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 9
Ausgabe
9.2020
ABO
Sicherheitsingenieur
Titelbild Sicherheitsingenieur 9
Ausgabe
9.2020
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