Mit ihrer langen Standby-Dauer, Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit sind Bleiakkus das Maß der Dinge in der industriellen Verwendung. Inzwischen gibt es mehrere Bleiakku-Systeme für verschiedene Anwendungsgebiete von der Medizintechnik bis hin zu Telekommunikationsanlagen. Lese in meinem folgenden Artikel mehr über die Technologie der Bleiakkus, ihren Einsatzgebieten und verschiedenen Systemen.
Die Technologie von Bleiakkumulatoren (Bleiakkus) – Was steckt dahinter?
Meistens bestehen Bleiakkus aus zwei Bleiplatten (die als Elektroden genutzt werden) sowie einer säurefesten Außenhaut, Als Elektrolyt dient eine Schwefelsäure. Der erste Bleiakku wurde im Jahr 1854 von dem deutschen Physiker und Mediziner Wilhelm Josef Sinsteden entwickelt. Er verwendete 2 nebeneinander angeordnete Bleiplatten in einem Gefäß mit verdünnter Schwefelsäure und setzte dieses unter Spannung. Nach ein paar Auf- und Entladevorgängen stellte er eine nachweisbare Kapazität fest. Jedoch wurden Akkumulatoren in dieser Zeit selten gebraucht.
Der Durchbruch der Technik gelang erst 1866: Werner von Siemens entwickelte den elektrischen Generator und ab diesen Zeitpunkt stieg die Nachfragen nach Möglichkeiten zur Speicherung von elektrischer Energie. Von da an war der Bleiakku nicht mehr wegzudenken in der Industrie. Sogar mehr als 150 Jahre später zählt der Bleiakku noch immer zu den weit verbreitetsten und wichtigsten Akkutechnologien.
Bleiakkus – Vor- und Nachteile
Vorteile
Bekannt sind Bleiakkus für ihre lange Lebensdauer. So kann ein als Speicherbatterie verwendeter Bleiakku je nach Nutzung und Qualität zwischen fünf und fünfzehn Jahren halten. Meistens sind sie günstig in ihrer Anschaffung. Wobei sie sehr widerstandsfähig, zuverlässig und keinen großen Wartungsaufwand benötigen. Diese positiven Eigenschaften verleihen dem Bleiakku ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Generell zeichnen sich Bleiakkus durch eine große Leistungsdichte aus. Das heißt, sie können hohe Stromstärken abgeben. Besonders bei Starterbatterien für Fahrzeuge oder für den industriellen Einsatz ist dies ein Pluspunkt.
Nachteile
Ein Schwachpunkt von Bleiakkus hingegen ist ihre Empfindlichkeit gegenüber Tiefenentladung, die einen Akku unbrauchbar machen kann. Daher sollte er stets zu mindestens zwanzig Prozent geladen sein. Inzwischen gibt es auch Modelle mit Tiefenentladungsschutz. Weil beim Laden kleine Gasmengen entstehen, sollte ein Bleiakku in Räumen mit einer guten Belüftung untergebracht werden, um evtl. Explosionen zu vermeiden.
Ein weiterer Nachteil ist die geringe Energiedichte. Daraus ergibt sich, dass sie für ihr Volumen relativ schwer sind. Aus diesem Grund sind sie für Elektrofahrzeuge, die sehr viel Energie speichern müssen, nicht ideal. Aber auf der anderen Seite kann das hohe Gewicht auch genutzt werden: Beispielsweise als Gegengewicht bei Maschinen, die hohe Lasten zu transportieren haben.
Bleiakkus – verschiedene Systeme
Bleiakkus gibt es inzwischen in unterschiedlichen Bauarten: Reinblei-Akkus, Blei-Gel-Akkus und Blei-Vlies-Akkus. Die Unterschiede ergeben sich insbesondere aus dem Material, das als Elektrolyt dient. Sie zeigen sich beispielsweise in der Möglichkeit der Lagerung, der Leistung und der Wartungsintensität.
Blei-Vlies-Akkus
Blei-Vlies-Akkus enthalten Elektrolyt als Säure, die in einem Vlies aus Micro Glas gebunden ist. Ein alternativer Name dafür ist Absorbent Glass Mat (AGM), weshalb man auch von einer AGM-Batterie oft spricht. Dank des Vlies aus Glasfaser ist dieser Akku wartungsfrei und auslaufsicher. So kann er auch auf Dauer in Seitenlage betrieben werden. Außerdem hält er gewöhnlich länger als überflutete Varianten und bietet eine Verbesserung bei der Geschwindigkeit und Leistung.
Blei-Vlies-Akkus zählen mit zu den ventilgeregelten Blei-Säure-Batterien. Mit ihnen ist es möglich, die Menge an Sauerstoff und Wasserstoff zu regulieren, die während des Ladevorgangs entweichen kann. Daher werden diese Akkus gern dort eingesetzt, wo eine große Menge an Energie über einen längeren Zeitraum gespeichert werden muss, wie zum Beispiel in der Notstromversorgung. Falls Du einen Akku für die Notbeleuchtung, Notstromversorgung, Brandmeldeanlage oder Alarmanlage verwendest, muss dieser den höchsten Qualitätsstandards entsprechen und eine VdS-Zulassung aufweisen.
Dank seiner vielen positiven Eigenschaften wird der Blei-Vlies-Akku inzwischen vielfältig eingesetzt:
- Standby-Blei-Vlies-Akkus werden in USV- und Alarmanlagen eingesetzt. Konzipiert sind sie für wenig Ladevorgänge, zeichnen sich jedoch für eine sehr lange Standby-Zeit aus.
- Sehr zyklenfeste Blei-Vlies-Akkus können oft ent- und wieder aufgeladen werden. Außerdem ist der Ladevorgang schneller als wie bei gewöhnlichen Bleiakkus. Sie werden in Wohnmobilen, medizinischen E-Scootern, in der Marine, in Rollstühlen und mehr eingesetzt.
- Blei-Vlies-Hochstromakkus wurden für Anwendungen speziell entwickelt, die hohe Entladungsströme in kurzer Zeit erfordern. Sie können beispielsweise in der Robotik, Fahrzeugen oder Motorrädern zur Anwendung kommen.
Blei-Gel-Akkus
Blei-Gel-Akkus verwenden als Elektrolyt flüssige Schwefelsäure, die mit Kieselsäure gebunden wird. Auch diese Bauart ist vollkommen verschlossen und verfügt über ein Ventil, das ein Austreten des Elektrolyts verhindert. So kann man sie einfacher transportierten sowie ebenfalls in der Seitenlage aufstellen. Auch sie sind fast wartungsfrei.
Da kein Gas aus der verschlossenen Bauform austritt, können die Akkus in der Nähe von Menschen und in geschlossenen Räumen betrieben werden. Außerdem können sie dort eingesetzt werden, wo größere Umweltschutzauflagen gelten, wie zum Beispiel bei Wasserfahrzeugen.
Die Anwendungsgebiete sind ähnlich wie bei Blei-Vlies-Akkus. Akkumulatoren für den zyklischen Betrieb werden insbesondere in elektrischen Fahrzeugen, Booten, Wohnmobilen oder Treppenliften eingesetzt. Für den Dauerbetrieb konzipierte Akkus eignen sich für Warn- und Notstromanlagen ebenso wie Solar- und Telefonanlagen.
Nur eine Sache sollte beachtet werden: Da der Innenwiderstand in Blei-Gel-Akkus größer ist als beispielsweise in offenen Blei-Akkus, sind diese weniger geeignet hohe Ströme abzugeben.
Reinblei-Akkus
Reinblei-Akkus sind speziell für besonders anspruchsvolle Anwendungen in der Industrie ausgelegt. Sie haben ebenfalls eine geschlossene Bauform. Die Elektrode besteht aus hochreinem Blei, das dünner ist als bei gewöhnlichen Bleiakkus. Alternativ können die Platten auch aus einer Verbindung von Zinn und Blei bestehen. Dies senkt den Innendruck der Batterie, wodurch bei Akkus eine hohe Leistungsdichte erreicht werden kann.
Bleiakkus – Fazit
Fast 170 Jahre nach der Erfindung des ersten Bleiakkus ist die Technologie heute in vielen unterschiedlichen Anwendungsbereichen fest verankert. Pluspunkte wie eine hohe Lebensdauer, Widerstandsfähigkeit und Leistungsdichte machen die Akkumulatoren für die Industrie unverzichtbar.
