Modellflieger kennen die Risiken von Lithium-Ionen-Akkus

Ein maßstabsgetreues Modell von a Reaper Drohne polterte über die Landebahn und hob in den grauen kanadischen Himmel, angetrieben von einem Plastikpropeller und einer Lithium-Ionen-Batterie. Als das winzige Flugzeug wenige Sekunden später wieder auf die Erde stürzte, stieg weißer Rauch aus den Trümmern auf.

'Warum brennt es?' fragte einer der Bastler den anderen, kurz bevor leuchtend orangefarbene Flammen aus der Absturzstelle zu schießen begannen.

Die müde Antwort, auf Video festgehalten, war: „Batterie“.

Kleine, leistungsstarke Lithium-Ionen-Akkus haben die Welt der ferngesteuerten Flugmodelle verändert, so wie sie Smartphones dünner, Elektrowerkzeuge länger und Elektroautos weiter machen lassen. Aber zwei schwerwiegende Vorfälle in diesem Monat mit wiederaufladbaren Batterien in Boeing 787 Dreamlinern haben gezeigt, was Modellflugzeug-Bastler seit langem wissen: Die Lithium-Ionen-Technologie birgt inhärente Gefahren.

Angesichts der schieren Anzahl von Lithium-Ionen-Batterien – laut Branchenangaben wurden im letzten Jahr mehr als 4 Milliarden wiederaufladbare Zellen hergestellt – sind Brände nicht üblich. Nachdem sich ein batteriebetriebener Chevy Volt nach einem Testunfall im Jahr 2011 entzündete, sagten Bundesermittler, dass Elektroautos nicht anfälliger seien als gasbetriebene Fahrzeuge, von denen in den USA stündlich mehr als 20 Feuer fangen.

Dennoch bleibt ein gewisses Risiko bestehen, und die Ergebnisse können erschreckend sein. Wenn ein Handy-Akku überhitzt – ein seltenes Ereignis – kann er sich mit einem lauten „Plopp“ auswerfen und versengende Spuren hinterlassen. Lithium-Ionen-Akkupacks können längere Brände haben, da sich jede Zelle, die normalerweise die Größe eines menschlichen Fingers hat, allmählich entzündet.



„Es könnte eine Rauchbombe sein. Es könnte ein Flammenwerfer sein“, sagte Gerard Back, leitender Ingenieur bei Hughes Associates, einem Brandschutzunternehmen in Baltimore, das den Volt-Vorfall untersuchte. „Ich habe gesehen, dass sie wie jede Art von Feuerwerk aussehen, die man sich vorstellen kann.“

Boeing und andere Hersteller sind sich dieser Gefahr bewusst und haben Sicherheitsfunktionen eingebaut, die die Spannungen innerhalb sicherer Grenzen halten, Kurzschlüsse verhindern und Schäden begrenzen, wenn Probleme auftreten. Lithium-Ionen-Akkus in Laptops und anderen Verbrauchergeräten sollen eher herunterfahren, als eine Überhitzung zuzulassen, die einen Brand verursachen könnte. Auf diese Weise wird die Gefahr minimiert, aber nicht beseitigt.

Die technologischen Kompromisse spielen sich besonders in der weitläufigen Welt der Liebhaber ferngesteuerter Flugzeuge ab, die Lithium-Ionen-Batterien mit einer Mischung aus Angst und Hingabe betrachten, auch wenn sie sie ungewöhnlichen Belastungen aussetzen. Das Ergebnis ist die weit verbreitete Annahme, dass dieselbe tragbare Stromquelle, die schnelle, lange und anmutige Flüge ermöglicht, auch gelegentlich dazu führt, dass diese zerbrechlichen Spielzeuge in Flammen aufgehen – oft, aber nicht immer, nach Abstürzen.

„Sie machen das Leben viel besser, viel einfacher, aber man muss das Risiko managen“, sagt Dave Brewster, 43, ein Berufspilot aus Toronto, der als Hobby ferngesteuerte Modellflugzeuge fliegt. 'Alles im Flug ist risikomindernd.'

Es war Brewsters Reaper-Drohne, die bei ihrem Jungfernflug im August 2011 abstürzte und Feuer fing und ein Modell zerstörte, das ihn mehrere hundert Dollar und Arbeitsstunden kostete. Wie viele, die solche Pannen erlitten haben, ist er hochgeladenes Video davon an YouTube für ein aufstrebendes Genre von Katastrophenfilmen im Zusammenhang mit Lithiumbatterien mit ferngesteuerten Modellen – nicht nur Flugzeugen, sondern auch Autos und Booten. (Das brennende Wrack eines zweimotorigen Modellflugzeugs, das im Oktober 2009 veröffentlicht und mehr als 479.000 Mal angesehen wurde, wird von einem Soundtrack von Dudelsackspielen begleitet 'Erstaunliche Anmut.' )

In solchen Videos steckt eine Spur von Galgenhumor, mit hörbarem Jubel und Gelächter über die feurige Zerstörung. Doch die zugrunde liegende Gefahr wird ernst genommen. Es gibt viele Geschichten über verbrannte Hände und schwere Sachschäden, darunter Batteriebrände, die Autos, Garagen und Häuser zerstörten. Hobbyisten-Websites enthalten ernste Warnungen und enthalten lange Chat-Threads, in denen die Risiken diskutiert werden. Bei funkgesteuerten Flugzeugshows ist das Laden von Batterien in Innenräumen normalerweise verboten, es sei denn, sie werden in feuerfesten Taschen aufbewahrt.

Grafik ansehen So funktionieren Lithium-Ionen-Akkus

'Ich hatte Freunde, die sich mit ihnen die Fingerspitzen abgeblasen haben', sagte der 41-jährige Bastler Craig Pitcock, der auf YouTube ein Video von seinem feurigen Absturz veröffentlichte F-4 Phantom-Modell in einem Arizona-Feld. 'Es ist unglaublich, die Spannung.'

Vor dem Aufkommen der Lithium-Ionen-Technologie verließen sich Bastler auf einen schmutzigen flüssigen Kraftstoff oder gelegentlich auf eine ältere Generation von Batterien, die Modelle kaum zum Laufen bringen konnten. „Vor zwanzig Jahren hat dich jemand ausgelacht, wenn du ‚Elektroflugzeug‘ gesagt hast“, sagte Pitcock.

Lithium-Ionen-Akkus könnten auch die Luftfahrt revolutionieren und Flugzeuge ermöglichen, die leichter sind und weniger Treibstoff verbrauchen.

Die Ursache der Vorfälle mit den Dreamliner-Akkus wird von Sicherheitsbeamten untersucht. Die Jets wurden diese Woche in den Vereinigten Staaten und mehreren anderen Nationen zum Boden geschickt.

Die in den Laderäumen von Frachtflugzeugen mitgeführten Batterien werden als mögliche Faktoren bei zwei tödlichen Abstürzen in den letzten Jahren vermutet, so die Air Line Pilots Association International, die sich dafür einsetzt, dass Zellen als gefährliche Güter eingestuft werden, die eine besondere Handhabung, eine angemessene Feuerunterdrückung und eine Benachrichtigung erfordern für Piloten, die sie tragen. Frachtflugzeuge befördern manchmal Zehntausende von Zellen, die auf Paletten gestapelt sind, was die Gefahr erhöht, sagte Mark Rogers, Direktor des Gefahrgutprogramms der Pilotenvereinigung.

'Es gibt keine Möglichkeit, sich aus dem Problem zu lösen', sagte er. 'Egal, was Sie tun, Sie werden Zwischenfälle haben.'

Lithium-Ionen-Akkupacks bestehen typischerweise aus einer Ansammlung einzelner Zellen. In jedem sind drei Schichten aufgewickelt – eine positiv geladen, eine negativ geladen und die dritte eine „Trennfolie“, die die geladenen Schichten auseinander hält. Es gibt auch eine organische Flüssigkeit, die bei hohen Temperaturen brennbar ist.

Brände entstehen, wenn sich Elektrizität unkontrolliert zwischen den positiv und negativ geladenen Schichten bewegt. Die Ursache können Herstellungsfehler oder Schäden sein – alles, was die Berührung der positiven und negativen Schichten ermöglicht, einen Kurzschluss verursacht und von Experten „thermisches Durchgehen“ genannt wird.

Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien sagen, dass ihre Technologie sicher ist, wenn internationale Standards befolgt werden. Probleme treten vor allem bei minderwertigen, gefälschten Batterien auf oder wenn Zellen unsachgemäß versendet oder von den Verbrauchern falsch behandelt werden, sagte George Kerchner, Executive Director der Rechargeable Battery Association.

„Wenn Sie diese Zellen beschädigen und missbrauchen, laden Sie sicherlich Probleme ein“, sagte er.

Für diejenigen, die funkgesteuerte Modellflugzeuge fliegen, entstehen Brände typischerweise, wenn die Batterien überladen sind oder wenn Verdrahtungsfehler zu Kurzschlüssen führen. Und dann natürlich die Crashs: Durch die daraus resultierenden Schäden können sich Drähte berühren, Separatorfolien reißen oder Positiv- und Negativschicht direkt miteinander in Kontakt kommen.

Schäden können so subtil sein, dass eine scheinbar unbeschädigte Batterie noch lange nach einem Unfall in Flammen aufgehen kann. Bastler sagen, dass sie Gefahr spüren, wenn ihre Akkus „aufgedunsen“ werden, typischerweise das Ergebnis von Gasen, die das erste Anzeichen für ein thermisches Durchgehen sein können.

Kerchner von der Rechargeable Battery Association sagte, er und seine Söhne seien seit langem ohne Probleme mit funkgesteuerten Hubschraubern geflogen, die mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben werden. „Wir lieben sie“, sagte er, „aber wir knallen sie nicht in den Boden, um zu sehen, ob sie explodieren.“