Lithium-Akkus auf Booten: Was ist wichtig?

Das war knapp: Buchstäblich im letzten Moment gelang es dem französischen Profisegler Fabrice Amedeo während der Segelregatta „Route du Rhum“ im November 2022, von seiner brennenden Imoca-Rennyacht „Nexans, Art & Fenêtres“ in die Rettungsinsel zu flüchten. Zuvor war im Sturm ein Ballasttank havariert. Das Wasser ergoss sich über die Lithium-Ionen-Batterien und verursachte einen Kurzschluss. Aus Amedeos Bericht ist zu schließen, dass das die Ursache für das spätere Feuer war. Nach einigen Stunden in der Rettungsinsel wurde Amedeo von der Crew eines Frachters gerettet.

Doch nicht nur Bordbatterien, etwa für den Elektromotor, können Schiffsverluste verursachen. Im September 2018 brannte die Motoryacht „Kanga“ vor der kroatischen Küste aus. Die Besatzung bemerkte ein Feuer in der Dingigarage, konnte es jedoch nicht löschen, und gab das Schiff auf, nachdem der Brand auf die gesamte Yacht übergegriffen hatte. Der Bericht der maltesischen Stelle für Seeunfalluntersuchung ergab später, dass der Brand von beschädigten Lithium-Ionen-Akkus von Foilboards ausging. Die Crew hatte deren Beschädigung zwar bemerkt, die Akkus aber nicht vom Boot gebracht.   

Mehrere Yachten sind allein 2022 Bränden zum Opfer gefallen, die von defekten Akkus von Surfboards oder anderen Wassersportgeräten ausgelöst wurden. Die Brandgefahr hat mit den Eigenschaften der am meisten verbreiteten Typen von Lithium-Akkus zu tun. Lithium-Ionen-Akkus sind wieder aufladbare Batterien. Sie sind in der Lage, große Mengen elektrischer Energie auf kleinstem Raum zu speichern. Die Batterien sind schnell aufgeladen, haben in der Regel eine lange Lebensdauer und überstehen viele Ladezyklen. Das macht Lithium-Ionen-Akkus in vielen mobilen Geräten unverzichtbar und auch auf Booten beliebt, etwa als Elektro-Außenborder für das Schlauchboot.

Entgegen der umgangssprachlichen Bezeichnung existiert nicht „der eine“ Lithium-Akku. Lithium-Akkus unterscheiden sich nach den verwendeten Elektrodenmaterialien. Nicht alle dieser Materialien sind für Lithium-Akkus auf Booten geeignet. Auch für die weiteren Eigenschaften der Akkus sind die Elektrodenmaterialien von Bedeutung. Im Grundprinzip sind sich die Typen jedoch ähnlich.

Ein Akku setzt sich je nach Leistung aus mehreren Zellen zusammen. Jede Lithium-Ionen-Zelle besteht aus einer positiven und einer negativen Elektrode, der Anode und der Kathode. Zwischen ihnen befindet sich ein ionenleitender und in der Regel flüssiger Elektrolyt. Dieser garantiert den Transport der Lithium-Ionen zwischen den Elektroden während des Lade- bzw. Entladevorgangs. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist der Separator. Er verhindert den direkten Kontakt zwischen Anode und Kathode und beugt somit einem Kurzschluss vor.

Moderne Lithium-Akkus, die entsprechend der Herstellerangaben verwendet werden und fachmännisch installiert wurden, sind natürlich keine tickenden Zeitbomben. Das gilt sowohl für Lithium-Akkus als Bordbatterien, als auch für mobile Lithium-Akkus. Doch bei Defekten und insbesondere bei unsachgemäßer Nutzung und Lagerung können die wieder aufladbaren Batterien ihre gespeicherte Energie schlagartig und unkontrolliert abgeben und bergen somit ein deutlich höheres Gefahrenpotenzial als andere Batterietypen.

Diese unkontrollierte Freisetzung der gespeicherten Energie nennt man thermisches Durchgehen. Kommt es dazu, erhitzen sich die Lithium-Ionen-Zellen im Akkublock. Dabei kann eine Zelle mehrere hundert Grad Celsius erreichen und wiederum andere Zellen anheizen – es kommt zur Kettenreaktion und der Akku kann explodieren.

Dies gilt jedoch nicht für Lithium-Eisenphosphat-Akkus. Diese verhalten sich bei Kurzschlüssen ähnlich wie herkömmliche Bleibatterien. Es kann also durchaus zu Schwelbränden kommen. Die Kettenreaktion des thermischen Durchgehens ist jedoch aufgrund niedrigerer Verbrennungstemperaturen ausgeschlossen.

Lithium-Ionen-Akkus sind schwer zu löschen

Das bei einem Akkubrand entstehende Feuer ist mit konventionellen Mitteln nur schwer unter Kontrolle zu bringen. Denn wurde die Kettenreaktion vom Zentrum einer größeren Batterie ausgelöst, ist es nahezu unmöglich, den eigentlichen Brandherd mit einem Löschmittel, z. B. Wasser, zu erreichen und damit die Reaktion aufzuhalten oder einzudämmen. Versucht man ein solches Modul zu kühlen, erreicht das Wasser lediglich die äußeren Schichten bzw. das Gehäuse der Batterien. Anders verhält es sich bei kleineren Modulen, bei denen weniger Zellen verwendet werden. Hier wirkt eine äußere Kühlung meist direkt auf die reagierenden Zellen ein. Zudem können bei einem Akkubrand giftige und brennbare Gase entstehen, so dass es zu einer Verpuffung kommen kann.

Die Brandgefahr steigt, sobald ein Lithium-Ionen-Akku beschädigt wird. Was für Bordbatterien in der Regel weniger relevant ist, kann bei Akkus von mobilen Endgeräten, Wasserspielzeugen oder E-Bikes zum echten Problem werden: Ein Handy ist schnell auf den Boden gefallen und ein E-Bike einfach umgekippt. Angestoßene, beschädigte und erst recht defekte Akkus müssen unbedingt ausgetauscht werden. Von verformten, schon ausgasenden und rauchenden Lithium-Batterien geht eine akute Brandgefahr aus.

Lithium-Ionen-Akkus vor Licht, Hitze und Wasser schützen

Eine weitere Brandursache können thermische Belastungen sein, etwa wenn der Akku bei zu niedrigen oder zu hohen Temperaturen gelagert oder geladen wird. Dabei verträgt jeder Akkutyp bei der Lagerung eine andere Temperatur. Crews können Brände auf Booten vermeiden, indem sie Lithium-Ionen-Batterien keiner extremen Hitze aussetzen. Toys sollten also im Idealfall nicht über längere Zeiträume in besonders heißen Umgebungen gelagert oder gar geladen werden – das gilt auch für direkte Sonneneinstrahlung.

Laut Gesamtverband der Versicherer verursacht auch die sogenannte Tiefentladung häufig Brände. Unter einer Tiefentladung versteht man die vollständige Entladung der Batterie. Durch eine solche Entladung kann es zu Zellschäden kommen und damit auch zur Selbstentzündung. Zu einer kompletten Entladung der Batterie kann es kommen, wenn man Geräte weiter benutzt, obwohl der Akku bereits am Minimum ist. In vielen modernen Geräten ist allerdings die Elektronik so programmiert, dass eine Tiefentladung nicht möglich ist. Der Akku kann dann nicht weiter benutzt werden.

Lithium-Akkus sollten nie über einen längeren Zeitraum unbeaufsichtigt geladen und nach dem jeweiligen Ladevorgang immer von der Stromquelle getrennt werden. Benutzen Sie hierzu ausschließlich original Ladegeräte des Herstellers oder explizit für die Nutzung mit dem jeweiligen Akku freigegebene Ladegeräte.

Wenn Lithium-Akkus als Bordbatterie, etwa für den Bootsmotor, verwendet werden, ist eine dauerhafte Verbindung zum Landstrom zu vermeiden, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Ein Batterie-Managementsystem ist für den sicheren Betrieb zudem unverzichtbar. Wenn Akkus von E-Bikes oder Wassersportgeräten auf Booten geladen werden, ist es unbedingt notwendig, die Geräte unter Aufsicht zu laden. Zudem sollten die Akkus vor jedem Ladevorgang auf Schäden, Verformungen oder Lecks kontrolliert werden.

Rauchmelder und Lagerboxen verwenden

Fälle aus der Praxis zeigen, dass ein Akkubrand Elektrolyt- und Lösemitteldämpfe freisetzt, bevor heißer Brandrauch entsteht. Diese Dämpfe sind schwerer als Luft und sinken somit ab. Brand- und Rauchmelder sollten daher an Orten, wo größere Lithium-Ionen-Akkus verbaut sind oder gelagert und geladen werden, sowohl am Boden als auch an der Decke platziert werden.

Um die Gefahr durch defekte Akkus aus Drohne, Kamera oder E-Bike zu reduzieren, gibt es außerdem spezielle Lagerboxen, die in der Industrie schon lange verwendet werden. Einige verfügen sogar über ein integriertes Lademanagement und eingebaute Löschsysteme zur Erkennung und Verhütung von Akkubränden. In jedem Fall sorgen sie dafür, dass ein Brand nicht unmittelbar auf das Boot übergreifen kann, sodass genug Zeit bleibt, um die Brandbekämpfung zu organisieren.

Brände von Lithium-Ionen-Akkus gelten als sehr schwer zu bekämpfen. Löschversuche mit herkömmlichen ABC-Handfeuerlöschern sind meist erfolglos, da Lithium-Ionen-Zellen den zum Brand benötigten Sauerstoff selbst erzeugen. Zudem verfügen die verwendeten Löschmittel über eine zu geringe Kühlwirkung, um die ablaufende Reaktion zu unterbrechen. Zumindest für die Feuerwehr hat sich daher Wasser als Mittel der Wahl etabliert. Dieses wird in großen Mengen benötigt.

Aber Achtung: Von jedem Akkubrand geht ein hohes Gefahrenpotential aus. Ausschließlich sehr kleine Geräte können selbst unter Kontrolle gebracht werden. Ein brennendes Smartphone kann z.B. mit reichlich Wasser gelöscht werden und dann in ein größeres mit Wasser gefülltes Behältnis gelegt werden, um den Akku zu kühlen und eine Wiederentzündung zu vermeiden. Dabei gilt äußerste Vorsicht: Die austretenden Gase sind giftig und können beim Einatmen gesundheitsschädlich sein.

Akkubrand? Verlassen Sie den Bereich

Gerät jedoch ein größerer Akku in Brand, kann dieser innerhalb weniger Sekunden Räume auf dem Boot verrauchen. Gefährdete Personen sollten sich sofort in Sicherheit bringen und den betroffenen Bereich verlassen. Es lauert große Explosionsgefahr beim Löschen mit Wasser. Nach Möglichkeit sollte also umgehend die lokale Feuerwehr alarmiert werden.

Sofern die Rauchentwicklung es zulässt, kann ein beherzter Wurf über Bord die Lage entschärfen. Das zeigt der Fall einer bei Pantaenius versicherten Motoryacht. Hier geriet der Akku eines elektrischen Surfbretts in Brand. Ohne geeignete Löschmittel blieb der Crew nur die Möglichkeit, den bereits rauchenden Akku ins Wasser zu werfen, um Schäden an der Yacht zu vermeiden. Dies scheint selbstverständlich nur dort geeignet, wo keine Nachbarlieger gefährdet werden können und in Anbetracht der möglichen Umweltschäden als letztmögliche Option.

Löschkräfte informieren

Nicht jeder Brand an einem elektronischen Gerät ist automatisch ein Akkubrand. Nicht einmal für professionelle Brandbekämpfer ist jedoch ersichtlich, ob eine akute Gefahr von einem Lithium-Ionen-Akku ausgeht oder nicht. Ist ein Akku tatsächlich beschädigt und es kommt zum Brand, entstehen mitunter Temperaturen von über 1500 Grad. Löschwasser wird bei solch hohen Temperaturen in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Dabei entsteht in kürzester Zeit ein hochexplosives Luftgemisch, welches bei Kontakt mit einer noch so kleinen Zündquelle zu einer sogenannten Knallgasexplosion führen kann.

Geräte, die offensichtlich einen größeren Lithium-Ionen-Akku besitzen, sollten also im Brandfall immer mit entsprechender Vorsicht behandelt werden. Der Abstand beim Löschen muss so groß wie möglich sein. Wurde die Feuerwehr zu einem Brand gerufen, sollten die Löschkräfte unbedingt über verbaute Lithium-Batterien, z.B. als Bordbatterie oder im Antrieb des Tenders, unterrichtet werden.

Jeder Lithium-Akku ist nur so gut wie das System um ihn herum. In anderen Worten: Einfach beispielsweise eine AGM-Bleibatterie durch einen Lithium-Ionen-Akku zu ersetzen, ist nicht nur ineffizient, sondern sehr gefährlich. Wenn, dann sollte auf Booten ohnehin ein moderner Lithium-Eisenphosphat-Akku in Erwägung gezogen werden, bei dem die Gefahr eines thermischen Durchgehens gar nicht besteht. Doch auch dann gilt: Bevor es losgeht, sollte mit Händler oder Hersteller genau geprüft werden, ob die Verkabelung inklusive der Kabelquerschnitte, Sicherungen und Ladetechnik zum neuen Akku passen. Wer den Umstieg plant, sollte die Situation nutzen, seine Bordelektrik grundsätzlich auf Herz und Nieren zu prüfen, denn hier lauert eine der häufigsten Ursachen für Totalverluste durch Feuer.