Physiker Christoph Ziegler über die Explosionsgefahr von E-Autos: "Batteriebrand kein Tesla-Problem"
Der brennende Tesla auf der Autobahn 2 in der Nähe von Bellinzona im schweizerischen Kanton Tessin. Bei dem Unfall starb ein 48-jähriger Unternehmer aus Tettnang.
Der brennende Tesla auf der Autobahn 2 in der Nähe von Bellinzona im schweizerischen Kanton Tessin. Bei dem Unfall starb ein 48-jähriger Unternehmer aus Tettnang. | Bild: 20minuten
Weingarten/Bellinzona
16.05.2018 19:00
Professor Christoph Ziegler von der Hochschule Ravensburg-Weingarten ist Diplomphysiker. Im Interview erklärt er, warum der ausgebrannte Tesla im Tessin kein Sonderfall ist.

Herr Ziegler, wie ist eine Tesla-Batterie eigentlich aufgebaut?

Batterien, die man aus dem Alltag kennt, gibt es in verschiedenen Größen – wie zum Beispiel AAA oder AA. In der Industrie gibt es ein ähnliches Format: 18650. Das ist ein kleiner Zylinder, ähnlich einer Batterie. Dieser Typ findet sich unter anderem in Akkus von Laptops, aber eben auch in der Autobatterie von Tesla. Bei dem Unfall kann es sich eigentlich nur um ein Model S gehandelt haben. In dieser Größenordnung sind etwa 10 000 dieser Batterien eingebaut. Die Energiedichte übersetzt sich ziemlich direkt in Reichweite. Aber die höhere Energiedichte bringt bestimmte Eigenschaften mit sich.

Was für Eigenschaften meinen Sie?

Man bewegt sich da in einem Interessenskonflikt – eine hohe Leistung, ein niedriger Preis, eine nachhaltige Batterie und hohe Sicherheit: Alles zusammen ist in einer Batterie nicht zu haben. Darin liegt das Dilemma der Hersteller. So ist es auch bei der Tesla-Batterie. Sie enthält Material, das auf hohe Energie und damit eine höhere Reichweite ausgerichtet ist. Dadurch hat es aber auch das Potenzial, thermisch durchzugehen. Es gibt Materialien, die dieses Risiko nicht aufweisen, dann aber eine geringere Reichweite ermöglichen.

Ein verbranntes Wrack eines Teslas in Kalifornien. Das Auto ging in Flammen auf, nachdem es gegen eine Betonmauer krachte. Der Fahrer überlebte nicht. Erst vergangene Woche starben in den USA zwei Menschen, nachdem ihr Tesla bei einem Aufprall auf eine Mauer in Brand geriet.
Ein verbranntes Wrack eines Teslas in Kalifornien. Das Auto ging in Flammen auf, nachdem es gegen eine Betonmauer krachte. Der Fahrer überlebte nicht. Erst vergangene Woche starben in den USA zwei Menschen, nachdem ihr Tesla bei einem Aufprall auf eine Mauer in Brand geriet. Bild: dpa

Was genau passiert beim thermischen Durchgehen?

So nennt man den Effekt, wenn eine Batterie eine bestimmte Grenztemperatur überschreitet, und eine Reaktion beginnt. Diese Temperatur liegt bei etwa 200 Grad. Auslöser für diesen Prozess ist entweder eine mechanische Zerstörung, ein Feuer, das von außen kommt, oder eine Fehlbelastung der Batterie im System, wie eine starke Überladung. Diese ist aber nur bei einem kompletten Systemausfall möglich. Wenn die Batterie einmal zu warm ist, reagiert sie intern weiter. Dadurch kann sie einen Brand beschleunigen oder sogar selbst explodieren: Denn die Flüssigkeit in der Batterie, der Elektrolyt, zersetzt sich bei hohen Temperaturen teilweise in brennbare Gase.

Was unterscheidet eine Tesla-Batterie von anderen E-Motor-Batterien?

Es gibt verschiedene Aspekte. Der Aufbau der Zelle und ihre Verschaltung unterscheidet sich von Hersteller zu Hersteller: also wie viele Batterien in einer Reihe und parallel geschaltet sind und welches Format sie haben. Tesla verwendet die Zylinderform. Es gibt aber auch die sogenannten Coffeebag-Zellen, die in einer Folie eingeschlossen sind. Namhaften deutsche Autobauer setzen sie zumindest bei Prototypen ein. Diese Batterien sind nicht so stabil wie eine Zylinderzelle, müssen also aufwendiger geschützt werden. Der größte Unterschied liegt aber bei den verwendeten Materialien. Das hängt davon ab, worauf der einzelne Hersteller wert legt.

In jüngster Vergangenheit sind mehrere Tesla-Modelle nach einem Aufprall in Brand geraten. Sehen Sie da einen Zusammenhang?

Da könnte ich nur spekulieren. Aus einer geringen Anzahl von Unfällen kann ich keine Schlussfolgerung ziehen oder einen Zusammenhang herstellen.

Kann der Aufprall des Teslas auf eine Leitplanke mit hoher Geschwindigkeit einen Kurzschluss in der Batterie verursachen und so ein starkes Feuer entfachen?

Ich war nicht vor Ort und habe das Fahrzeug nicht gesehen. Aber die Vermutung liegt nahe, dass ein Fremdkörper in die Batterie eindringen muss, etwa Teile der Leitplanke, die durch den Aufprall in die Batterie getrieben werden. Dadurch wäre es denkbar, dass ein Feuer ausbricht. Bei einem normalen Aufprall ist die Wahrscheinlichkeit sehr gering, dass ein Kurzschluss ausgelöst wird. Genauso wenig, wie ein Benzintank bei einer Kollision automatisch explodiert. Wird der Tank allerdings von einem harten Gegenstand perforiert, sieht es anders aus.

Ist diese Brandgefahr Tesla-spezifisch oder kann das auch mit einem anderen E-Motor passieren?

Das Potenzial für thermisches Durchgehen gibt es bei den meisten E-Motor-Batterien. Es gibt Materialien, die dieses Risiko nicht bergen, aber dafür weniger Energie liefern. Deshalb werden sie in der Autoindustrie weniger eingesetzt. Sie werden dagegen als Stromspeicher in Privathäusern eingesetzt.



Welche Rolle spielt die Leistungsstärke der Motoren? Hat Tesla einfach zu hohe Ambitionen?

Im Vergleich zu anderen Herstellern denke ich nicht. Alle versuchen, möglichst viel Energie in ihre Fahrzeuge zu packen. Das hat ein gewisses Unfallpotenzial. Eine spezifische Tesla-Problematik sehe ich da nicht. Die Frage ist vielmehr, wie schnell Entwicklungen auf den Markt gebracht werden. Das zeigen die Zwischenfälle mit dem Autopiloten, der eher ein Assistenzsystem ist. Da ist Tesla vielleicht ein bis zwei Schritte schneller als europäische Hersteller, erhöht damit aber auch das Risiko.

Sind E-Motoren gefährlicher als Benziner- oder Dieselfahrzeuge?

Summa Summarum ein klares Nein. Aus der Technologie heraus nicht. Der gesamte Elektromotor ist nicht gefährlich. Autofahrer tanken in regelmäßigen Abständen Benzin oder Diesel – Stoffe, die explosionsfähige Dämpfe freisetzen, auch beim Tanken. Trotzdem gehen wir damit im Alltag um. Im Vergleich dazu stellt der Ladevorgang einer Autobatterie ein geringeres Risiko dar. Die Hochspannung im Auto bringt aber andere Risiken mit sich, die wir in Kauf nehmen müssen, wenn wir mobil sein wollen.

Fragen: Mirjam Moll

Zur Person

Christoph Ziegler (42) ist Diplomphysiker und lehrt an der Hochschule Ravensburg-Weingarten. Nach seinem Physikstudium an den Universitäten Regensburg und Karlsruhe war er unter anderem beim Fraunhofer Institut tätig sowie Forschungsingenieur bei der BASF in Ludwigshafen. (mim)

 

Christoph Ziegler (42) ist Diplomphysiker und lehrt an der Hochschule Ravensburg-Weingarten.
Christoph Ziegler (42) ist Diplomphysiker und lehrt an der Hochschule Ravensburg-Weingarten. Bild: Hochschule Ravensburg-Weingarten.
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