Die Volkswagen-Tochter Scania hat im November den Verkauf ihrer ersten beiden Batterie- und Plug-in-Hybrid-Lkw gestartet. Vor der Einführung wurde die Technologie für die Elektro-Nutzfahrzeuge ausführlich erprobt. Dazu gehörten auch digitale und physische Crashtests, insbesondere mit Fokus auf die Batterie.
Der zentrale Unterschied von elektrischen Lkw gegenüber Verbrenner-Modellen sind neben dem E-Motor und dem dazugehörigen Hochvoltsystem die Akkus für den Antrieb. Scania baut seine E-Modelle auf ursprünglich für Diesel-Systeme entwickelten Plattformen. Statt einer großen Batterie setzen die Schweden dabei mehrere Module ein, die unter anderem an beiden Seiten direkt nach den vorderen Reifen der Zugmaschine angebracht werden. Damit sind die unter Hochspannung stehenden Akkus bei einem Unfall besonders gefährdet.
In einem aktuellen Video zeigt Scania, was bei einem seitlichen Aufprall eines Pkw auf ein Batteriemodul passiert. Zu sehen ist, dass sich das Akkupaket durch die getroffenen Sicherheitsmaßnahmen außen kaum verformt. Um die Schäden im Inneren zu begutachten, zerlegen die Testtechniker das in Mitleidenschaft gezogene Modul. Anschließend werden bei dem Crashtest gesammelte Daten und Videoaufnahmen ausgewertet.
„Die Crashtests mit Elektro-Trucks sind nicht das Gleiche wie bei Verbrennungsmotoren. Die Energie des Aufpralls muss verteilt werden und sollte durch die die Batterie umgebende Struktur fließen“, erklärt Scania. Das gewünschte Ergebnis sei, dass sich der Kunststoff verformt und die kinetische Energie in weniger kritische Komponenten verteilt wird.
Der Zusammenstoß von Lkw und Pkw im Testlabor von Scania ist in weniger als einer Sekunde erledigt, im Vorfeld sind jedoch Monate an Planung und die Klärung zahlreicher Details erforderlich. Vor dem finalen Crashtest werden mehrere digitale Simulationen durchgeführt. „Der eigentliche Crashtest ist letztendlich nur dazu da, um zu bestätigen, dass unsere Berechnungen korrekt waren“, so Prüfingenieur Jakob Leygraf.
Der in dem Video zu sehende Zusammenprall mit dem Pkw hat laut Scania zu dem erwünschten Ergebnis geführt: Alles sei wie erwartet abgelaufen und die Batterie für den Antrieb des E-Lkw unversehrt geblieben.
Peter W meint
Ganz sicher dabei ist, der sonst an dieser Stelle montierte Dieseltank wäre aufgeplatzt und bis zu 500 Liter Diesel hätte man mit oft sehr teuren Maßnahmen aus der Umwelt entfernen müssen.
Duesendaniel meint
Und wie sieht das Ganze wohl mit Wasserstofftanks aus? Ob man damit überhaupt schon Crashtests gemacht hat?
Jeru meint
Natürlich hat man noch nie einen Crashtest mit Wasserstofftanks gemacht, wozu auch? DIe etlichen FCEV fahren einfach so durch die Gegend.
Und was passiert ist doch allen hier klar: Es gibt eine Explosion die so groß ist, das Sie das Zeit-Raum-Kontinuum stört und die Hindenburg in den Schatten stellt. Epische Zerstörung!
So haben wir das geklärt und können zu den Fakten kommen:
Es gibt seit Jahrzehnten etliche Tests und die Tanks sind selbst durch einen gezielten Beschuss nur schwer zu beschädigen. Bei einer Beschädigung explodieren Wasserstofftanks nicht etwa (wie der Uninformierte vielleicht erwartet), sondern das Gas strömt an der Bruchstelle mit hoher Geschwindigkeit aus. Sollte sich das Gas dort entzünden, entsteht eine Stichflamme die vermutlich sehr heiß ist und sehr ungesund für Menschen ist. Wie alle Energiespeicher also nicht sicher.
Andreas meint
Jeru als H2-Enthusiast macht die Sache etwas lächerlich.
Kurz gesagt, das ausströmende Gas wird sich sehr, sehr schnell entzünden.
Die untere Explosionsgrenze liegt bei 4 Vol-%, die obere bei 77 Vol.% in Luft.
-> Wasserstoff zündet in einem sehr weiten Bereich. Und die Zündenergie ist sehr gering:
Wie Linde im Sicherheitsblatt darstellt :
Wasserstoff/Luft-Gemische werden durch Zündquellen mit sehr geringer Energie gezündet. Die Mindestzündenergie von Wasserstoff beträgt 0,019 mJ und liegt um eine Zehner-Potenz unter der von Propan.
Wenn also ein H2-Fan meint, das Wasserstoff unter 350 oder 700 bar in einem Verkehr mit zahlreicher, schnellfahrender Masse sicher ist, dann halte ich das für grenzwertig fahrlässig. Solche Leute kommen dann aus dem Labor und hantieren mit Gasflaschen unter statischen, kontrollierten Bedingungen und mit gut ausgebildetem Personal.
Wir haben aber, wenn es nach Jeru et al geht, bald müde LKW-fahrer und den typischen Autofahrermix.
Duesendaniel meint
„die etlichen FCEV“ – wow, wo fahren die denn? Hinter den sieben Bergen?
Und wenn bei einer Beschädigung eines H2-Tanks nur ‚ungesunde Stichflammen‘ entstehen frage ich mich, was da wohl mit der Tankstelle in Sandvika passiert ist? Das waren bestimmt nur Fake News, oder ist hier jemand etwa auch uninformiert?
Es freut mich ja, wenn Sie in Ihrem Kopf alles schon getestet haben, aber für die Crashsicherheit von grossen LKW-Tanks lassen wir doch lieber mal die Profis ran.
Jörg2 meint
@Jeru
Das Problem des Drucktanks, gefüllt mit entzünbaren Gas ist:
Sollte es zu einer externen schnellen Erwärmung kommen (Brandeinwirkung), so reicht die Abgasung (Druckminderung) durch die Sicherheitsventile nicht aus. Der Behälter wird bersten. Es entspannt sich das Gas schlagartig zu einer großvolumigen Gaswolke, welche explodieren wird.
Die Sprengwirkung ist enorm.
Dieses Wirkprinzip wird beim Militär für bunkerbrechende Waffen genutzt (Aerosolbombe).
Die Erfahrungen der Feuerwehren mit stationären Gastanks (Einfamilienhaus, Gastank extern auf dem Gelände, gern hinter brennbarem Material versteckt) sind zahlreich. Diese Tanks sind zwar größer, als Fahrzeugtanks am Fahrzeug, werden aber mit bedeutend weniger Druck gefahren. Der Durchmesser des Feuerballs eines 6m²-Behälters (6…8bar) über 100m. (CNG-Tank 200bar)
Ich wäre gern nicht in der Nähe.
Jeru meint
Vielen Dank für die Beiträge.
Ich bin weder ein H2-Fan noch habe ich versucht zu sagen, dass Wasserstofftanks 100% sicher oder ungefährlich sind. Das sind Sie nicht! Genau wie der Treibstofftank oder Batterien nie 100% sicher sind.
Nach diesem sehr naiven Kommentar wollte ich einfach etwas dafür sensibilisieren, dass die Speicherung von Wasserstoff keine Hexerei oder besonders neu ist. Es gibt dazu etliche Tests und die Standards sind extrem hoch. Außerdem sind die Eigenschaften eines Wasserstofftanks nicht (!) mit dem einer normalen Gasflasche vergleichbar.
Was die Leckage in einer H2-Tankstelle (Leitung) mit einem Crashversuch eines Wasserstofftanks zu tun hat erschließt sich mir nicht. Das sich Wasserstoff entzünden und bei der Ansammlung von größeren Mengen natürlich auch explodieren kann ist ein Fakt.
Jörg2 meint
@Jeru
Ich glaube, Dich richtig verstanden zu haben.
Generell bin ich der Meinung, dass sicherheits- und umweltrelevante Dinge, so wenig wie möglich in privater Hand und so wenig wie möglich mobil sein sollten. (Unter „privat“ würde ich jetzt auch mal den kleinen Frachtführer verstehen.)
Solche Risiken gehören (so meine sehr persönliche Meinung) in stationäre, engmaschig überwachte und professionell betriebene Anlagen, weit weg von Wohngebieten.
RR meint
1.)Kommt hier noch hinzu, dass das Gas im Tank gar nicht zündfähig ist (kein Sauerstoff), sondern erst, nachdem es ausgeströmt ist?
–> Vermutlich eher die Stichflamme an der Öffnung, oder?
–> Wenn der ganze Tank zerstört wird (platzt der wirklich auf oder kriegt eher mehr risse?), müsste sich das Gas doch auch recht schnell verflüchtigen (eher kleinere Tanks) solange man nicht in einer Garage steht?
2.) Wie kommt es zu schnellen hohen Wärme/Brandeinwirkungen? Wenn das beteiligte Benzin-Fahrzeug in Flammen aufgeht? Während Benzin da bleibt wo es ist und munter brennt, zischt der H“ wahrscheinlich schnell davon, oder?
Thrawn meint
@RR:
Mal abgesehen von der Explosionsgefahr: 700-800 Bar Druck sind auch nicht ohne. Sollte Gas mit diesem Druck aus einer kleine Leckage austreten, darf da auch nichts im Weg sein. Ich schätze mal, das schneidet glatt durch alles durch, was von einem Auto(wrack) nach einem Unfall übrig ist.
Sollte sich also H2 in Fahrzeugen tatsächlich durchsetzen, werde ich meinen aktiven Dienst in der Freiwilligen Feuerwehr quittieren. Ich hätte da die Hosen voll, näher als 200m an die Unglücksfahrzeuge ran zu kömmen, muss ich zugeben.
Jörg2 meint
Vielleicht helfen ja ein…zwei YT-Videos weiter?
https://youtu.be/Lr15rPHEmeQ
https://youtu.be/bH8DIM27PAI
Es handelt sich jeweils um stationäre Gastanks zur Haushaltsversorgung. Die werden mit 6…8bar befüllt. Die H2-Tanks in Fahrzeugen haben 350…700bar. CNG-Tanks haben bis 200bar.
Es ist schön zu sehen, dass das Abgasen über die Sicherheitsventile nicht ausreichend ist. Die Tanks bersten, die zündfähige Gaswolke wird erzeugt und zündet. Wie schon einmal geschrieben: das Militär nutzt soetwas zum Brechen von Bunkeranlagen (Aerosolbombe: Aufbau der Wolke im Ziel durch Explosion oder Gasgenerator, Zündung)
Jörg2 meint
Hier noch die übliche LPG-Tankexplosion (Bersten, kein Zünden) in einem Pkw.
https://youtu.be/5-nOPvXiIWQ
Im LPG-Tank sind 5..8bar. Ich vermute es war ein Ringtank für die Ersatzradmulde. Also irgendwas zwischen 50 und 100 Liter Inhalt.
Den beiden Jungs scheint nichts passiert zu sein. Es wird wohl noch etwas pfeifen im Hirn….
Jörg2 meint
Und hier noch eine Versuchsanordnung, als man Videos noch mit Kurbelkamera drehte:
https://youtu.be/HnmoaDRMk5U
Handelsüblicher Gastank zur Hausversorgung. 6m². Bersten bei ca. 30bar.
Feuerball von 40m-Durchmesser.
Jeru meint
@ Jörg2
Normale Gastanks sind mit den Wasserstofftanks für 700 bar aber nicht (!) vergleichbar. Ihre Beispiele sind daher etwas daneben. Wer gegen die Sicherheit von Batterien in E-Fahrzeugen argumentiert, könnte auch mit den Vorfällen bei Samsung in den Galaxy-Modelle argumentieren. Die Sicherheit von Handy-Batterien ist jedoch nicht mit der von E-Fahrzeugen zu vergleichen.
Man findet im Netz aus Videos und Präsentationen, die die Sicherheit von Wasserstofftanks zum Thema haben. Selbst nach einem gezielten Beschuss bersten die Tanks in Versuchen nicht. Das Gas strömt aus der Öffnung aus, bis der Behälter leer ist.
Jörg2 meint
@Jeru
Natürlich sind die vergleichbar (wie auch Äpfel mit Birnen vergleichbar sind). Man wird Gemeinsamkeiten und Unterschiede feststellen.
Beiden ist gemeinsam, dass das Medium darin unter Druck steht und der Behälter, bautechnisch, diesen Druck im Zaum halten soll. Beide haben Sicherheitseinrichtungen (z.B. Überdruckventile).
Das unter Druck stehende Medium kann mit der Umgebungsluft eine explosive Gaswolke bilden. Die notwendige Zündenergie ist gering und kann vom Basisfahrzeug „geliefert“ werden.
Beide Tankstrukturen sind nicht unzerstörbar. Beide Tankstrukturen haben einen s.g. Berstdruck (das Vielfache des üblichen Betriebsdrucks).
Was gibts noch?
Beide Medien erhöhen im geschlossenen Behälter bei Energiezufuhr den Druck.
Die Unfallszenarien sind bei Überhitzung identisch: der steigende Innendruck wird bei erreichen den Grenzdruckes das Sicherheitsventil öffnen. Gas wird ausströmen und eine explosionsfähige Wolke bilden.
Sollte am Austrittsort die Zündtemperatur bereits überschritten sein, werden wir die Brandfackel sehen.
Da bei schneller Erwärmung der Berstdruck eher erreicht wird, als das das Medium komplett abgegast ist, wird es zum Bersten des Behälters kommen. Bei ausreichender Zündenergie mit erheblichen Feuerball.
Das sind so ein paar Gemeinsamkeiten.
Unterschiede gibt es auch. Der 700bar-Tank ist widerstandsfähiger gegen Anprall, als der 8bar-Tank.
Duesendaniel meint
Medi: „Nach diesem sehr naiven Kommentar wollte ich einfach etwas dafür sensibilisieren, dass die Speicherung von Wasserstoff keine Hexerei oder besonders neu ist“.
Die einzig naiven Kommentare hier kommen leider von Ihnen, aber das ist wohl auch normal, wenn man sich sonst im Leben mit Technik nicht beschäftigt, aber so tut, als wüsste man schon alles über die ja doch überschaubare Arbeit der Ingenieure, die mit einem Test alle Lastfälle und Gefahren abdecken können, die mit solchen gefährlichen Stoffen eintreten können, übrigens auch weit über die gesetzlich geforderten Testanforderungen hinaus. Googlen Sie doch z.B. mal ‚LKW-Unglück Bologna‘ und fragen Sie sich danach mal, wie es sein kann, dass sich solche fahrenden Bomben mitten unter uns im normalen Straßenverkehr bewegen dürfen!? Tut mir ja leid, wenn Ihre heile Welt dann etwas bröckelt, aber etwas mehr Respekt vor der Komplexität unserer Arbeit in den immer vorherrschenden Grenzen durch enormen Kostendruck kann bei Ihnen sicher nicht schaden.
Duesendaniel meint
Medi = jeru: