Elektroautos : Wie Forscher Batteriebrände künftig im Keim ersticken wollen

Wenn E-Auto-Batterien brennen, sind sie schwer zu löschen. Ein südkoreanischer Autozulieferer hat deshalb den Feuerlöscher in die Batterie integriert. Ist das die Lösung?

WenigeWenige Themen polarisieren Fans und Gegner von Elektroautos so sehr, wie das Risiko von Batteriebränden und die Frage, wie sich die Akkus löschen lassen, wenn sie einmal in Flammen stehen. Wahlweise verweisen Befürworter und Kritiker der elektrischen Mobilität auf spektakuläre TikTok-Videos lodernder E-Mobile oder auf die Tatsache, dass auch klassisch benzin- oder dieselgetriebene „Verbrenner“ nur allzu oft brennen.

Tatsache ist, dass beide Antriebstechnologien viel Brandpotenzial bergen. Schließlich fahren Benziner oder Diesel genau deshalb, weil fortwährende Explosionen der Treibstoffe in den Zylindern die Kurbelwelle und schließlich die Antriebsachsen in Rotation versetzen. Welche Energie in den Treibstoffen steckt, ahnt, wer beim Grillen das plötzliche Auflodern von Brennspiritus betrachtet. Unbestritten ist aber auch, dass die Traktionsbatterien moderner E-Autos aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung mit ebenfalls beeindruckender Vehemenz abfackeln können, wenn sie einmal in Brand geraten sind.

Sie zu löschen sei zwar „unter Umständen etwas schwieriger als bei herkömmlich angetriebenen Fahrzeugen“, betont der Brandschutzexperte Peter Bachmeier. Dennoch sei die Arbeit für die Retter „nicht komplexer oder Gefahr bringender als etwa ein Brand eines gasbetriebenen Kfz“, erklärt der Leitende Branddirektor der Münchner Berufsfeuerwehr und Vorsitzende des Fachausschusses Vorbeugender Brand- und Gefahrenschutz der deutschen Feuerwehren in einer Stellungnahme des Deutschen Feuerwehrverbandes. „Die bisher bekannten Brandereignisse [von E-Autos] lassen nicht erkennen, dass sich das Risiko im Vergleich zu den [bei Verbrennerfahrzeugen] ohnehin vorhandenen Gefahren erheblich erhöht“, urteilt der Experte, der in der Brandschutzszene als einer der besten Kenner der Materie gilt.

E-Autos haben statistisch keine höhere Brandgefahr als Diesel oder Benziner

Gesamtverband der Versicherer

„Der Mythos, E-Autos würden häufiger brennen als Benziner oder Dieselfahrzeuge, hält sich hartnäckig. Doch das ist schlichtweg falsch“, betont auch Dagmar Fehler, Sprecherin des Berliner Mobilitäts- und Energiedienstleisters Now. So ergab eine Umfrage im Auftrag des Versicherers DEVK, dass 35 Prozent der Befragten Elektroautos in Bezug auf die Brandgefahr für mit Abstand am gefährlichsten halten; Benziner halten nur zehn Prozent für gefährlich, bei Dieseln sind es gar nur vier Prozent.

Die Realität: „E-Pkw mit Batterieantrieb brennen laut Daten aus Norwegen, Großbritannien und den USA nicht häufiger als konventionell angetriebene Pkw“, konstatiert die Co-Geschäftsführerin der beim Bundesverkehrsministerium angesiedelten Gesellschaft. Eine Aussage, die auch der Gesamtverband der Versicherer Ende 2024 mit Blick auf die Schadensstatistik des Vorjahres bestätigte: „Aktuelle Untersuchungen belegen, dass E-Autos statistisch gesehen keine höhere Brandgefahr haben als ihre benzin- oder dieselbetriebenen Pendants.“

Schneller schlau: Diese Begriffe müssen E-Auto-Fahrer kennen

Von A wie Akku bis C wie Chademo

Akkumulator: Ein wiederaufladbarer Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis. Im engeren Sinne ist mit Akkumulator beziehungsweise Akku lediglich eine einzelne Speicherzelle gemeint, allgemeinsprachlich werden aber auch die zusammengeschalteten Speicherelemente wie sie im E-Auto vorkommen als „Akku“ bezeichnet. In vielen Fällen wird der Begriffe „Batterie“ heute synonym verwendet, lediglich, wenn speziell die Wiederaufladbarkeit betont werden soll, empfiehlt sich das präzisere „Akku“.Ampere: Das ist die Einheit der elektrischen Stromstärke (A). Stellt man sich den Stromfluss analog als Fließen von Wasser durch ein Rohr vor, entspricht die Stromstärke dem Rohrdurchmesser. Der Wasserdruck ließe sich mit der Stromspannung (V) gleichsetzen. Beide Faktoren gemeinsam entscheiden, wie hoch die Leistung ist, die für den Betrieb eines Wasserrades oder Motors zur Verfügung steht.Bidirektionales Laden: Elektroautos können Strom nicht nur tanken, sondern auch ins Netz zurückspeisen. Diese Fähigkeit bezeichnet man als bidirektionales Laden. Künftig sollen E-Mobile so Teil intelligenter Stromnetze („Smart Grid“) werden und etwa überschüssigen Strom aus Wind- oder Solaranlage zwischenspeichern und bei Bedarf ins Netz zurückspeisen (Vehicle 2 Grid, V2C).Bordlader: Das On-Board-Ladegerät im Elektroauto ist für das Laden von Wechselstrom nötig – also für das Tanken an Wallbox, Normalladesäule oder Steckdose. Seine Leistung bestimmt, wie schnell die Batterie aufgefüllt wird. Wer sein Auto regelmäßig fährt und entsprechend häufig an der Steckdose hängt, sollte ein Modell mit mehrphasigem Lader wählen. Der arbeitet rund zwei- bis viermal so schnell.CCS: Steht für „Combined Charging System“ und ist die deutsche Version des Schnellladesteckers, der auf dem gängigen Typ-2-Stecker basiert und ihn um zwei weitere Pole (Combo 2) ergänzt. Der CCS-Stecker hat sich heute bei den deutschen und europäischen Herstellern durchgesetzt, unter anderem verlangt die deutsche Ladesäulenverordnung (LSV) sein Vorhandensein an neuen Gleichstrom-Schnellladesäulen. Auch Tesla rüstet seine Autos in Europa mittlerweile mit CCS-Buchsen aus. Der wichtigste Konkurrenz-Standard ist das Chademo-System eines japanischen Konsortiums, das vor allem von japanischen und französischen Autos unterstützt wird.Chademo: Abkürzung für „Charge de Move“ und Bezeichnung des japanischen Schnellladesteckers-Systems, das vom Energiekonzern Tepco und den Autoherstellern Nissan, Mitsubishi, Toyota und Subaru entwickelt wurde. Die typische Ladeleistung liegt bei 50 kW, es sind allerdings auch höhere Werte möglich. Konkurrenzstandard ist das deutsche CCS-System, beide Steckertypen sind nicht kompatibel. Die deutsche Ladesäulenverordnung schreibt zwar für Gleichstrom-Ladesäulen einen CCS-Anschluss vor, nicht aber eine Chademo-Kupplung.

Von E wie E-Auto bis G wie Gleichstrom

Elektroauto: Im engeren Sinne die Bezeichnung für ein batteriegetriebenes E-Auto mit oder ohne Range Extender. Im weiteren Sinne sind bezogen auf ihre Antriebsart auch Brennstoffzellen-Fahrzeuge E-Autos. Die Bundesregierung definiert in einschlägigen Gesetzen und Regeln wie folgt: „Ein Elektromobil ist ein reines Batterieelektrofahrzeug mit einem Antrieb, bei dem alle Energiewandler ausschließlich elektrische Maschinen und alle Energiespeicher ausschließlich elektrisch wieder aufladbare Energiespeicher sind.“ Obwohl Plug-in-Hybride dadurch ausgeschlossen sind, werden sie in einigen Statistiken und Studien gelegentlich den E-Autos zugeschlagen.Energiedichte: Die Energiedichte ist der entscheidende Faktor für das Gewicht der Batterie. Sie bezeichnet die Energiemenge, die pro Masseneinheit oder pro Volumeneinheit einer Batterie gespeichert werden kann, meist angegeben in kJ oder kWh pro Kilogramm. Aktuell liegt der Schnitt bei 150 Wattstunden pro Kilogramm. Zum Vergleich: Die Energiedichte von Benzin beträgt 12.800 Wh/kg.Feststoffbatterie: Die Feststoff- oder Festkörperbatterie ist der große Hoffnungsträger der E-Auto-Hersteller. Im Vergleich mit konventioneller Lithium-Ionen-Technik sind die neuartigen Akkus günstiger, leistungsfähiger und sicherer. Die neue Batterie ersetzt das bisher nötige flüssige Elektrolyt durch ein festes Material. Dadurch steigt die Energiedichte, was mehr Reichweite bei gleichem Bauraum bedeutet. Gleichzeitig entfällt die Notwendigkeit einer Kühlung, was Geld und Gewicht spart. Zudem gilt die Technik als sicherer, da es bei Unfällen nicht zu hartnäckigen Bränden kommen kann.Gleichstrom (abgekürzt DC für „direct current“): die Art Strom, die eine E-Autobatterie speichern kann. Für die Benutzung im E-Motor muss Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Wird am Haushaltsnetz oder an Normalladesäulen getankt, muss der dort verfügbare Wechselstrom in Gleichstrom für die Batterie umgewandelt werden. Die nötige Technik hat das Elektroauto selbst an Bord.

Von I wie Induktion bis L wie Lithium

Induktionsladung: Sie soll das Laden von Elektroautos einfacher machen. Statt den Wagen an eine Steckdose anzuschließen, muss er nur noch über einer Magnetspule geparkt werden, die über ein Gegenstück im Fahrzeugboden den Akku berührungslos auflädt. Theoretisch funktioniert der Vorgang auf entsprechend ausgestatteten Fahrspuren auch während der Fahrt. Die Ladeleistung liegt mit theoretisch bis zu 11 kW im Bereich von normalen Wechselstrom-Ladesäulen.Kilowattstunde: Maßeinheit für Energie. Mit einer Kilowattstunde Strom lässt sich ein Eimer Wasser bei Raumtemperatur zum Kochen bringen. Die Akkus von normalen Elektroautos haben aktuell Kapazitäten zwischen gut 20 kWh und 60 kWh, in Einzelfällen auch rund 100 kWh. Der Stromverbrauch hängt stark von Modell und Fahrweise ab, bei normalen E-Mobilen liegt er jedoch aktuell meist im Bereich von 10 bis 20 kWh auf 100 Kilometern. Die theoretische Reichweite von Elektroautos der Modelle ist aber nicht direkt von der Akkukapazität ableitbar (anders als beim konventionellen Auto, wo die Reichweite sich aus Verbrauch und Tankinhalt ergibt), da die Batterien nie komplett entladen werden dürfen.Ladeleistung: Die Ladeleistung ist das wichtigste Kriterium dafür, wie lang das E-Auto zum Volltanken ans Stromnetz muss. Eine Haushaltssteckdose stellt eine Ladeleistung von rund 2,3 kW zur Verfügung, eine normale Ladesäule oder Wallbox in der Regel rund 10 bis 22 kW, eine Schnellladesäule meist 50 kW bis 100 kW. Sogenannte Ultraschnellladesäulen kommen auf bis zu 350 kW. Um einen E-Auto-Akku mit einer Kapazität von 24 kWh zu laden, müsste er also – vereinfacht gerechnet – rund acht Stunden an die Haushaltsteckdose, während er am Ultraschnelllader schon nach wenigen Minuten voll wäre. In der Praxis sind die Ladezeiten aber länger. Unter anderem, weil längst nicht jedes Auto die von der Ladesäule bereitgestellte Leistung komplett nutzen kann und weil mit wachsendem Akku-Füllstand und zunehmender Erwärmung die Ladegeschwindigkeit abnimmt. Ladepunkt: Viele Ladesäulen bieten die Möglichkeit, mehrere Autos gleichzeitig aufzuladen. Man spricht dann von mehrere Ladepunkten. In offiziellen Statistiken werden häufig Ladepunkte gezählt, die Zahl der Säulen ist deutlich niedriger. In vielen Fällen müssen sich die gleichzeitig tankenden Fahrzeuge die Ladeleistung teilen, wodurch die Wartezeit steigt.Lithium-Ionen-Batterie: Die heute aktuelle Batterietechnik. Gegenüber den zuvor eingesetzten Blei- und Nickel-Metallhydrid-Akkus bieten sie eine höhere Energiedichte. Zudem kennen sie keinen Memory-Effekt. Während ihre Kapazität für Handys und Laptops heute ohne weiteres ausreicht, stoßen sie beim Auto schnell an ihre Grenzen. Ein weiteres Problem ist der hohe Preis.

Von M wie Mildhybrid bis P wie Plug-in-Hybrid

Mild-Hybridsystem: Hybridautos sind auch deswegen relativ teuer, weil ihre Hochspannungs-Komponenten besonders geschützt werden müssen, damit die Insassen bei einem Unfall oder einer Fehlfunktion nicht plötzlich unter Strom stehen. Bei Niedervolt- oder Mildhybrid-Systemen, die statt mit bis zu 400 Volt nur mit 48 Volt arbeiten, könnten die Hersteller darauf verzichten. Aufgrund ihrer niedrigen Kosten eignen sich 48-Volt-Hybridsysteme vor allem für kleine und kompakte Fahrzeuge. Die Niedervolt-Technik ist allerdings weniger leistungsfähig als die Hochvolt-Technik, so dass sich die Hybridfunktionen in der Regel auf das Boosten beim Beschleunigen und Anfahren beschränkt. Trotzdem sollen gegenüber rein konventionellen Antrieben zweistellige Verbrauchsvorteile in Prozent möglich sein.One-Pedal-Driving: Einige Elektromobile lassen sich im Alltag allein mit dem Gaspedal bewegen. Wird es getreten, fährt das Auto, lässt man es los, verzögert es. Und zwar deutlich stärker als ein konventionelles Fahrzeug, bei dem der Fuß vom Gaspedal genommen wird. Das E-Mobil bremst dabei nicht über die Bremsscheiben, sondern mit Hilfe des bordeigenen Generators, der dadurch Bremskraft zurückgewinnt und diese in Form von Strom in der Batterie speichert. Das „Fahren mit einem Pedal“ wird nach einiger Gewöhnung oft als angenehm wahrgenommen. Ein Bremspedal ist zwar noch vorhanden, wird aber nur noch für besonders starke Verzögerung oder im Notfall verwendet.Permanent erregte Synchronmaschine (PSM): Die heute gängigste Bauart von Elektromotoren im Auto und in vielen Haushaltsgegenständen. „Permanent erregt“ heißt, dass im Motor sogenannte Permanentmagnete zum Einsatz kommen, für die teure seltene Erden benötigt werden. Das ist bei der fremderregten Variante (FSM) nicht der Fall. Dort wird das Magnetfeld temporär durch Strom erzeugt – also durch einen Elektromagnet. Das ist in der Produktion deutlich günstiger als die Verwendung permanenter Magnete aus Seltenen Erden, weshalb diese Technik vor allem für eher preissensible E-Autos interessant ist. Oder für solche, bei denen es nicht auf extreme Fahrleistungen ankommt.Plug-in-Hybrid: Eine Art Teilzeit-Elektroauto. An Bord befindet sich in der Regel ein vergleichsweise kleiner Akku, der sich an der Steckdose aufladen lässt und eine rein elektrische Reichweite von rund 50 Kilometern ermöglicht. Danach fährt das Auto mit Hybridantrieb weiter. Der Plug-in-Hybridantrieb galt als Brückentechnologie bis zur Einführung leistungsfähiger Akkus, die auch reinen Elektroautos eine langstreckentaugliche Reichweite ermöglichen. Er verliert jedoch zunehmend an Bedeutung.

Von R wie Radnabenmotor bis T wie Temperaturmanagement

Radnabenmotor: Ein Elektromotor, der nicht zentral im Fahrzeug sitzt, sondern direkt am Rad. Er wurde bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts bei E-Autos wie dem Lohner-Porsche genutzt, ist heute aus dem Großserien-Pkw aber verschwunden, unter anderem, weil sein hohes Gewicht an ungünstiger Stelle für Probleme beim Fahrkomfort sorgt und zudem der Platz für die Lenk-Mechanik eng wird. Das wird auch durch die zahlreichen Vorteile aktuell noch nicht aufgefangen. Dazu zählen unter anderem der Bauraumgewinn im Karosseriekörper, der mögliche Verzicht auf Antriebswellen und der Gewinn an Fahrdynamik und Sicherheit durch die mögliche radselektive Regelung der Antriebskraft.Range Extender: In der Regel ein kleiner Verbrennungsmotor, der mit seiner Kraft nicht die Räder antreibt, sondern einen Stromgenerator, der die Akkus während der Fahrt wieder auflädt. So soll auch nach dem Ende des an der Steckdose gezapften Stromvorrats weiteres Fortkommen möglich sein. Dabei handelt es sich allerdings nur um eine Art Notlösung, da der Motor zwar relativ sparsam ausgelegt ist, am Ende aber nur wenig effizient arbeitet. Lange Zeit setze der BMW i3 auf die Technik – seit die Batteriekapazitäten gestiegen sind, verzichten die Münchner jedoch auf den Hilfsmotor. Mazda hingegen will künftig erstmals ein E-Mobil mit Range-Extender auf Wankelmotorbasis ins Programm nehmen.Rekuperation: Die Rückgewinnung von kinetischer Energie, die ansonsten beim Bremsen in Form von Wärme verloren gehen würde, ist kein Privileg des Elektroautos. Pkw mit Start-Stopp-System nutzen die Technik bereits seit Jahren. Während der gewonnene Strom beim konventionellen Auto zur Entlastung des Generators/Lichtmaschine genutzt wird, kommt er beim E-Auto direkt dem Antrieb zugute. Allerdings fließt nur ein relativ kleiner Teil der Bremsenergie als Ladeenergie in die Batterie zurück.Schieflast: Meint die ungleichmäßige Belastung des Stromnetzes. Diese soll in Deutschland durch deine Schieflast-Verordnung verhindert werden, die das einphasige Aufladen von Elektroautos stark einschränkt. Anstatt die technisch möglichen rund 7 kW können sich betroffene Fahrzeuge hierzulande legal nur 4,6 kW aus dem Netz holen. Dreiphasig ladende E-Autos hingegen tanken mit bis zu 22 kW, also mehr als viermal so schnell. In anderen Ländern können andere Regeln gelten.Schnellladen: Der Begriff wird von jedem Hersteller anders benutzt. In den einschlägigen Gesetzestexten zur E-Mobilität findet man die Definition, alle Ladevorgänge mit Leistungen oberhalb von 22 kW könnten als Schnellladung bezeichnet werden. Eine andere mögliche Abgrenzung wäre Wechselstromladen (AC, bis maximal 44 kW) gegen Gleichstromladen (DC, ab 50 kW). In der Praxis macht die Wahl der Definition kaum einen Unterschied, da es hierzulande faktisch kaum Wechselstrom-Ladepunkte mit mehr als 22 kW Leistung gibt. Auch die Zahl der passenden Fahrzeuge ist eher gering. Neben Schnellladen hat sich zuletzt auch der Begriff Ultra-Schnellladen („High Performance Charging“, HPC) eingebürgert. Damit sind meist die DC-Ladesäulen des Betreiber-Konsortiums Ionity gemeint, die bis zu 350 kW liefern – aktuell der Spitzenwert in Europa.Steckertypen: An der normalen Haushaltssteckdose kann fast jedes E-Auto laden. Darüber hinaus wird es schwierig. Die EU hat sich auf den sogenannte Meneckes-Typ-2-Stecker als Standard an öffentlichen Ladesäulen entschieden, der Stecker wird bereits heute bei den meisten Elektroautos am Ladekabel mitgeliefert. Im europäischen Ausland sind aber aktuell auch andere Steckertypen im Einsatz. Selbst hierzulande uneinheitlich sind die Gleichstrom-Stecker für Schnellladesäulen. Während die deutschen Hersteller auf das CCS-System setzen, nutzen Japaner und Franzosen für ihre Modelle den Chademo-Standard. Die Typen sind nicht kompatibel. Gesetzlich vorgeschrieben werden in Deutschland nur die CCS-Kopplungen.Stromlieferant: Er beliefert die Ladesäulen mit Strom. Für jede Säule kann immer nur ein Lieferant tätig sein. Das Unternehmen ist nicht notwendigerweise auch Betreiber der Ladesäule (CPO) oder E-Mobilitäts-Provider (EMP).Supercharger: Die kostenlosen Stromtankstellen von Tesla für Fahrzeuge der eigenen Marke. Das Tesla-System nutzte in Europa zunächst einen modifizierten Typ-2-Stecker, der anders als sein bei anderen Marken genutztes Pendant auch das Laden von Gleichstrom mit bis zu 250 kW erlaubt. Mittlerweile werden Säulen und Fahrzeuge auf den CCS-Standard umgestellt. Die Batterien von Model S, Model X und Co. können an Superchargern innerhalb weniger Minuten aufgeladen werden – früher generell kostenlos, mittlerweile wird modellabhängig nach Minuten oder Kilowattstunden (33 Cent) abgerechnet. Insgesamt betreibt Tesla nach eigenen Angaben in Europa über 1.800 Ladestationen mit insgesamt knapp 16.000 Ladepunkten, meist an wichtigen Magistralen, um seinen Kunden auch längere Reisen im Elektroauto zu ermöglichen. Fahrzeuge anderer Marken können Supercharger nicht nutzen, Tesla-Modelle hingegen können hingegen an Typ-2- und gegebenenfalls an CCS-Ladesäulen tanken.Superkondensatoren: Im Gegensatz zu Akkus speichern Superkondensatoren Energie elektrisch statt elektrochemisch. Dadurch können sie schneller geladen werden und ihre Energie auch schnell wieder abgeben. Während Superkondensatoren etwa in Blitzgeräten von Fotokameras bereits seit Jahren gängig sind, sind sie im Automobilbau noch relative Neuheiten. Mazda setzt die Stromspeicher etwa für die Bremskraftrückgewinnung ein, in der Formel Eins sind sie bereits Teil des Hybridsystems und stellen Strom zum Beschleunigen zur Verfügung. Volvo experimentiert aktuell damit, aus Superkondensatoren ganze Fahrzeugteile zu fertigen, die dann quasi bauraumneutral in Autos eingesetzt werden können. Allerdings können Superkondensatoren zwar schnell, aber nicht besonders viel Strom laden. Ihre Energiedichte ist extrem gering. Als alleinige Energiequelle für den Fahrzeugantrieb kommen sie daher kaum in Frage; vielmehr werden sie in Zukunft wohl als Ergänzung zu normalen Batterien dienen – vor allem bei der Bremsenergierückgewinnung.Temperaturmanagement: Unter anhaltender Last werden Akkus heiß. Das schlägt nicht nur auf die Leistungsabgabe der Energiespeicher durch, sondern auch auf ihre Fähigkeit, Strom zu speichern. Nach längerer Fahrt oder bei hohen Temperaturen kann es dann schon mal vorkommen, dass an Ladesäulen nicht mehr die volle Leistung abgerufen werden kann. Bekannt geworden ist dieses Phänomen unter dem Namen „Rapidgate“. Einige, aber längst nicht alle E-Mobile verfügen daher über ein Kühlungssystem, das die Batterie auf optimaler Temperatur hält. Andere Hersteller versuchen, dem Problem mit intelligenter Ladesoftware Herr zu werden. Wer viel fährt oder auf schnelles Laden angewiesen ist, sollte trotzdem lieber ein Modell mit aktiver Kühlung wählen.

Von U wie Ultraschnelladen bis W wie Wechselstrom

Ultraschnellladen: Um das Elektroauto wirklich langstreckentauglich zu machen, reicht konventionelles Schnellladen nicht. Die deutschen Autohersteller setzen daher auf das Ultraschnellladen mit bis zu 350 kW über den CCS-Stecker. Ein entsprechendes Stationsnetz wird von dem Joint-Venture-Unternehmen Ionity entlang der europäischen Autobahnen gebaut.Vampirverluste: Alle Elektroautos leiden unter dem Phänomen der Selbstentladung. Das liegt zum einen an unerwünschten chemischen Nebenreaktionen innerhalb der Zellen, die sich auch bei den besten Akkus nicht komplett ausschalten lassen, zum anderen an den Batterie-Überwachungssystemen, die auch im Stand Strom verbrauchen. Durch Fehler in der Produktion können die Verluste allerdings in Einzelfällen besonders stark ausfallen. Wie lange es dauert, bis einem abgestellten E-Auto der Strom ausgeht, hängt von vielen Faktoren ab. Neben dem Füllstand und der Grundqualität des jeweiligen Akkus sowie der Effizienz der Zellüberwachung hat auch die Außentemperatur einen Einfluss. Ein fast leeres E-Auto wochenlang in der prallen Sonne stehen zu lassen, ist keine gute Idee.Verbrauch: Der Stromverbrauch wird mit dem gleichen Labor-Test ermittelt wie der eines Diesels oder Benziners. Angegeben wird er allerdings nicht in Liter pro 100 Kilometer, sondern in der Regel in Kilowattstunden pro 100 Kilometer. Der CO2-Ausstoß wird mit null angegeben, denn die Emissionen bei der Stromherstellung werden nicht berücksichtigt.Volt: Ist die Einheit der elektrischen Spannung (V). Stellt man sich den Stromfluss analog als Fließen von Wasser durch ein Rohr vor, entspricht die Spannung dem Wasserdruck. Die Stromstärke (A) ließe sich mit dem Rohrdurchmesser gleichsetzen. Beide Faktoren gemeinsam entscheiden, wie hoch die Leistung ist. Letztlich also, wie viel Energie für den Betrieb eines Wasserrades oder Motors zur Verfügung steht.Wallbox: Eine fest installierte Ladestation für E-Mobile, in der Regel für die heimische Garage gedacht. Wallboxen gibt es in unterschiedlichen Leistungsstufen, am gängigsten sind solche mit 11 kW. Sie sind meist ausreichend schnell und bedürfen keiner Genehmigung durch den Netzbetreiber. Wechselstrom: (abgekürzt AC für „alternating current“) normaler Haushaltsstrom. Am Gebäude kommt er in seiner dreiphasigen Ausführung als sogenannter „Drehstrom“ an, in der Küche dient er zum Anschließen des E-Herds. In der Schuko-Steckdose tritt Wechselstrom einphasig auf. Beide „Sorten“ können vom Elektroauto getankt werden, müssen an Bord aber in Gleichstrom umgewandelt werden, um in der Batterie gespeichert werden zu können.

Was aber nicht heißt, dass man die Brandgefahr ignorieren sollte. „Es kann sein, dass aufgrund kleinerer Produktionsfehler zum Beispiel winzige Metallspäne in die Zelle geraten und dort für Kurzschlüsse sorgen“, berichtet ein Ingenieur bei Volkswagen in Salzgitter. „Das ist zwar inzwischen sehr selten, weil wir auch nur von erfahrenen Batterieherstellern Zellen beziehen, aber ganz auszuschließen ist es nicht.“

E-Autos brennen selten, aber mitunter heftig

Deshalb erließ die EU Anfang 2024 eine neue EU-Batterieverordnung für alle Unternehmen, die Batterien herstellen, verwenden oder wiederverwerten. Sie macht ganz konkrete Vorgaben: So müssen die Energieträger unter anderem erhöhten thermischen und mechanischen Belastungen widerstehen. Zudem müssen sie gegen Kurzschlüsse und Überladung geschützt und so konstruiert sein, dass sie im Fall eines Brandes sicher gelöscht werden können.

„E-Autos brennen anders als Benziner und Diesel“, erklärt Justus Frenz, der an der Technischen Universität Braunschweig am Thema Brandschutz für Batterien arbeitet. In seinen praktischen Versuchen müsse er Lithium-Ionen-Akkus „ganz schön zusetzen und sie teilweise über mehrere Stunden über eine Heizplatte hohen Temperaturen oder direkter Flammeneinwirkung via Propangasbrenner aussetzen, bis irgendwann der Thermal Runaway in einer Zelle ausgelöst ist und sich daraus ein Vollbrand des Speichers entwickeln kann“, erzählt Frenz. Manche Batterien ließen sich auch gar nicht in Brand setzen. „Bei manchen Batterien komm es dabei nicht zu einer Durchzündung der brennbaren Gase und das thermische Event der Batterie findet ohne sichtbare Flammen statt“, sagt Frenz.

Automatischer Feuerlöscher im Batteriepack

Ein neuer Ansatz verfolgt das Ziel, die Brandausbreitung im Idealfall so früh zu stoppen, dass das Feuer gar nicht erst die ganze Batterie oder das Fahrzeug erfasst. Dieses Konzept hat der unter anderem auf Batterietechnik spezialisierte Autozulieferer Hyundai Mobis (eine Tochter des Autokonzerns Hyundai-Kia) vorgestellt. Das südkoreanische Unternehmen beschränkt sich nicht darauf, die Zellen aus besonders robusten Materialien zu fertigen, die ein Übergreifen eines Feuers auf benachbarte Zellen verhindern soll. Die Entwickler haben zusätzlich eine Art automatischen Feuerlöscher direkt ins Batteriegehäuse integriert.

Um frühzeitig festzustellen, ob eine einzelne Batteriezelle Schaden nimmt und Feuer fängt, analysiert eine Software kontinuierlich alle Zellzustände, identifiziert Anomalien und legt notfalls fest, wo im Gehäuse die Löschtechnik aktiv werden soll.

Insgesamt verfüge das System über eine Kapazität vergleichbar einem 16- Kilogramm-Hausfeuerlöscher und setze dabei auf ein für die Batteriechemie optimiertes Löschmittel mit besonderen Kühl- und Isoliereigenschaften. Die Koreaner haben die Technik bereits zum Patent angemeldet. „Wir werden Hard- und Software integrieren“, so Park Yong Jun, der Chef der Forschungs- und Entwicklungsabteilung für Batteriesysteme bei Hyundai Mobis, dann werde man „sie auf dem Weltmarkt einführen.“

Mit dem innovativen Brandschutzansatz steht das Unternehmen nicht allein. Auch hierzulande arbeiten Forschungs- und Entwicklungsteams in verschiedenen Untersuchungen daran, die Brandverläufe und -risiken der Traktionsbatterien besser zu verstehen und zu minimieren. So ist es etwa Ziel des vom Bundesverkehrsministerium geförderten Forschungsprojektes Balsam, das Brandverhalten von Lithium-Ionen-Batterien sowie die frei werdenden Schadstoffe zu analysieren und dafür optimierte Löschverfahren und Brandschutzmaßnahmen zu entwickeln. Im Rahmen des Projekts SafeDaBlatt wollen zudem Forscher mehrerer Fraunhofer-Institute sowie deutscher und chinesischer Hochschulen  unter anderem Technologien zur Brandfrüherkennung in Batteriezellen, aber auch zur Vermeidung der Brandausbreitung entwickeln.

Schon jetzt schreiben nationale und internationale Normen für Traktionsbatterien vor, dass diese Temperaturen von mehr als 80 Grad teils über Stunden aushalten, mehr als 1000 Ladezyklen vertragen und starke Temperaturschwankungen von bis zu 125 Grad ohne Schäden mitmachen müssen. Dazu kommen stundenlange Vibrations- und mehrfache Schockbelastungen sowie Crashsimulationen und sogar Auflagen, dass die Akkus das Eindringen von spitzen Gegenständen überstehen müssen, ohne sich zu entzünden, zu explodieren oder sich selbst zu zerstören. Es gibt Versuche, ein Übergreifen von Feuern auf benachbarte Batteriezellen mithilfe von inerten, also nicht brennbaren Gasen zu verhindern.

Fachleute sprechen vom „thermischen Durchgehen“, wenn die entstehende Hitze nach der Beschädigung einer Batteriezelle auch benachbarte Zellen angreift und die dabei frei werdende Energie den Prozess weiter beschleunigt. Möglich ist das etwa durch unkontrollierte chemische Reaktionen in den Zellen, die von Modul zu Modul übergreifen, bis sie schließlich den Stromspeicher als Ganzes erfassen. Teilweise passiert das mit Brandtemperaturen von 900 Grad und mehr; Werte, die freilich auch an in Vollbrand befindlichen Fahrzeugen mit herkömmlichen Antrieben gemessen werden.

Er kenne das neue Hyundai-Löschsystem zwar bisher nicht im Detail, aber „grundsätzlich ist es schon sinnvoll, an dieser Stelle anzusetzen und zu verhindern, dass ein Brand in einer beschädigten Lithium-Ionen-Zelle auf benachbarte, andere Zellen übergreift“, sagt Brandforscher Frenz von der TU Braunschweig.

Was Batteriebrände so langwierig macht

Für Rettungskräfte ist solch ein Durchgehen der Zellen in der Regel mit großem Löschaufwand verbunden. Denn Batteriebrände erfordern meist sehr umfangreiche und lang andauernde Kühlmaßnahmen. Ziel ist, dem Feuer so viel Energie zu entziehen, dass es sich nicht mehr selbst entzünden kann.

Anders als bei Bränden von Treibstoff oder Kunststoffen nämlich, wie sie in klassischen Fahrzeugen bei Bränden dem Feuer als Brennstoff dienen, reicht es bei Batteriebränden nicht, „nur“ den brennenden Stoff mit Löschschaum abzudecken, um die Flammen so vom Sauerstoff zu trennen und zu ersticken. Denn beim Zersetzen der Zellen und der Umwandlung der enthaltenen Chemikalien wird selbst unter Luftabschluss noch Sauerstoff frei.

Der Verbrennungsprozess läuft also weiter, bis sich entweder alle Chemikalien zersetzt haben, die Batteriezellen elektrisch weitgehend entladen sind oder die Temperatur der Module dauerhaft auf weniger als 180 Grad abgekühlt ist. Das sei der „Triggerpunkt für das thermische Durchgehen der übrigen geschädigten Zellen, die noch nicht gebrannt haben“, schreibt die Bundesanstalt für Materialprüfung in einer Stellungnahme zur „Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien in E-Autos“.

Mitunter – das zeigt die Einsatzpraxis deutscher Feuerwehren – dauert es mehrere Tage, bis von ausgebrannten Elektro-Pkw keine Brandgefahr mehr ausgeht. Immer mehr kommunale Wehren, aber auch externe Dienstleister haben daher inzwischen die erwähnten Löschmulden angeschafft, die sie mit ihren Einsatzfahrzeugen zu Brandorten bringen, mit Wasser befüllen und die ausgebrannten E-Mobile erst einmal darin versenken und an abgesicherten Standorten weiter abkühlen lassen. Das könnte, wenn sich neue Ansätze wie das Hyundai-Konzept als praktikabel erweisen, in Zukunft also deutlich schneller gehen.

Ein Grund für übermäßige Angst vor Batteriebränden ist die etwas zeitaufwendigere Löschtaktik aber nicht, versichern Brandschutzexperten wie Peter Bachmeier. Angesichts der verbreiteten Skepsis und der regelmäßigen Berichterstattung erscheine es „wichtig, zu betonen, dass auch Elektrofahrzeuge von den Einsatzkräften der Feuerwehr gelöscht werden können“.

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