Das Brandverhalten gro?er Lithium-Ionenakkus bis hin zu gesamten Fahrzeugen r?ckte in den letzten Monaten des ?fteren in den Fokus des ?ffentlichen Interesses. In Testlabors werden daher gezielt Kurzschl?sse provoziert, die neben den Br?nden auch bei ung?nstigen Voraussetzungen zu Explosionen f?hren k?nnen. Merkle CAE Solutions bietet auf Basis von Simulationstechnologien nicht nur Unterst?tzung bei der Vermeidung von Thermal Runaways, sondern auch bei der Auslegung von Pr?fkammern f?r einzelne Zellen, Batteriepacks und gesamte Elektrofahrzeuge hinsichtlich der maximal zu erwartenden Brand- und Explosionslasten.
Erst Ende letzten Jahres wurden Pr?fhallenbetreiber von der Wucht der Explosion bei einem provozierten Kurzschluss eines Lithium-Ionen-Akkus ?berrascht. Ein ganze Halle wurde durch die Explosion stark besch?digt. Die Lasten der Pr?fhallen m?ssen den steigenden Anforderungen der Elektromobilit?t standhalten. Die freiwerdende Energie eines Batteriebrandes liegt im einstelligen Gigajoule-Bereich. Die Brandleistung betr?gt mehrere Megawatt. Beim Brand eines gesamten E-Fahrzeugs steigt die Energie, aber auch die freigesetzte Leistung schnell in den zweistelligen Bereich. Kommen Explosionen hinzu, k?nnen Pr?fhallen schnell an ihre Grenzen kommen.
Die Wucht der Explosionen und die freiwerdenden Energien sind f?r Pr?fhallenbetreiber ein ernstes Thema. Mit geeigneten CFD-Str?mungsprogrammen k?nnen Explosionen, ausgehend von den stattfindenden chemischen Reaktionen, genau beschrieben werden. Die Dauer der Explosion, wie auch der Druckverlauf an den W?nden, unter Ber?cksichtigung der Reflexionen der Druckwellen, lassen sich pr?zise ermitteln. Ebenso, die entstehenden Temperaturen w?hrend des Brandes.
„Betonw?nde tragen ?blicherweise Lasten im Bereich von 10-20 kN/m2. Dies entspricht einem Druck von 0,1-0,2 bar. Bei der Explosion eines Gases unter Umgebungsdruck vergr??ert sich das Volumen um circa das 8-fache, was einem maximal erreichbaren theoretischen Druck von 8 bar entspricht. Das ist auch bei E-Fahrzeugen deshalb von Interesse, weil sich w?hrend des Brandes einer Lithium-Ionen-Batterie Wasserstoff und andere explosive Gase bilden k?nnen. Je nach Sauerstoffgehalt in der Umgebungsluft – Wasserstoff explodiert bei Kontakt mit Sauerstoff – k?nnen so auch w?hrend eines Brandes weitere Explosionen entstehen. Diese Vorg?nge m?ssen dringend beim Bau oder der Nachr?stung von Pr?fhallen ber?cksichtigt werden. Um die Belastungen der Geb?ude und auch der T?ren, die oftmals Schwachstellen darstellen, korrekt f?r die entstehenden Kr?fte auszulegen, bieten CFD-Simulationen eine solide Basis“, so Stefan Merkle, Gesch?ftsf?hrender Gesellschafter der Merkle CAE Solutions.
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