BESS nach Thermal Runaway: Was verlorene Betriebsdaten und thermisch veränderte Zellreste noch beweisen können

Nach einem Thermal Runaway bleibt häufig viel Material zurück, aber nicht zwingend die Information, die für eine eindeutige Ursachenrekonstruktion gebraucht wird. BMS-Daten können abbrechen, Sensorkanäle unterschiedliche Zeitbezüge besitzen und Messstellen nur einen Ausschnitt des Geschehens erfassen. Gleichzeitig verändert das thermische Ereignis die Zellen selbst so stark, dass ursprüngliche Richtungs- oder Schadensmerkmale überprägt werden können. Für ein Gutachten ist deshalb nicht die Menge einzelner Auffälligkeiten entscheidend, sondern die Frage, welche Aussage ein erhaltenes Datum oder eine Materialspur tatsächlich trägt - und welche Kausalität daraus gerade nicht folgt.

Die Rekonstruktion beginnt mit der Beobachtungsgrenze

Eine Ereignisdatei ist kein lückenloses Abbild des realen Geschehens. Sie ist das Ergebnis einer konkreten Mess- und Protokollarchitektur. Jeder Wert hat einen Sensorort, einen Erfassungszeitpunkt, eine Abtastrate, eine mögliche Vorverarbeitung und einen Speicherweg. Wird diese Kette nicht rekonstruiert, kann eine scheinbar präzise Zeitreihe mehr Sicherheit vermitteln, als sie tatsächlich besitzt.

Das zeigt ein 2025 veröffentlichter Versuchsaufbau zur automatisierten Erkennung von Thermal-Runaway-Ereignissen. Untersucht wurde eine Batterie-Produktionsstation mit simulierten Wärme- und Rauchereignissen, nicht die nachträgliche Ursachenrekonstruktion eines realen BESS-Brandes. Optische und thermische Kameradaten wurden in diesem konkreten Aufbau mit einem zeitlichen Versatz von ungefähr 200 ms erfasst.

Für ein Gutachten ist nicht der konkrete Wert von 200 ms verallgemeinerbar. Er ist eine Eigenschaft dieses Versuchsaufbaus und keine typische BMS-Zeitgenauigkeit. Der Befund zeigt vielmehr das methodische Problem: Zwei Kanäle können denselben Vorgang beobachten und dennoch nicht dieselbe Zeitbasis oder Latenz besitzen. Wer aus wenigen Zehntelsekunden Reihenfolge bereits eine Ursache ableiten will, muss vorher nachweisen, dass Uhren, Trigger, Übertragungswege und Zeitstempel diesen Vergleich überhaupt tragen.

Dasselbe gilt für Daten aus BMS, EMS, Wechselrichtern, Brandmeldeanlage, Cloudplattform und externer Leittechnik. Eine gemeinsame Uhrzeit in exportierten Dateien beweist noch keine gemeinsame Erfassungslogik. Für eine belastbare Ereignisachse muss geklärt werden, welche Zeitquelle verwendet wurde, ob Zeitstempel beim Messen oder erst beim Speichern entstanden, wie Ausfälle und Pufferspeicher behandelt wurden und ob nachträgliche Synchronisationen stattfanden. Fehlt diese Information, ist die zeitliche Reihenfolge nur so genau wie ihr schwächster Kanal.

Datenverlust ist kein Beweis für das Ende des Ereignisses

Ein besonders kritischer Fehler entsteht, wenn das Ende eines Datensatzes als Ende des technischen Geschehens behandelt wird. Der Untersuchungsbericht des UL Fire Safety Research Institute zum BESS-Ereignis in Arizona vom 19. April 2019 zeigt das Gegenteil. Dort ging die externe Kommunikation des Speichers noch vor dem Eintreffen des Gefahrstoffteams verloren. Der Bericht weist ausdrücklich darauf hin, dass das BMS häufig aus den Batterien versorgt wird und deshalb während eines thermischen Ereignisses selbst zu einer unzuverlässigen Informationsquelle werden kann.

Für die Rekonstruktion bedeutet das: Der letzte gespeicherte Wert markiert zunächst nur das Ende der Beobachtbarkeit dieses Datenpfads. Er sagt nicht, dass Temperaturanstieg, Gasfreisetzung, Zellreaktionen oder andere Vorgänge zu diesem Zeitpunkt geendet hätten. Ebenso wenig beweist der Kommunikationsabbruch, dass unmittelbar zuvor ein bestimmter Fehler eingetreten sein muss. Ursache des Ausfalls und Ursache des Brandereignisses sind getrennte Fragen.

Die Konsequenz ist methodisch erheblich. Ein Gutachten sollte nach dem letzten BMS-Punkt nicht einfach eine Linie fortzeichnen. Stattdessen ist zu prüfen, welche unabhängigen Quellen das Zeitfenster noch abdecken: Brandmeldeereignisse, externe Messungen, Schaltzustände, Videoaufzeichnungen, Einsatzprotokolle oder andere technisch gesicherte Aufzeichnungen. Dabei bleibt jede Quelle an ihre eigene Messgrenze gebunden.

Gerade der Arizona-Bericht verdeutlicht auch, dass der Verlust von Kommunikation die Gefährdung nicht beendet. Der Speicher blieb für die Einsatzkräfte ein dynamisches Gefahrenobjekt, obwohl aus dem System keine verlässliche externe Kommunikation mehr verfügbar war. Kommunikationsleitungen, Sensorik, Datenerfassung und deren Stromversorgung können durch Hitze, Rauch oder Ausfall der Batterieversorgung beeinträchtigt werden. Eine Datenlücke ist daher ein Befund über die Beweislage. Sie ist weder Entwarnung noch automatisch der Fingerabdruck der auslösenden Ursache.

Sensorort und Messprinzip bestimmen die Aussage

Ein Messwert ist immer ortsbezogen. Das gilt bei Temperaturen ebenso wie bei Gasen. Im Arizona-Bericht wird für die Gasüberwachung eine Reihe möglicher Einflussgrößen genannt: Position des Sensors relativ zum Austrittspunkt, Kreuzempfindlichkeiten, Löschmittel, Ruß, Raumvolumen und -geometrie, Luftbewegung sowie die Schichtung unterschiedlich dichter Gase. Der Bericht problematisiert deshalb ausdrücklich die Aussagekraft einer statischen Einpunktmessung über den Verlauf eines Ereignisses.

Für eine nachträgliche Bewertung heißt das: Eine außerhalb des Gehäuses oder erst später gemessene Gaskonzentration kann nicht ohne weiteres als frühere Konzentration an einem anderen Ort im Inneren des BESS behandelt werden. Auch ein einzelner Temperaturfühler beschreibt seine Messstelle, nicht die vollständige thermische Verteilung im Container, Rack oder Modul.

Das ist besonders wichtig, wenn ein vermeintliches Maximum als Ursachenbeweis verwendet werden soll. Im Arizona-Bericht stieg die Temperatur an einer einzelnen Wechselrichter-Messstelle früh an. Daraus ergibt sich eine Beobachtung an genau diesem Messort. Es wäre methodisch unzulässig, daraus ohne weitere Belege den Ort der ersten Zellreaktion oder die Primärursache des Ereignisses abzuleiten.

Die gleiche Vorsicht gilt für nicht ausgelöste Sensoren. Ein Sensor kann außerhalb der relevanten Strömung, hinter einer Barriere oder in einem Bereich mit anderer thermischer Entwicklung liegen. Ob ein fehlender Alarm entlastend wirkt, lässt sich daher erst beurteilen, wenn Montageort, Messbereich, Schwellenlogik, Abtastung, Diagnosezustand und Protokollierung bekannt sind.

Ein fehlender Algorithmusalarm beweist keinen störungsfreien Betrieb

Moderne BESS können neben festen Grenzwerten auch modell- oder datenbasierte Anomalieerkennung verwenden. Für die forensische Auswertung ist entscheidend, dass jedes Verfahren Annahmen hat. Eine Arbeit von Gotion zu cloudbasierter thermischer Anomalieerkennung beschreibt Datenverlust und asynchrone Messungen ausdrücklich als Problem klassischer Modell- und Residuenverfahren. Längerer Datenverlust kann zustandsabhängige Modelle aus der Spur bringen; zeitversetzte Signale können bei gleichzeitiger Auswertung Fehlalarme erzeugen.

Die Autoren schlagen ein Clustering-Verfahren vor, das gegen bestimmte Datenlücken und Zeitverschiebungen robuster sein soll. Gerade die dokumentierten Grenzen dieses Verfahrens sind für Gutachten aufschlussreich. Das Verfahren setzt anfangs einen geeigneten Normalzustand voraus. Außerdem kann eine Veränderung unentdeckt bleiben, wenn sie alle betrachteten Messungen in ähnlicher Weise betrifft und die Clusterzuordnung dadurch nicht verändert wird.

Daraus folgt keine allgemeine Kritik an Anomaliealgorithmen. Es folgt eine präzisere Beweisregel: Ein nicht ausgelöster Alarm darf nur innerhalb der nachgewiesenen Erkennungslogik bewertet werden. Er beweist nicht abstrakt, dass kein thermischer oder elektrischer Fehler vorlag. Vor einer Schlussfolgerung müssen Referenzzustand, verwendete Kanäle, Datenqualität, Schwellen beziehungsweise Modellannahmen und die tatsächliche Verfügbarkeit des Algorithmus im Ereigniszeitraum geklärt sein.

Ebenso wenig rekonstruiert ein robuster Algorithmus nachträglich verlorene Originalmesswerte. Er kann trotz bestimmter Lücken eine Anomalie erkennen oder verwerfen. Die tatsächlich fehlenden Temperaturen, Spannungen oder Zeitpunkte werden dadurch nicht zu beobachteten Tatsachen. Für ein Gutachten bleibt deshalb zwischen Originaldaten, algorithmisch erzeugten Ergebnissen und späteren Schätzungen zu unterscheiden.

Thermisch veränderte Zellreste können Befunde tragen - aber nicht jede Ursache

Nach einem schweren Thermal Runaway können Materialuntersuchungen zusätzliche Informationen liefern. Eine 2024 veröffentlichte Studie der University of Warwick kombinierte an NMC532-Graphit-18650-Zellen Temperatur- und Spannungsmessungen, Gasanalyse, Computertomographie und metallurgische Untersuchungen. Die Zellen wurden in einem definierten Versuch lokal erwärmt. Damit ist die Untersuchung methodisch interessant für die Frage, was thermische Überprägung mit später sichtbaren Merkmalen macht.

Besonders aufschlussreich ist ein negativer Befund: Obwohl die Wärme gezielt an einer Seite der Zelle eingebracht wurde, fanden die Autoren nach Thermal Runaway keine eindeutigen anisotropen, also richtungsabhängigen Schadensmerkmale. Die innere Elektrodenstruktur war stark verformt; Teile des Jelly Rolls wurden bewegt oder ausgeworfen. Der Endzustand konservierte damit die Richtung der ursprünglichen Wärmeeinwirkung nicht in einer einfachen, eindeutigen Form.

Für die Praxis ist das eine wichtige Grenze. Wenn eine ausgebrannte Zelle auf einer Seite stärker beschädigt erscheint, kann dies ein relevanter Befund sein. Umgekehrt darf aus dem Fehlen einer eindeutigen Richtungsspur nicht geschlossen werden, es habe keine lokal gerichtete thermische Einwirkung gegeben. Thermal Runaway kann den ursprünglichen Zustand so weit verändern, dass die spätere Geometrie nur noch einen Teil der Ereignisgeschichte enthält.

Die Studie beobachtete zudem geschmolzenes und wieder erstarrtes Kupfer des Stromkollektors. Daraus leiteten die Autoren eine sehr hohe thermische Beanspruchung im Zellinneren ab. Dieser Materialbefund trägt eine Aussage über die erreichte thermische Belastung. Er beweist allein weder einen auslösenden äußeren Kurzschluss noch die zeitliche Position des Schmelzvorgangs innerhalb der gesamten Schadenkette.

Genau hier liegt eine typische forensische Falle. Sekundäre Schmelzspuren können während eines fortgeschrittenen thermischen Ereignisses entstehen und auffällig aussehen. Ihre bloße Anwesenheit macht sie aber nicht automatisch zur Primärursache. Um eine elektrische Initiierung zu belegen, müssten zusätzliche Merkmale, Lagebeziehungen, elektrische Daten und alternative Entstehungswege zusammen bewertet werden.

Gassignaturen sind ohne Messort und Versuchsbedingungen nicht universell

Auch Gase können wichtige Hinweise auf Batterieprozesse geben. Ihre Beweiskraft hängt jedoch besonders stark von Messaufbau und Zeitpunkt ab. In der Warwick-Studie stand der Gasanalysator in einer offenen Versuchsanordnung in Abstand zur Zelloberseite. Die Autoren beschränken ihre Auswertung deshalb ausdrücklich auf qualitative Aussagen.

Für die Übertragung auf einen realen BESS-Brand folgt daraus keine universelle Zuordnung bestimmter Gase zu einer einzigen Ursache. Konzentrationen und zeitliche Verläufe hängen unter anderem von Zellchemie, Ladezustand, Venting, Verbrennung, Verdünnung, Raumgeometrie, Lüftung und Sensorposition ab. Eine Labor-Signatur ist nur dann direkt vergleichbar, wenn die dafür relevanten Randbedingungen ausreichend übereinstimmen.

Dasselbe gilt umgekehrt für fehlende Gasmesswerte im Schadenfall. Wenn kein geeigneter Sensor am relevanten Ort vorhanden war, kann ein späterer Außenmesswert die nicht gemessene Innenraumsituation nicht rückwirkend ersetzen. Die richtige Aussage lautet dann nicht 'es war kein Gas vorhanden', sondern dass die betreffende Konzentration für den relevanten Ort und Zeitpunkt nicht belegt ist.

Eine belastbare Ereignisachse braucht Herkunft, Zeit und Ort

Für die gutachterliche Rekonstruktion ist deshalb eine dreifache Zuordnung zentral: Woher stammt ein Befund, wann wurde er erfasst und welchen räumlichen Bereich beschreibt er? Erst danach folgt die kausale Bewertung.

Bei digitalen Daten gehören dazu Originalquelle und Dateiformat, Geräte- und Firmwarestand, Zeitbasis, Abtastrate oder Ereignislogik, mögliche Rundung oder Aggregation, Übertragungsweg, bekannte Lücken und die Frage, ob der Export unverändert oder bereits aufbereitet wurde. Bei Sensorwerten kommen Messort, Messbereich und Funktionsstatus hinzu. Bei Materialspuren sind Fundort, Zuordnung zur konkreten Zelle oder Komponente, thermische Überprägung und Untersuchungsmethode wesentlich.

Diese Angaben erlauben anschließend eine abgestufte Sprache. Ein Sachverhalt kann durch mehrere unabhängige Quellen belegt sein. Ein anderer Befund kann lediglich mit einer Hypothese vereinbar sein. Wieder ein anderer bleibt wegen verlorener Daten oder überprägter Spuren offen. Diese Kategorien dürfen nicht durch sprachliche Gewissheit eingeebnet werden.

Gerade nach Thermal Runaway ist 'nicht mehr bestimmbar' ein fachlich mögliches Ergebnis. Wenn die entscheidenden Minuten außerhalb des Datenfensters liegen, mehrere Systeme dieselbe ausgefallene Versorgung nutzten und die Zellreste durch das Folgeereignis massiv verändert wurden, kann eine eindeutige Primärursache trotz umfangreicher Untersuchung unbelegt bleiben. Das ist keine Schwäche der Untersuchung, sondern eine Grenze des erhaltenen Beweismaterials.

Die Übertragbarkeit der Forschung bleibt begrenzt

Die herangezogenen Arbeiten untersuchen unterschiedliche Systeme. Die Kamerastudie von 2025 arbeitet mit simulierten Ereignissen in einer Produktionsumgebung. Die Gotion-Arbeit verwendet Fahrzeug- und Cloud-Batteriedaten und entwickelt ein Detektionsverfahren. Die Warwick-Studie untersucht gezielt lokal erhitzte NMC532-Graphit-18650-Zellen. Der FSRI-Bericht dokumentiert dagegen ein reales stationäres BESS-Ereignis, hatte aber den Feuerwehreinsatz und die daraus abzuleitenden Sicherheitsfragen als Schwerpunkt und liefert keinen unabhängig bestätigten Initialfehler.

Diese Quellen ergänzen sich gerade durch ihre Unterschiede. Sie belegen nicht, dass eine bestimmte Diagnosemethode für jede Zellchemie, jedes Rackdesign oder jedes Brandbild funktioniert. Die Materialbefunde der lokal erhitzten NMC532-Graphit-18650-Zellen lassen sich weder pauschal auf große stationäre LFP-Zellen noch auf andere Zellformate übertragen. Ebenso dürfen Ergebnisse aus Fahrzeug- und Cloudbatteriedaten nicht ohne Nachweis auf die Sensor- und Steuerungsarchitektur eines stationären BESS übertragen werden.

Für den Einzelfall bleiben deshalb Batteriechemie, Zellformat, Sensortopologie, Steuerungsarchitektur, Ereignisprotokollierung und Erhaltungszustand der Spuren maßgeblich. Forschung kann die Aussagegrenzen schärfen. Sie ersetzt nicht die technische Zuordnung der konkreten Anlage.

Fazit: Beweiskraft entsteht aus Grenzen, nicht aus Einzelspuren

Nach einem Thermal Runaway können BMS-Daten, externe Sensoren und Zellreste wertvolle Teile einer Ereignisrekonstruktion liefern. Ihre Aussagekraft steigt jedoch nicht automatisch mit einer hohen Temperatur, einem auffälligen Schmelzbild oder einem umfangreichen Logfile. Entscheidend ist, ob Zeitbasis, Sensorort, Datenweg und Erhaltungszustand bekannt sind und ob unabhängige Befunde dieselbe Schlussfolgerung tragen.

Ein Datenabbruch markiert das Ende eines Beobachtungspfads, nicht das Ende der Gefährdung. Ein ausgebliebener Algorithmusalarm gilt nur innerhalb seiner Annahmen. Ein hoher Temperaturbefund beschreibt den Messort. Geschmolzenes Kupfer belegt eine erhebliche thermische Beanspruchung, aber nicht allein den Auslöser. Und stark veränderte Zellreste können die Richtung einer ursprünglichen Einwirkung verlieren.

Eine belastbare Brandursachenbewertung muss deshalb rekonstruieren, was tatsächlich beobachtet wurde, und ebenso präzise benennen, was nicht mehr beobachtbar ist. Erst aus dieser Trennung lassen sich Kausalhypothesen gewichten, ohne aus Datenlücken oder sekundären Spuren eine Sicherheit abzuleiten, die der Schadenfall nicht mehr hergibt.