Ab 165°C ist die Überhitzung so groß, dass die Bauteile dem Druck nicht mehr standhalten können und sich schlagartig zersetzen.
Mögliche Ursachen können zellintern oder zellextern sein.
Bei Fehlern innerhalb der Batteriezellen kann ein fehlerhafter Separator (z.Bsp. durch einen Produktionsfehler) oder eine Verformung des Zellinneren dafür sorgen, dass hohe Ströme entstehen und somit eine Überhitzung einleiten.
Eine hohe Temperatur wiederum beschädigt auch weitere Zellen und sorgt somit für weitere Fehler und verschlimmert so die Überhitzung. Ab einer bestimmten Ausweitung des Problems ist dieser Vorgang nur schwer zu stoppen und es kommt zu einem “thermal runaway”.
Die Temperatur steigt immer weiter und immer schneller. Ein Brand oder sogar eine Explosion können in kürzester Zeit auftreten.
Außerdem ist es möglich, dass die Zellwand beschädigt ist. Dann tritt der Elektrolyt aus der Zelle aus und beschädigt Anschlüsse, Pole und umliegende Einheiten. Die Folge kann ebenfalls eine Überhitzung sein.
Bei externen Fehlern sind meistens Steuergeräte und Schutzsysteme betroffen, die ihre Aufgabe unzureichend erfüllen.
Handelsübliche Ladegeräte besitzen eine Schutzschaltung und verringern den Ladestrom bei steigender Sättigung, um eine Beschädigung und Überhitzung des Akkus zu verhindern.
Ist eine solche Steuereinheit defekt kann es zu einem übermäßigen Stromfluss in dem Akku kommen. Dies verursacht steigende Temperaturen und fördert so das thermische Durchgehen.
Übermäßige Hitze kann auch von außen auf den Akku einwirken und so die Temperatur im Innern erhöhen. Hierbei reicht es in der Regel nicht, dass der Akku in der Sonne liegen gelassen wird. Auch wenn dies nicht gesund für den Akku ist, dürften die normalen Schutzmechanismen ein thermisches Durchgehen verhindern.
Relevanter ist eine brennende Umgebung, in der sich der E-Scooter befindet. Das Feuer erhöht in kurzer Zeit die Temperatur im Zellkern und sorgt für das thermische Durchgehen.
Brand eines E-Scooter: Unterschätzte Gefahren
Das thermische Durchgehen eines E-Scooter Akkus ist ein sehr seltenes Ereignis. Es besteht daher häufig eine gefährliche Unkenntnis über die Situation und es kommt zu einer Unterschätzung des tatsächlichen Risikos.
Ein Lithium-Ionen Akku besteht in der Regel aus einer Vielzahl an einzelnen Akku-Zellen, die in einem Gehäuse miteinander verbunden sind.
Bei Erhöhung der Temperatur in einer Zelle kommt es zu einer Ausdehnung der Einheit durch den Druck innerhalb des Materials. Wird eine kritische Überhitzung überschritten kann eine plötzliche Reaktion erfolgen, bei der schlagartig giftige Gase austreten und sich entzünden.
Diese unkontrollierte Explosion wirkt sich auf die umliegenden (bisher intakten) Zellen aus, die dann ebenfalls ein thermisches Durchgehen erfahren.
Es entsteht ein gefährlicher Kreislauf, der geprägt ist durch wiederkehrende plötzliche Entladungen und Ausbrüche von Gasen.
In folgendem Video kann man sehen, dass bei einem E-Scooter Brand kein ausreichender Abstand eingehalten wird, obwohl permanent weitere thermische Reaktionen erfolgen.
Dabei gibt es zahlreiche Gefahren, die ein solches Ereignis verursacht.
- Giftige Gase
Der Elektrolyt ist eine toxische Flüssigkeit, die bei hohen Temperaturen beginnt auszugasen und den Druck innerhalb der Zelle erhöht bis der Zellmantel nicht mehr standhalten kann und plötzlich nachgibt. Dabei entweichen die Gase schlagartig und entzünden sich. - Umherfliegende Bauteile
Das thermische Durchgehen eines Akku-Blocks ist geprägt durch Kettenreaktionen und wiederkehrende Explosionen, deren Verlauf nicht vorhersehbar ist. Die plötzliche Entladung zerstört umliegende Bauteile und schleudert sie in die Umgebung.
Dort können sie durch ihre hohe Geschwindigkeit Verletzungen verursachen. Außerdem sind diese Teile meist stark erhitzt und können Verbrennungen hervorrufen.
Auch die Entzündung weiterer Gegenstände ist eine nicht zu unterschätzende Gefahr. - Unkontrollierte Flammen
Die wohl eher offensichtliche Gefahr entsteht durch das Feuer an sich und seine abgestrahlte Hitze. Was für jeden Brand gilt ist bei einem e-Scooter in Flammen jedoch besonders gefährlich, da Stichflammen zu jeder Zeit und in jede Richtung austreten können.
Die plötzliche Entzündung die den Prozess einleitet, besitzt dabei einen gewissen zeitlichen Vorlauf. Die Temperatur im Innern der defekten Zelle muss zunächst ausreichend ansteigen, bis die Kettenreaktion startet.
Die Anzeichen für eine Überhitzung sind dabei nur schwer zu erkennen. Insbesondere bei Akkus in einem Gehäuse und hinter Verkleidungen fällt das typische Aufblähen der Batterie nur sehr spät oder gar nicht auf.
Außerdem wird das Aufladen meist nicht persönlich überwacht. Der e-Scooter wird im Keller oder in der Garage angeschlossen und eine Überhitzung über mehrere Stunden nicht wahrgenommen.
Ein thermisches Durchgehen entwickelt sich über längere Zeit und wird erst spät wahrgenommen.
Würde beim Anschließen direkt eine Reaktion (wie zum Beispiel bei einem Kurzschluss) sichtbar sein, könnten schneller Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
Ohne diese Sofortreaktion bleibt die Entzündung häufig unentdeckt. Dies stellt die größte Gefahr eines E-Scooter Brands dar.
Brennender E-Scooter: Löschen oder Warten?
Kommt es tatsächlich zu einem Brand eines e-Scooters ist der richtige Umgang wichtig, um weitere Schäden oder sogar Verletzungen zu verhindern.
Ein brennender Lithium-Ionen-Akku ist schwer zu beherrschen und in vielen Fällen kaum zu Löschen.
Bei einzelligen Akkumulatoren ist das thermische Durchgehen, sobald es einmal in einer Flamme mündet, ein sehr kurzes Ereignis. Der Akku zerlegt sich und die Gase werden entzündet. Ein solches Feuer dauert meist nur wenige Sekunden und klingt dann schnell ab.
Es ist in der Praxis nicht löschbar, da in der kurzen Zeit kein Löschmittel schnell genug zur Verfügung steht.
Die einzige Möglichkeit ein solches Feuer zu bekämpfen ist ein frühzeitiges Abkühlen bevor die Entzündung entsteht. Ein sich langsam aufblähender Akku sollte von der Stromquelle getrennt und aktiv gekühlt werden.
Die häufigeren mehrzelligen Akkupacks zeichnen sich durch die Kettenreaktion aus, die nach und nach die Einzelzellen zur Überhitzung und Explosion bringt.
Hier ist das Ziel die Weitergabe der Hitze zu verhindern und so die noch nicht betroffenen Zellen zu schützen. Dadurch kann der Brand unterbunden und das weitere thermische Durchgehen verhindert werden.
Eine solche Kühlung stellt sich jedoch häufig als schwierig dar, denn das Kühlmittel muss unmittelbar an die Zellen gelangen. Die Akkupacks sind in der Regel durch ein Gehäuse geschützt und nur schwer zugänglich.
Wasser, Schaum & Co. erreichen und kühlen zwar das Gehäuse, gelangen jedoch kaum an die eigentlichen Überhitzungen. Deshalb kann selbst bei kompletter Bedeckung mit Löschschaum die Kettenreaktion meist nicht unterbunden werden.
An dieser Stelle (eines sehr umfangreichen Videos) sieht man den Löschversuch mit Schaum, nachdem das Gehäuse dem Druck nicht mehr standhalten konnte:
Das Löschen eines e-Scooters ist sehr schwer und mit einfachen Mitteln kaum erreichbar.
Außerdem hängt der Löscherfolg stark von dem jeweiligen Akkutypen, sowie dem bisherigen Brandverlauf ab. Es ist nicht möglich eine pauschale Aussage über die Löschfähigkeit zu stellen.
Für die allgemeine Behandlung von e-Scooter Bränden gelten daher folgende Regeln:
- Sichere Distanz
Die explosionsartigen Reaktionen münden in unvorhersehbare Stichflammen und umherfliegende Teile. Ein sicherer Abstand zu einem e-Scooter Brand muss daher immer eingehalten werden (auch, wenn das Feuer überschaubar wirkt). - Lüften
Handelt es sich um einen Brand im Innenraum, sollten die Fenster und Türen geöffnet werden, um den Abzug der giftigen Gase zu gewährleisten. Es ist nicht möglich einen Lithium-Akku-Brand durch geschlossene Zuluft zu löschen, da der Sauerstoffentzug nicht ausreicht, - Stromquelle trennen
Sollte sich der e-Scooter an einer Stromquelle befinden (an der Ladestation), sollte die Verbindung getrennt werden. Dabei sollte der Schritt aus sicherer Entfernung erfolgen (Sicherung am Schaltkasten ziehen) und nicht direkt am Gerät! - Kühlen
Die aktive Bekämpfung des Feuers muss darauf ausgelegt sein, das thermische Durchgehen durch Abkühlung der einzelnen Zellen zu unterbrechen. Hierzu ist grundsätzlich jedes Löschmittel (außer CO2 und Pulver) einsetzbar. Auf Grund der elektrischen Ladung sollte auf Wasser verzichtet werden.
Löschschaum stellt die am besten geeignete Form dar, weil dieser sich auf den kompletten Block legt und Flammen reduziert. Die Kühlung kann dabei ausreichen, um das thermische Durchgehen zu unterbinden. Hierfür gibt es jedoch keine Garantie (siehe obiges Video). - Löschdecke
Die Bedeckung des brennenden Akkus mit einer Löschdecke löscht den Brand in der Regel nicht, da die Trennung der Sauerstoffzufuhr nicht ausreicht. Sie kann jedoch eingesetzt werden, um die Gefahren des Brands zu reduzieren (unkontrollierbare Stichflammen, umherfliegende heiße Bauteile). - Feuerwehr
Sobald der Brand im Innenraum oder einer nicht abgesicherten Umgebung stattfindet (also nahezu immer), sollte unmittelbar die Feuerwehr alarmiert werden. Diese besitzt ausreichend Erfahrung und ideale Löschmittel, um den Brand zu kontrollieren.
Bis zum Eintreffen von professionellen Löschkräften gilt eine einfache Regel:
Personen vor Sachen
Ein Feuer sollte niemals auf Kosten von Menschen bekämpft werden. Dies gilt sowohl für die unmittelbar Betroffenen, als auch für die Löschenden.
Lieber den E-Scooter nicht versuchen zu löschen, als eine Rauchgasvergiftung bekommen.
Checkliste: E-Scooter Brand verhindern
Der Brand eines E-Scooters ist meist auf einen technischen Fehler des Akkus zurückzuführen. Ein mangelhaftes Bauteil oder nicht funktionierende Schutzschaltung sind dabei nur schwer zu entdecken. Einen Brand zu verhindern ist daher nicht leicht, dennoch kann mit ein paar Maßnahmen das Risiko reduziert werden:
- E-Scooter zum Parken ausschalten
Die stromführenden Teile sollten bei Nichtbenutzung vom Stromkreis getrennt werden, sobald man sich nicht mehr in der unmittelbaren Nähe befindet. Hierzu kann der E-Scooter einfach ausgeschaltet, oder (noch besser) der entnehmbare Akku entfernt werden.
Die Abschaltung erfolgt bei den meisten Scootern über die “auto-off”-Funktion. Diese kann jedoch einige Minuten verzögert sein. Ein manuelles Abschalten ist also sinnvoll. - Kein unbeaufsichtigtes Laden
Der schleichende Temperaturanstieg führt dazu, dass eine Überhitzung erst spät erkannt wird. Dies birgt insbesondere bei unbeaufsichtigten E-Scootern eine Gefahr. Das Aufladen sollte daher in einer geschützten Umgebung (im Freien) oder unter Aufsicht geschehen.
Ein Laden im Keller oder der Garage über Nacht ist nicht geeignet! - Kein Überlasten der Stromführung, kein Mehrfachladen
Jeder Akkumulator besitzt eine Schutzelektronik die eine Über- und Unterladung verhindern soll. Dies darf niemals für ein “schnelleres Aufladen” umgangen werden. Außerdem sollten die stromführenden Kabel keine zu hohe Last erfahren (kein Laden von 5 Scootern an einer Steckdose). - Beschädigungen ernst nehmen
E-Scootern sind Gebrauchsgegenstände die dich von A nach B bringen. Dabei werden sie Umwelteinflüssen ausgesetzt und auch mechanisch beansprucht. Stürze, Bodenkontakte und andere Fremdeinwirkungen können dazu führen, dass von außen zu viel Energie auf den Akku einwirkt und ihn beschädigt.
Dabei ist es auch möglich, dass eine Beschädigung im Innern entsteht, die von außen so nicht sichtbar ist. Bei größeren Einwirkungen solltest du stets skeptisch sein und im Zweifelsfall einen Fachmann den Akku überprüfen lassen. - Anzeichen für Überhitzung wahrnehmen
Das thermische Durchgehen ist ein Prozess, der sich meist über eine längere Zeit erstreckt und nicht plötzlich auftritt. Es ist sinnvoll seinen Akku zu beobachten und regelmäßig (per Hand) die Temperatur zu prüfen. Dies kann auch im länger dauernden Betrieb geschehen (an einer roten Ampel).
Gerade aber beim Laden unter Aufsicht gilt es ein Aufblähen und eine Überhitzung frühzeitig zu erkennen. So kannst du den Ladevorgang unterbrechen und den Akku kühlen.
Fazit: E-Scooter brennen selten, aber dann richtig
Ein E-Scooter Brand setzt in kurzer Zeit eine enorme Energie frei und ist nicht berechenbar. Giftige Gase treten aus und Stichflammen machen eine Annäherung unmöglich.
Das Unterbinden der thermischen Reaktion kann nur über eine Kühlung erfolgen, die in der Praxis jedoch kaum durchführbar ist.
Abstand halten, Personen und dann Sachen sichern. Die Stromquelle trennen und die Feuerwehr rufen sind die erforderlichen Maßnahmen.
Verhindern kann man einen solchen Brand nur durch aufmerksames Beobachten des Fahrzeugs. Insbesondere beim Laden.
Zum Glück ist eine solche thermische Reaktion jedoch selten und mit ein paar Vorsichtsmaßnahmen kann man auch mit sicherem Gefühl weiterhin E-Scooter fahren.
