
07.10.2026 | Story
BESS: Welche Anforderungen gelten für Dichtungen und sicherheitsrelevante Komponenten in Grossbatteriespeichersystemen?
Im Energiemix der Zukunft spielen Batterie-Energiespeichersysteme (BESS – Battery Energy Storage Systems) eine Schlüsselrolle bei der Dekarbonisierung, der Netzstabilität und der Sektorenkopplung. Doch welche spezifischen Anforderungen hinsichtlich Dichtheit, Materialbeständigkeit und Lebensdauer kennzeichnen die Umgebungsbedingungen der sicherheitsrelevanten Komponenten in diesem Bereich der erneuerbaren Energien?
Neben klassischen Dichtungslösungen umfassen die Anforderungen Komponenten wie intelligente Druckausgleichselemente, Zellmembranen und leistungsstarke thermische Isoliersysteme für die Wärmedämmung (Thermal Barriers). Zudem stellt sich insbesondere bei technologischen Neuentwicklungen immer die Frage nach den Richtlinien: Welche Vorschriften und Normen gelten national und international entlang der BESS-Wertschöpfungskette?
Dieses Whitepaper bietet kurze und prägnante Informationen zu den Grundlagen sicherheitsrelevanter Komponenten für den Einsatz in Batterie-Energiespeichersystemen. Es zeigt auf, welche Werkstoffe, Dichtungsdesigns und Prüfverfahren für den fachgerechten und langlebigen Betrieb von BESS unverzichtbar sind.
Expertenmeinung
“Dichtungen und sicherheitsrelevante Komponenten für moderne Batterie-Energiespeichersysteme müssen extremen Bedingungen standhalten. Zum einen müssen sie im regulären Betrieb bei stetig steigenden Energiedichten in einem Temperaturbereich von -40 °C (Winterbetrieb) bis 85 °C (Sommerbetrieb) zuverlässig funktionieren. Zum anderen stellen Temperaturen von bis zu 1200 °C eine große Herausforderung für die Werkstoffe dar. Diese Spitzenwerte treten bei einem thermischen Durchgehen auf. In diesem Bereich ermöglichen unsere speziell entwickelten Wärmedämmprodukte den sicheren Betrieb von Hochleistungs-Batteriesystemen. Grundsätzlich gilt: die Hersteller von Batteriespeichersystemen sind beim Ausbau der Energieinfrastruktur für alle sicherheitsrelevanten Batterieelemente auf Hightech-Lösungen angewiesen.
Freudenberg Sealing Technologies ist seit Jahrzehnten ein Innovationstreiber in der globalen Dichtungsindustrie. In dieser Zeit haben wir gelernt, dass Wissen sich nur dann vermehrt, wenn man es teilt. Wir arbeiten bereits in den frühen Phasen der Technologie- und Systementwicklung eng mit unseren Kunden zusammen – und dies ermöglicht es, nicht nur Materialinnovationen und Dichtungskonzepte zu entwickeln, sondern auch sicherheitsrelevante Batteriekomponenten, die langlebig, normgerecht und nachhaltig sind.
Mit dieser Whitepaper-Reihe geben wir Einblicke in die Anforderungen an sicherheitsrelevante Dichtungslösungen und Batteriekomponenten und stellen deren vielfältige Leistungsmerkmale vor. Wir zeigen auf, welche Werkstoffe wo eingesetzt werden, lassen unseren Branchen-Experten Fabien Phong zu Wort kommen und stellen eine Checkliste sowie Links zu weiteren Informationen bereit. Unser Ziel ist es, Sie bei Ihrer fachlichen Arbeit zu unterstützen. Wir freuen uns auf Ihr Feedback, um diese Whitepaper-Reihe bedarfsgerecht zu erweitern."
Frage an den Branchenexperten: Welche Prüfverfahren validieren sicherheitsrelevante Komponenten im Bereich BESS, Herr Phong?
Fabien Phong ist Account Manager im Segment Energy bei Freudenberg Sealing Technologies. Er arbeitet eng mit den Werkstoff-Experten des Unternehmens zusammen und erklärt:
„Im Bereich der Großbatteriespeichersysteme über-schlagen sich aktuell die Entwicklungen bei Leistungsdichten und Ladezyklen. Aus diesem Grund steigen die Anforderungen an sicherheitsrelevante Komponenten, die mit diesem Entwicklungstempo Schritt halten können. Als zentrale Anforderung müssen Validierungsverfahren nicht nur die Leistung unter normalen Betriebsbedingungen bewerten, sondern auch unter kritischen Ausfallsicherheits-Szenarien, die durch internationale Sicherheitsnormen wie UL 9540, UL 9540A, IEC 62619 und NFPA 855 definiert sind. Dabei konzentrieren wir unsere Entwicklungsarbeit bei Freudenberg Sealing Technologies nicht ausschließlich auf hervorragende Material-Eigenschaften. Auch die stetige Verkürzung der Implementierungszeiten nimmt bei uns einen außerordentlich hohen Stellenwert ein. Lassen Sie mich die fünf wichtigsten Verfahren zusammenfassen:
Testverfahren für die Brand- und Wärmeausbreitung (UL 9540A)
Eine zentrale Norm für BESS ist die Bewertung des thermischen Durchgehens sowie der Brandausbreitung. Das Prüfverfahren UL 9540A ist der Branchenmaßstab für die Beurteilung, wie sich Fehler entwickeln und ausbreiten können – von der Zelle über das Modul bis hin zur Einheit und der gesamten Anlage. Es bewertet das Brandverhalten, die Wärmefreisetzung, die Gasentwicklung und das Explosionsrisiko. Darüber hinaus wird ermittelt, ob sich ein Fehler innerhalb des Systems ausbreiten kann. In diesem Zusammenhang werden Dichtungssysteme hinsichtlich ihrer Fähigkeit daraufhin geprüft, unter extremen Temperaturen und Drücken ihre Integrität zu bewahren. Zudem müssen sie eine sichere Gaseindämmung oder kontrollierte Entlüftung ermöglichen, um die Brandausbreitung auf Komponenten- und Gehäuseebene zu verhindern.Sicherheitsprüfung auf Systemebene (UL 9540 / NFPA 855)
Während sich UL 9540A mit dem Brandverhalten befasst, bewertet UL 9540 die Sicherheit des gesamten Energiespeichersystems und der Wechselwirkungen zwischen seinen Komponenten. Diese Norm, die von Vorschriften wie NFPA 855 und dem International Fire Code vorgeschrieben ist, definiert Anforderungen auf Systemebene für die Gehäusekonstruktion, das Wärmemanagement und den Brandschutz. Diese Validierung umfasst das Überprüfen der Eindämmung, der Isolierung und der elektrischen Sicherheit sowie die Bewertung unterschiedlicher Ausfall-Szenarien und Systemwechselwirkungen. Unter anderem gehört hierzu auch die Beurteilung der Installationsbedingungen wie Abstände, Belüftung und Brandschutz.Missbrauchssimulationen für Extremfälle von Fehlfunktionen (IEC 62619 / UL 1973)
Auf Komponentenebene definieren Normen wie IEC 62619 und UL 1973 wichtige Missbrauchs- und Widerstandstests, darunter Überladung, Kurzschluss, Thermische Zyklen und mechanische Beschädigungen/Schocks. Bei Dichtungssystemen gewährleistet dies die Validierung der Langzeit-Performance unter mechanischen Belastungen, die Beständigkeit gegenüber Elektrolyten und aggressiven Medien sowie die Stabilität beim Durchlaufen kontinuierlicher Temperaturwechsel.Umwelt- und Schutzgradprüfungen
Neben der normgerechten Validierung müssen Dichtungen den Schutz vor Umwelteinflüssen gewährleisten. Das geschieht beispielsweise durch das Bestimmen des Schutzgrades (IP-Prüfung) gegen Staub und Feuchtigkeit, die Beständigkeit gegen Ozon, Chemikalien und Elektrolyte sowie – definiert durch die Anforderung eines möglichst langen wartungsfreien Betriebs – die Analyse der Langzeit-Alterungs- und Zersetzungszyklen der Werkstoffe. Solche Prüfungen sind typischerweise Teil der Zertifizierungsprozesse für BESS-Komponenten sowie der abschließenden Werksabnahme.Simulation auf Systemebene und anwendungsspezifische Validierungsverfahren
Über standardisierte Prüfungen hinaus führen wir bei Freudenberg Sealing Technologies anwendungsspezifische Validierungen durch. Hierfür nutzen wir spezielle Prüfstände – beispielsweise für die Simulation von Batteriesystemumgebungen und einen BMS-gesteuertem Betrieb. Hier können wir auch die Belastung unter Grenzlastbedingungen wie Thermal Runaway-Szenarien nachbilden und testen. In diesem Zusammenhang möchte ich betonen, dass wir Dichtungslösungen vom Millimeterbereich bis hin zu großen Gehäusedurchmessern prüfen können.
Zusammengefasst, können wir mit Hunderten von spezialisierten Prüfständen weltweit Dichtungslösungen unter realistischen und extremen Bedingungen validieren. Ein wesentlicher Vorteil von Freudenberg Sealing Technologies liegt in der engen Zusammenarbeit zwischen Materialentwicklung, Anwendungstechnik und Rapid Prototyping innerhalb spezieller Inkubatorumgebungen. Diese Innovationszentren sind darauf ausgelegt, das Umsetzen neuer Material- und Designkonzepte in validierte, sicherheitsrelevante Lösungen zu beschleunigen. Das wiederum ermöglicht deutlich verkürzte Entwicklungszyklen und einen schnellen Übergang zur Produktion im industriellen Maßstab.“
Gibt es eine Übersicht über Anwendungsbereiche, Werkstoffe und Designs für systemrelevante Komponenten in Energiespeichersystemen?
Jetzt ja. Wenn es um hohe Wirkungsgrade und maximale Ladezyklen geht, sind hoch-performante Energiespeicher-Komponenten gefragt. Neue Werkstoffe und Dichtungsdesigns ermöglichen technologische Innovationen entlang der Prozessketten in der Energiespeicher-Entwicklung. Welche Kombination ist besonders zu empfehlen? Ein Überblick:
| Einsatzbereich / Anwendung | Wertstoffklasse | Dichtungsdesign / Komponente | Schlüsselfunktion / Key Function |
|---|---|---|---|
| Zellebene | Metallverbindungen / Elastomere / Kunststoff-Verbundwerkstoffe | Cell cap | Dichtet einzelne Batteriezellen ab; verhindert das Austreten von Elektrolyt und ermöglicht die Druckentlastung |
| Zellebene | Polypropylen-Vliesstoff | Zellhülle | Umhüllt einzelne Zellen; sorgt für elektrische Isolierung und mechanischen Schutz |
| Module level | Silicone | Blast mat for cover protection | Prevents perforations of module/system covers; absorbs heat, preventing burn through |
| Modulebene | Silikon oder Quantix® Ultra 94-2 | Brandschutz – hohe Designflexibilität | Verhindert Thermal Runaways durch den Schutz kritischer Komponenten mit flexiblen oder starren Hitzebarrieren bis zu 1.200 °C |
| Modulebene | Silikon-/Aerogel- Verbundwerkstoff | Hitzeschild / Zell-Zell-Barrieret | Leichte Isolierung mit geringer Leitfähigkeit; verhindert Volumenausdehnung und stoppt die Wärmeausbreitung |
| Systemebene | Silikon / Quantix® Ultra 94-2 | Modul-Barriere | Feuer- und hitzebeständige Barriere zwischen den Batteriemodulen; begrenzt das thermische Durchgehen auf Systemebene |
| Systemebene | Elastomer (EPDM / FKM) | Dichtung | Statische Abdichtung von Gehäuseanschlüssen, Abdeckungen und Flanschen; verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub und Kühlmittel |
| Systemebene | Elastomer/Kunststoff- Verbundwerkstoff | Druckausgleichsventil – DIAvent® | Ermöglicht eine kontrollierte Notentgasung bei Druckaufbau; verhindert Überdruck im Gehäuse und gewährleistet gleichzeitig Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern sowie einen Funkenstopp |
| Elektrische Anschlüsse | Elastomer | Stecker und Dichtung | Dichtet Durchführungen von Kühlkreisläufen und elektrische Steckverbinder gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub ab |
| Elektrische Anschlüsse | Elastomer | Offset Seals für radiale und axiale Versätze / multifunktionale Steck-verbinder | Gleicht Fertigungstoleranzen in Steckergehäusen aus; sorgt gleichzeitig für Abdichtung und mechanische Bindung |
Wissenswertes
Welche rechtlichen Rahmenbedingungen gelten wo? Hier folgt ein Überblick der Checklisten, News, Normen und Richtlinien.
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