Startseite » Sicherheit » Gefährdungsbeurteilung » Elek­tro­mo­bi­li­tät: Ein Thema für den Arbeits­schutz?

Abkehr vom Verbrennungsmotor

Elek­tro­mo­bi­li­tät: Ein Thema für den Arbeits­schutz?

Anzeige
Die Verfüg­bar­keit fossi­ler Brenn­stoffe, Schad­stoff­emis­sio­nen wie CO2 oder Stick­oxide und nicht zuletzt die Diesel-Affäre: Kaum ein Tag ohne eine Nach­richt zu diesen Themen in den Medien. Häufig taucht dabei auch der Begriff „Elek­tro­mo­bi­li­tät“ auf. Dabei geht es nicht nur um elek­tri­sche Antriebs­tech­no­lo­gien, sondern auch um Auto­ma­ti­sie­rung und Vernet­zung, Digi­ta­li­sie­rung und neue Mobi­li­täts­kon­zepte. Welche Rolle spielt hier­bei der Arbeits­schutz?

Lang­fris­tig wird eine Abkehr vom Verbren­nungs­mo­tor statt­fin­den. Elek­trisch ange­trie­bene Fahr­zeuge haben gegen­über Verbren­nungs­mo­to­ren nicht nur ökolo­gi­sche Vorteile, auch bezüg­lich ihres gerin­ge­ren Wartungs­auf­wands sind diese Fahr­zeuge im Vorteil. Der rela­tiv junge Markt ist aktu­ell noch klein, unter­liegt aber einer hohen Dyna­mik (vgl. Abbil­dung 1). Zum 1. Januar 2018 belief sich der Bestand an rein elek­trisch ange­trie­be­nen Perso­nen­kraft­fahr­zeu­gen (Pkw) in Deutsch­land auf circa 54.000 Fahr­zeuge. Rech­net man noch die Hybrid­fahr­zeuge (einschließ­lich Plug-in-Hybrid) dazu, so gab es zu diesem Stich­tag insge­samt circa 335.000 Fahr­zeuge mit elek­tri­schem Antrieb.

Auto­mo­bil­her­stel­ler, Zulie­fer­indus­trie und Forschungs­ein­rich­tun­gen entwi­ckeln die Fahr­zeug­tech­no­lo­gien konti­nu­ier­lich weiter. Es geht unter ande­rem um die Opti­mie­rung von Antriebs­sys­te­men, Leis­tungs­elek­tro­nik und nicht zuletzt um die Spei­cher­tech­no­lo­gien. Die Batte­rie ist bei den elek­trisch ange­trie­be­nen Fahr­zeu­gen die wich­tigste Kompo­nente. Sie hat Einfluss auf Reich­weite, Gewicht und Fahr­zeug­kos­ten.

Mit der Zunahme elek­trisch ange­trie­be­ner Fahr­zeuge kommen sowohl auf die Herstel­ler­in­dus­trie als auch auf die Service­werk­stät­ten neue Heraus­for­de­run­gen im Arbeits­schutz zu. Die Antriebe dieser Fahr­zeuge und weitere Kompo­nen­ten werden mit hohen elek­tri­schen Span­nun­gen und Strö­men betrie­ben. Aktu­ell liegen die Span­nun­gen bei Fahr­zeu­gen im Pkw-Bereich bei etwa 400 V. 2019 wird aller­dings das erste Elek­tro­fahr­zeug als Pkw mit 800-V-Technik in Serie gehen. Die Ener­gie­spei­cher stel­len große elek­tri­sche Leis­tun­gen bereit.

Neben den elek­tri­schen Gefähr­dun­gen exis­tie­ren chemi­sche sowie Brand- und Explo­si­ons­ge­fähr­dun­gen. Die Fahr­zeug­indus­trie und die Service­werk­stät­ten müssen sich mit neuen Arbeits­ver­fah­ren ausein­an­der­set­zen und ihre Gefähr­dungs­be­ur­tei­lun­gen anpas­sen. Dies gilt nicht nur für Arbei­ten an intak­ten Fahr­zeu­gen, sondern auch an Unfall­fahr­zeu­gen. Welche spezi­el­len Auswir­kun­gen auf den Arbeits­schutz hat der Umgang mit elek­trisch ange­trie­be­nen Fahr­zeu­gen in den Unter­neh­men?

Gefähr­dun­gen beim Umgang mit Elek­tro­fahr­zeu­gen

Span­nun­gen von 12 oder 24 Volt sind für Beschäf­tigte im Kraft­fahr­zeug­ge­werbe schon immer vertraute Größen gewe­sen. Im Rahmen der alter­na­ti­ven Antriebe im Fahr­zeug­be­reich kommen aber Span­nun­gen und Ströme zum Einsatz, die sich mit Span­nun­gen bis 800 Volt und sehr großen Leis­tun­gen erheb­lich von den bisher vertrau­ten Größen­ord­nun­gen unter­schei­den. Fahr­zeuge mit derar­ti­gen Antrie­ben verfü­gen über Kompo­nen­ten, die für die Antriebe selbst, aber auch für Neben­ag­gre­gate wie zum Beispiel eine Klima­an­lage zum Teil große elek­tri­sche Leis­tun­gen benö­ti­gen. Von den in diesen Fahr­zeu­gen einge­setz­ten Kompo­nen­ten können elek­tri­sche Gefähr­dun­gen ausge­hen, die zu Körper­durch­strö­mung und Licht­bo­gen­ein­wir­kung am mensch­li­chen Körper führen.

Bei Seri­en­fahr­zeu­gen geht von den verbau­ten Hoch­volt (HV)-Komponenten (siehe Kasten unten links) unter norma­len Bedin­gun­gen keine elek­tri­sche Gefahr aus. Dennoch kann nicht ausge­schlos­sen werden, dass beispiels­weise bei Reparatur- und Service­ar­bei­ten unter Span­nung stehende Teile berührt werden.

Wech­sel­strom kann bereits ab einer Strom­stärke von etwa 1 bis 5 mA zu Schreck­re­ak­tio­nen und dadurch zu Sekun­där­un­fäl­len führen. Ab 50 mA (0,05 A) kommt es zu Muskel­ver­kramp­fung, Atem- und Herz­still­stand. Der gere­gelte Ablauf der einzel­nen Herz­mus­kel­be­we­gun­gen wird durch­ein­an­der­ge­bracht, so dass eine unge­ord­nete Bewe­gung ohne Pump­wir­kung entsteht – das soge­nannte Herz­kam­mer­flim­mern.

Auch Gleich­strom ist keines­falls unge­fähr­lich. Es treten bei einer Körper­durch­strö­mung in erster Linie innere Verbren­nun­gen, Flüs­sig­keits­ver­luste, Verko­chun­gen und Störun­gen der Impulse im Herz auf. Die in Fahr­zeu­gen mit HV-Systemen verwen­de­ten Span­nun­gen können beim Menschen Ströme von mehre­ren Hundert Milli­am­pere verur­sa­chen.

Bei einem durch Kurz­schluss erzeug­ten Licht­bo­gen sind Verbren­nun­gen und Schä­di­gun­gen der Haut, der Augen und der Atem­wege die Folge. Typi­sche Unfall­fol­gen sind das Verblit­zen der Augen durch starke UV-Strahlung sowie Verbren­nun­gen ersten und zwei­ten Grades der Haut.

Zur Spei­che­rung der elek­tri­schen Ener­gie werden nach heuti­gem Stand über­wie­gend Batte­rien mit Lithium-Ionen-Zellen genutzt. Die wich­tigste elek­tro­ni­sche Kompo­nente dabei ist das Batte­rie­ma­nage­ment­sys­tem (BMS). Es steu­ert und über­wacht den Lade­zu­stand beim Be- und Entla­den auf Zell- und System­ebene. Zusätz­lich über­nimmt es die Funk­tion der Schnitt­stelle zwischen Elektrofahrzeug- und Akkumulator-Kommunikation. Durch die inte­grierte Senso­rik werden Strom, Span­nun­gen, Tempe­ra­tu­ren der Einzel­zel­len und des Gesamt­sys­tems gemes­sen und gere­gelt. Damit ist das BMS ein zentra­ler Bestand­teil für die Sicher­heit der Batte­rie.

In Lithium-Ionen-Batterien werden zum einen Mate­ria­lien mit hohen Ener­gie­ge­hal­ten und zum ande­ren hoch­ent­zünd­li­che Elek­tro­lyte kombi­niert. Wirken extreme äußere Einflüsse wie beispiels­weise Kurz­schlüsse, hohe Tempe­ra­tu­ren oder eine mecha­ni­sche Defor­ma­tion durch Kolli­sion ein, können entspre­chende sicher­heits­kri­ti­sche Situa­tio­nen ausge­löst werden. Diese gilt es in der Konstruk­ti­ons­phase ausrei­chend zu berück­sich­ti­gen.

Ein wesent­li­cher Aspekt ist hier­bei die Reak­tion bei einer Über­la­dung von Zellen. Diese kann zu einer unkon­trol­lier­ba­ren Erhit­zung und schlimms­ten­falls zu einem soge­nann­ten „ther­mal runa­way“ mit Brand und Ausga­sen der Zellen führen. Auch Tief­ent­la­dun­gen soll­ten aufgrund auftre­ten­der Korro­sion vermie­den werden. Entspre­chend müssen mit den Zellen vor Inver­kehr­brin­gen elek­tri­sche Sicher­heits­tests durch­ge­führt werden, die unter ande­rem auch das Verhal­ten bei schnel­lem Laden und Entla­den mit hohen Strö­men analy­sie­ren.

Auswir­kun­gen im Arbeits­schutz

Um die Sicher­heit und den Gesund­heits­schutz der Beschäf­tig­ten zu gewähr­leis­ten, sind die Arbeit­ge­ber verpflich­tet, die erfor­der­li­chen Maßnah­men des Arbeits­schut­zes zu gewähr­leis­ten (vgl. Abbil­dung 2).

Orga­ni­sa­tion

Zunächst sind im Rahmen der Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung die Gefähr­dun­gen zu ermit­teln und die damit verbun­de­nen Risi­ken zu bewer­ten. Daraus müssen dann die entspre­chen­den Schutz­maß­nah­men abge­lei­tet werden. Neben den bereits bekann­ten Gefähr­dun­gen sind insbe­son­dere die oben genann­ten elek­tri­schen Gefähr­dun­gen durch Körper­durch­strö­mung und Licht­bö­gen sowie die Gefähr­dun­gen im Umgang mit den Lithium-Ionen-Batterien zu beur­tei­len.

Für Tätig­kei­ten mit hohem Risiko, zum Beispiel Arbei­ten an unter Span­nung stehen­den Ener­gie­spei­chern, empfiehlt es sich, schrift­li­che Arbeits­an­wei­sun­gen zu erstel­len. Sie beinhal­ten unter ande­rem auch Sicher­heits­hin­weise der Herstel­ler, die es zu berück­sich­ti­gen gilt. Arbeits­an­wei­sun­gen beschrei­ben die Vorge­hens­weise bei diesen Tätig­kei­ten inklu­sive der dabei auftre­ten­den Gefähr­dun­gen und der zu berück­sich­ti­gen­den Schutz­maß­nah­men. Sie sollen dem Beschäf­tig­ten als Check­liste dienen, damit er alle zu beach­ten­den Maßnah­men berück­sich­tigt. Die Über­prü­fung der stan­dar­di­sier­ten Arbeits­an­wei­sun­gen auf fach­li­che Rich­tig­keit obliegt einer fach­lich quali­fi­zier­ten Person.

Die Inhalte der Arbeits­an­wei­sun­gen sind den Beschäf­tig­ten durch Einwei­sung (zum Beispiel im Rahmen der Produkt­schu­lung) oder Unter­wei­sung (vor Aufnahme der Tätig­keit, wieder­keh­rend) zu vermit­teln. Die Beschäf­tig­ten müssen die Inhalte verstan­den haben. Für die nach­hal­tige Inte­gra­tion stan­dar­di­sier­ter Arbeits­ver­fah­ren in den Arbeits­ab­lauf, die Erstel­lung erfor­der­li­cher Doku­men­ta­tio­nen und die Kontrolle der Umset­zung sind die jewei­li­gen Vorge­setz­ten verant­wort­lich.

Arbeits­mit­tel

Zu den Aufga­ben der verant­wort­li­chen Perso­nen im Unter­neh­men gehört es auch, Werk­zeuge, Hilfs­mit­tel und Persön­li­che Schutz­aus­rüs­tung (PSA) zur Verfü­gung zu stel­len. Diese müssen für die jewei­li­gen Arbei­ten geeig­net und in einem siche­ren Zustand sein. Das bedeu­tet zudem, dass sie auch bei entspre­chen­der Benut­zung in diesem Zustand blei­ben müssen. Arbei­ten am HV-System sind nur nach Herstel­ler­vor­ga­ben und mit den vorge­schrie­be­nen Werk­zeu­gen, Hilfs­mit­teln und der PSA durch­zu­füh­ren. Für Arbei­ten an unter Span­nung stehen­den HV-Komponenten sind nur die vom Herstel­ler vorge­ge­be­nen und elek­trisch isolie­ren­den Arbeits­mit­tel einschließ­lich der erfor­der­li­chen PSA zu verwen­den.

Fahr­zeuge mit HV-System sind für die Dauer der Tätig­kei­ten zu kenn­zeich­nen. Während elek­tro­tech­ni­scher Arbei­ten ist der Arbeits­be­reich abzu­si­chern, zum Beispiel durch Absperr­bän­der oder Gelän­der. Wenn eine gegen­sei­tige Gefähr­dung der Service­mit­ar­bei­ter möglich ist, zum Beispiel bei zeit­glei­chen Wartungs- oder Repa­ra­tur­ar­bei­ten und Arbei­ten am HV-System der Fahr­zeuge sowie bei einge­schränk­ter Über­sicht­lich­keit an Nutz­fahr­zeu­gen, so ist ein Verant­wort­li­cher oder Koor­di­na­tor zu benen­nen. Dieser muss die auszu­füh­ren­den Arbei­ten aufein­an­der abstim­men und die Schutz­maß­nah­men fest­le­gen.

Der Koor­di­na­tor muss für Arbei­ten an Fahr­zeu­gen mit Hoch­volt­sys­tem ausrei­chend quali­fi­ziert sein, um die mögli­chen Gefähr­dun­gen erken­nen und die notwen­di­gen Maßnah­men einlei­ten zu können. Darüber hinaus sind spezi­fi­sche Kennt­nisse zu den entspre­chen­den Fahr­zeug­ty­pen notwen­dig.

Perso­nal

Alle Beschäf­tig­ten, die elek­tro­tech­ni­sche Arbei­ten an HV-Systemen von Fahr­zeu­gen durch­füh­ren sollen, müssen für diese Arbei­ten quali­fi­ziert sein. Der Umfang der Quali­fi­zie­rung hängt unter ande­rem vom Grad der bei den Arbei­ten auftre­ten­den elek­tri­schen Gefähr­dun­gen und von den Vorkennt­nis­sen ab.

Allge­meine Instand­hal­tungs­ar­bei­ten an diesen Fahr­zeu­gen (zum Beispiel Arbei­ten an der Abgas­an­lage, Ölwech­sel, Reifen­wech­sel) können vorge­nom­men werden, solange das HV-System in Ordnung ist und es beispiels­weise keine Beschä­di­gun­gen an den HV-Komponenten oder keine Fehler­mel­dun­gen aufweist. Die Beschäf­tig­ten müssen vor Aufnahme der Arbei­ten unter­wie­sen werden, um die elek­tri­schen Gefähr­dun­gen des HV-Systems kennen­zu­ler­nen. Sie müssen mit den Kenn­zeich­nun­gen der HV-Komponenten vertraut gemacht und in die sichere Bedie­nung des Fahr­zeugs einge­wie­sen werden.

Beschäf­tigte, die Arbei­ten an HV-Systemen durch­füh­ren sollen, benö­ti­gen eine zusätz­li­che Quali­fi­ka­tion. Die Fach­kunde für die jewei­li­gen HV-Systeme, an denen sie arbei­ten sollen, muss ihnen in einer theo­re­ti­schen und prak­ti­schen Schu­lung vermit­telt werden. Die geschul­ten Beschäf­tig­ten können die elek­tri­schen Gefähr­dun­gen des HV-Systems beur­tei­len und die für das HV-System notwen­di­gen Schutz­maß­nah­men fest­le­gen. Sie sind in der Lage, die Span­nungs­frei­heit am Fahr­zeug herzu­stel­len und für die Dauer der Arbei­ten sicher­zu­stel­len.

Der Umfang der Quali­fi­zie­rung (siehe Kasten rechts) hängt entschei­dend von der Vorbil­dung, den prak­ti­schen Erfah­run­gen des Beschäf­tig­ten und vom Grad der elek­tri­schen Gefähr­dung ab, der die Beschäf­tig­ten bei der Durch­füh­rung der elek­tro­tech­ni­schen Arbei­ten ausge­setzt sind. Zusätz­lich zu den durch­ge­führ­ten theo­re­ti­schen und prak­ti­schen Quali­fi­zie­run­gen ist ein Nach­weis der erwor­be­nen
Fähig­kei­ten und Kennt­nisse erfor­der­lich. Die verant­wort­li­chen Perso­nen müssen sicher­stel­len, dass nur Beschäf­tigte, welche die oben beschrie­be­nen Voraus­set­zun­gen erfül­len, an Hybrid- und ande­ren HV-Fahrzeugen arbei­ten.

Fallen Arbei­ten an der elek­tri­schen Infra­struk­tur an, wie beispiels­weise die Instal­la­tion von exter­nen Lade­ein­rich­tun­gen oder Arbei­ten an der elek­tri­schen Gebäu­de­in­stal­la­tion, so dürfen diese Arbei­ten nur von Elek­tro­fach­be­trie­ben ausge­führt werden. Diese Betriebe können über­prü­fen, ob die Instal­la­tion für die benö­tigte elek­tri­sche Leis­tung ausreicht und welche Schutz­maß­nah­men (zum Beispiel Fehler­strom­schutz­ein­rich­tung) erfor­der­lich sind. Diese Arbei­ten müssen fach­ge­recht nach den Regeln der Tech­nik ausge­führt werden.

 

Lite­ra­tur

  • Gesetz über die Durch­füh­rung von Maßnah­men des Arbeits­schut­zes zur Verbes­se­rung der Sicher­heit und des Gesund­heits­schut­zes der Beschäf­tig­ten bei der Arbeit (Arbeits­schutz­ge­setz – ArbSchG), Stand 2015
  • Kompen­dium Grund­sätze der Präven­tion DGUV Vorschrift 1, DGUV Regel 100–001, Erläu­te­run­gen, Berufs­ge­nos­sen­schaft Holz und Metall, Ausgabe 2015
  • DGUV Infor­ma­tion 200–005 (2012): Quali­fi­zie­rung für Arbei­ten an Fahr­zeu­gen mit Hoch­volt­sys­te­men, Deut­sche Gesetz­li­che Unfall­ver­si­che­rung (DGUV), Berlin 2012
  • Rahimzei/Sann/Vogel (2015): Kompen­dium: Li-Ionen-Batterien, Verband der Elek­tro­tech­nik Elek­tro­nik Infor­ma­ti­ons­tech­nik e.V., Frank­furt, Stand: Juli 2015

Autor: Dipl.-Ing. Albert Först

Präven­ti­ons­be­zirk Südost, Berufs­ge­nos­sen­schaft Holz und Metall, Nürn­berg,

Leiter Themen­feld Fahr­zeug­elek­trik, Mecha­tro­nik des Sach­ge­biet Fahr­zeug­bau, ‑antriebs­sys­teme und Instand­hal­tung im DGUV Fach­be­reich Holz und Metall


Hoch­volt (HV)

In der Auto­mo­bil­bran­che wird der Begriff „Hoch­volt“ (HV) verwen­det, um damit eine Abgren­zung sowohl zum konven­tio­nel­len Bord­netz in den Fahr­zeu­gen als auch zu den Begrif­fen in der Ener­gie­ver­sor­gung zu schaf­fen. HV-Fahrzeuge verfü­gen über Kompo­nen­ten, die mit Span­nun­gen ober­halb von 60 V Gleich­span­nung oder 30 V Wech­sel­span­nung betrie­ben werden.


Nähe­res zur Quali­fi­zie­rung kann der Infor­ma­ti­ons­schrift „Quali­fi­zie­rung für Arbei­ten an Fahr­zeu­gen mit Hoch­volt­sys­te­men“ entnom­men werden:

http://publikationen.dguv.de (Such­be­griff: DGUV Infor­ma­tion 200–005)

Anzeige

News­let­ter

Jetzt unse­ren News­let­ter abon­nie­ren

Meistgelesen

Jobs

Sicher­heits­be­auf­trag­ter

Titelbild Sicherheitsbeauftragter 12
Ausgabe
12.2019
ABO

Sicher­heits­in­ge­nieur

Titelbild Sicherheitsingenieur 12
Ausgabe
12.2019
ABO
Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de