Kennwerte fĂŒr Batteriespeicher

Batteriespeicher & Akkumulatoren

Batteriespeicher
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Batterien, oder in der deutschen Sprache korrekterweise Akkumulatoren bzw. Akkus fĂŒr wiederaufladbare Batterien, finden einen immer grĂ¶ĂŸeren Anwendungsspielraum. Es gibt kaum noch ein Elektrowerkzeug, das nicht in einer kabellosen Version erhĂ€ltlich ist, genauso wie eine Vielzahl von HaushaltsgerĂ€ten, Spielzeugen, Solaranlagen und weiteren GegenstĂ€nden des Alltags aus Freizeit und Beruf. Die LeistungsfĂ€higkeit der Batteriespeicher hat dabei in den letzten Jahren stetig zugenommen, wobei es darauf ankommt, die Energiedichte eines Batteriespeichers zu erhöhen, um bei gleichem Volumen eine höhere Leistungsausbeute zu erzielen. Hierbei mĂŒssen aber auch die zur Anwendung kommenden Materialien auf ihre UmweltvertrĂ€glichkeit geprĂŒft werden. Nach wie vor ist die BaugrĂ¶ĂŸe eines Batteriespeichers fĂŒr die KapazitĂ€t und die StromstĂ€rke ein wichtiger Faktor. Auto- wie Solarbatterien besitzen nicht umsonst eine so imposante GrĂ¶ĂŸe und E-Fahrzeuge leiden noch am Handicap der großen und teuren Batterien.
Was aber ist ein Batteriespeicher eigentlich und was bedeuten die verschiedenen Begriffe im Zusammenhang mit Akkus oder Batterien und speziell bei Photovoltaikanlagen.

Nachfolgend dazu die wichtigsten Begriffs-ErklÀrungen:

 

 

Batteriespeichertechnologien

Der grundlegende Unterschied in der Batteriespeichertechnologie besteht in der Aufladbarkeit der Akkumulatoren und den nach der Entladung nicht mehr ladefÀhigen Batterien.
Der heute noch verwendete Bleiakku besitzt schon eine lange Historie. Er wurde im Jahr 1854 von Wilhelm Josef Sinsteden entwickelt. Das war lange nach der ersten Batterie, die von Alessandro Volta im Jahr 1800 gebaut wurde.

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Technisch gesehen unterteilen sich Batterien und Akkus in Energiespeicher mit primĂ€ren Zellen (Batterien) oder in Energiespeicher mit sekundĂ€ren Zellen (Akkus). Eine weitere Form des Energiespeichers ist die Brennstoffzelle, wobei die Brennstoffzelle eigentlich kein Speicher ist, da in ihr lediglich von außen zugefĂŒhrter Brennstoff in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Brennstoffzelle kann also eher mit einem Generator verglichen werden.
Der Vorteil der Batterie mit PrimĂ€rzellen gegenĂŒber dem Akku ist die mögliche höhere Energiedichte beziehungsweise Leistungsausbeute bei gleicher BaugrĂ¶ĂŸe und Temperatur.
Der Akku besitzt dagegen die FÀhigkeit, seinen Speicher wieder aufzuladen, also elektrische Energie aus dem BatterieladegerÀt, wieder in speicherbare chemische Energie zu wandeln.
Diese Möglichkeit der RĂŒckwandlung geht auf Kosten einer geringeren Leistungsdichte gegenĂŒber der Batterie.
In beiden FĂ€llen wurde in den letzten Jahrzehnten mit verschiedenen Materialien gearbeitet, um die Leistungsdichte zu erhöhen. Hierbei steht natĂŒrlich der Akku, aufgrund der rasanten Verbreitung mobiler GerĂ€te und der Solaranlagen, im Fokus der Entwickler. Neben eher exotischen und fĂŒr spezielle Anwendungen entwickelten Akku-Typen haben sich zwei Technologien herausgeschĂ€lt, die im Markt neben dem Blei-Akku dominierend sind. Das sind Batteriespeicher auf Nickel-Basis und als dessen Nachfolger der Lithium-Ionen-Akku. Die Lithium-Technologie gilt aktuell als der Standard fĂŒr eine Vielzahl von Anwendungen.

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Entladetiefe (DoD) von Akkus

Mit dem Begriff Entladetiefe wird der Grad der Entladung eines Batteriespeichers angegeben. Oft wird dafĂŒr auch das englische KĂŒrzel DoD (depth of discharge) verwendet. Die Angabe in der Entladetiefe in Amperestunde beschreibt immer die abgeflossene Menge an elektrischer Ladung im VerhĂ€ltnis zur GesamtkapazitĂ€t. Interessanterweise können Batteriespeicher einen höheren Ladezustand besitzen, als im Nominalwert angegeben ist. Genauso kann dementsprechend die Entladetiefe ĂŒber 100 {d81152f9ba40407183f842be9de36d81d2031404aff0ca0a893eba59d10982e1} liegen.

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In der Regel werden Akkus nie vollstÀndig entladen, da eine sogenannte Tiefentladung den Akku, im Besonderen Blei- und Lithium-Akkus, zerstören könnte. Es wird eine Entladeschlussspannung festgesetzt oder die Entladetiefe des Batteriespeichers unterschreitet den Grenzwert der Spannung am Verbraucher, etwa einem Akku-Schrauber.
Üblicherweise wird in verschiedenen GerĂ€ten, wie einem Smartphone, die Entladetiefe ĂŒber ein Symbol angezeigt, das in grafischer Form den Ladezustand anzeigt. Genauere Werte erzeugen entsprechende PrĂŒfgerĂ€te. Gerade bei den heute hĂ€ufig verwendeten Blei- und Lithium-Akkumulatoren ist die Entladeschlussspannung von großer Bedeutung, da diese ein wichtiger Faktor fĂŒr die Lebensdauer dieser Batteriespeichertypen ist. Im Gegensatz zu den frĂŒher oft verwendeten Nickel-Kadmium-Akkus tritt bei Lithium-Akkumulatoren der gefĂŒrchtete Memory-Effekt nicht auf, im Gegenteil, hĂ€ufigere Ladezyklen selbst bei geringer Entladung steigert die Lebensdauer dieser Batteriespeicher.

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Nutzbare SpeicherkapazitÀt

Die nutzbare SpeicherkapazitĂ€t eines Akkus setzt sich aus der NennkapazitĂ€t und der Entladeschlussspannung zusammen. Allerdings ist die tatsĂ€chliche Leistung der SpeicherkapazitĂ€t von verschiedenen Faktoren abhĂ€ngig. Auf Batteriespeichern wird die NennkapazitĂ€t ĂŒblicherweise in Amperestunden (Ah) angegeben.

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Dieser Wert ist aber nur bedingt nutzbar, da die SpeicherkapazitĂ€t von der Art der Verwendung abhĂ€ngig ist. Bei GerĂ€ten mit konstantem Stromverbrauch besteht eine gleichmĂ€ĂŸig verlaufende Entladung der SpeicherkapazitĂ€t. Allerdings sind solche GerĂ€te relativ selten. Ein Smartphone beispielsweise verbraucht je nach Menge der Anwendungen, die gleichzeitig auf ihm laufen, unterschiedlich viel Strom. Wesentlich stĂ€rker ist dies bei Elektrowerkzeugen zu merken. Hier kommt noch der Umstand dazu, dass eine schnelle Entladung, etwa eine hochdrehende Schlagbohrmaschine, die SpeicherkapazitĂ€t schneller sinken lĂ€sst als im Normalbetrieb. Auch das Laden des Akkus besitzt einen Einfluss auf die tatsĂ€chliche SpeicherkapazitĂ€t, weshalb bei speziell auf Solaranlagen oder Werkzeuge und GerĂ€te abgestimmte Akkus, LadegerĂ€te und Wechselrichter diese ĂŒber einen abgestimmten Ladezyklus verfĂŒgen, um die bestmögliche SpeicherkapazitĂ€t zu erreichen. Alterungsprozesse wie die Sulfatierung bei Blei-Akkus, der BatterietrĂ€gheitseffekt bei Nickel-Technologien und das Problem der Elektrodenalterung bei Lithiumbatterien schrĂ€nken die SpeicherkapazitĂ€t mit der Zeit ein.

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Kleinstzyklus bei Batteriespeichern

Der Begriff des Kleinstzyklus beschreibt im Grunde den Alltag eines Batteriespeichers, der sich aus einer geringfĂŒgigen Entladung und dem darauf folgenden Wiederbeladen zusammensetzt.

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Sowohl in automatisch arbeitenden Systemen wie einer Solaranlage als auch bei manuell anzuschließenden GerĂ€ten ist der Kleinstzyklus gelebte Praxis. Die weitaus meisten Nutzer von GerĂ€ten mit integriertem Batteriespeicher schließen das LadegerĂ€t bereits lange vor der vollstĂ€ndigen Entladung des Akkus an, um den betriebsbereiten Status zu erhalten und eine geringere Zeit auf die Neubeladung warten zu mĂŒssen.
Die Hersteller von Akkumulatoren beschreiben die Lebensdauer ihrer Produkte oft in der Form von Vollladezyklen, was sich jedoch in der RealitÀt nicht umsetzen lÀsst.

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Batterspeicher Vollzyklus

Das vollstÀndige Entladen eines Batteriespeichers bis zur Entladeschlussspannung, sowie die darauf folgende vollstÀndige Beladung bis zur NominalkapazitÀt, wird als sogenannter Vollzyklus bezeichnet.

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In diesem Zusammenhang kommt der Begriff der Zyklenlebensdauer ins Spiel, der die Menge der Vollzyklen beinhaltet, bis ein Batteriespeicher nicht mehr funktionsfĂ€hig ist. Die Angabe zur Menge der Vollzyklen wird vom Hersteller bereitgestellt. Beispielsweise soll die Nennung von 7000 Vollzyklen einen Begriff davon geben, wie lange der Batteriespeicher genutzt werden kann. Allerdings ist dies unrealistisch, da Akkumulatoren im Praxisbetrieb meist ĂŒber Kleinstzyklen geladen und entladen werden. Zum Schutz der Batterie-Produzenten muss dazu gesagt werden, dass eine exakte Angabe zur Lebensdauer eines Batteriespeichers im Vorhinein nicht möglich ist. Dazu kommen zu viele verschiedene Faktoren im Realbetrieb hinzu, die eine genaue Berechnung unmöglich machen. Die Umgebungstemperatur, hoher, niedriger oder konstanter Entladestrom beziehungsweise zunehmende Alterungsprozesse sind nur drei Beispiele dafĂŒr, welche EinflĂŒsse bestehen, die eine prĂ€zise Berechnung schwierig machen.

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Lade-Entladeleistung eines Batteriespeichers

Die Ladeleistung wie auch die Entladeleistung eines Batteriespeichers bezieht sich auf den Zeitraum, in der ein Akku geladen oder entladen wird. Grundlage dafĂŒr ist ein von Charles Augustin de Coulomb berechneter Wert, der Coulomb zu Ehren die Bezeichnung „C“ erhielt. Dabei wird theoretisch 1 Ampere pro Sekunde geladen oder entladen.

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Heute wird der C-Wert zur Skalierung der Lade- und Entladeleistung von Akkus herangezogen. Dabei bedeutet 1C die KapazitĂ€t eines Batteriespeichers mit 1.000 mAh, der bei konstantem Stromfluss eine Stunde zur VerfĂŒgung steht. Anhand dieser Angabe und der Leistung von Verbrauchern und LadegerĂ€ten kann dementsprechend die Lade- und Entladeleistung berechnet werden. Wird zum Beispiel ein Verbraucher mit einer Leistung von 2000 mAh an den 1000 mAh Batteriespeicher angeschlossen, halbiert sich die Entladezeit auf 30 Minuten.
Bei der Ladezeit ist wiederum die LeistungsfÀhigkeit des jeweiligen LadegerÀtes ausschlaggebend. Ein LadegerÀt mit einer Leistung von 500 mAh benötigt zur Ladung einer 1C-Batterie (1000 mAh) entsprechend zwei Stunden.

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Zyklenlebensdauer eines Akkumulators

Die Hersteller von Batteriespeichern definieren die Lebensdauer ihrer Produkte ĂŒber die Zyklen, in denen ein Akku zu mindestens 80 {d81152f9ba40407183f842be9de36d81d2031404aff0ca0a893eba59d10982e1} seiner NennkapazitĂ€t vollgeladen und wieder entladen wird. Dies wird als ein Vollzyklus bezeichnet.

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In der Regel umfasst die Zyklenlebensdauer etwa einer Solarstrombatterie mehrere Tausend Vollzyklen. Die Problematik bei dieser Angabe liegt in der Praxis, wobei die Ladung und Entladung ĂŒberwiegend in Teilzyklen oder Kleinstzyklen stattfindet. Eine Faustregel besagt zwar, dass 100 Teilzyklen 50 Vollzyklen entsprechen, dies ist aber von einigen weiteren Faktoren abhĂ€ngig. Genau genommen besitzt der Begriff der Zyklenlebensdauer eher einen werbetechnischen als einen inhaltlichen Wert.

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Kalendarische Lebensdauer eines Batteriespeichers

WÀhrend sich die Zyklenlebensdauer nur auf die mögliche Menge der Vollbeladung und Entladung eines Batteriespeichers bezieht, kommen beim Begriff der kalendarischen Lebensdauer mehrere Punkte zur Berechnung. Es geht hierbei um chemische Zerfallsprozesse verschiedener Materialien im Akkumulator, wie den Kathoden, den Anoden oder dem Elektrolyten, wenn die Batterie nicht genutzt wird.

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NatĂŒrlich ist der KĂ€ufer eines Batteriespeichers nicht in der Lage, diese Zerfallsprozesse zu berechnen oder zu beeinflussen. Es ist eine weitere Angabe des Herstellers zur Lebenszeit. Dabei mĂŒssen aber sowohl die kalendarische und die Zyklenlebensdauer zur ungefĂ€hren Berechnung der Lebenszeit der Batterie herangezogen werden. Beide zusammengenommen ergeben leider keine verlĂ€ngerte Lebenszeit, sondern eher eine stark verkĂŒrzte Laufzeit der Batterie. Steht beispielsweise auf dem Batteriespeicher eine kalendarische Lebensdauer von 10 Jahren und 2500 Vollzyklen, so ergibt sich daraus eine tatsĂ€chliche Lebensdauer von vielleicht 5 Jahren.
Nicht wenige Hersteller machen aus diesem Grund oft auch nur die Angabe zu den Vollzyklen.

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Gebrauchsdauer

Die Gebrauchsdauer ist ein in der Elektroindustrie verwendeter Begriff, der unter der Kategorie der Lebensdauer firmiert und bestimmte Angaben zu Batteriespeichern definiert. So gehören unter die Kategorie Lebensdauer neben der Gebrauchsdauer auch die Design-Lebensdauer und die Haltbarkeit.

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Die Gebrauchsdauer oder auch Brauchbarkeitsdauer beschreibt die Erfahrungswerte durch Gebrauch in der Praxis unter optimalen Anwendungs- und Einsatzbedingungen. Daraus wiederum wird die erwartete Brauchbarkeitsdauer oder Gebrauchsdauer abgeleitet.
Hinter dem Begriff der Haltbarkeit stehen im Labor ermittelte Werte zur Haltbarkeit in Zyklen und die Design-Lebensdauer beschreibt die AusfĂŒhrung der einzelnen Komponenten eines Batteriespeichers und deren Auswirkung auf die Lebensdauer.

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Systemwirkungsgrad von Photovoltaikanlagen

Dieser Begriff findet sich hauptsĂ€chlich bei der Planung und AusfĂŒhrung von Photovoltaikanlagen und beinhaltet die verschiedenen Komponenten, die zu einem System zusammengeschlossen sind.

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Wie bei anderen Systemen auch ist bei einer Solaranlage der Wirkungsgrad des gesamten Systems aussagekrĂ€ftiger als der einzelner Komponenten. Errechnet wird der Systemwirkungsgrad anhand der Einzelverluste in den Systemkomponenten, die anschließend addiert werden und so den tatsĂ€chlichen Wirkungsgrad angeben, also wie viel der Sonneneinstrahlung in Strom umgewandelt werden konnte.

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AC/DC Kopplung

AC ist die englische AbkĂŒrzung fĂŒr Wechselstrom (alternating current), DC steht fĂŒr Gleichstrom oder Gleichspannung (direct current). Dementsprechend kann hier zu dem Begriff AC/DC Kopplung zumindest in Bezug auf Batteriespeicher im Zusammenhang mit Photovoltaikanlagen die ErklĂ€rung gegeben werden, dass es sich um zwei Verfahren der Kopplung von Akkus mit dem öffentlichen Netz handelt. Bei der DC Kopplung werden die Batteriespeicher noch vor der WechselrichterbrĂŒcke in den Gleichstrom-Zwischenkreis eingefĂŒgt, sodass sowohl der bereits gespeicherte Solarstrom als auch der direkt genutzte Solarstrom ĂŒber den gleichen Wechselrichter gehen.

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In der AC Kopplung verfĂŒgt der Batteriespeicher ĂŒber einen eigenen Wechselrichter, der unabhĂ€ngig vom Photovoltaik Wechselrichter arbeitet.
Theoretisch hört sich die DC Kopplung als die bessere Lösung an, da hier nur ein Wechselrichter benötigt wird und bei einer vorgesehenen Einspeisung von Solarstrom in das öffentliche Netz ist die DC Kopplung tatsÀchlich die wirkungsvollere, weil verlustÀrmere Variante.
Die AC Kopplung ist dagegen die kostengĂŒnstigere Lösung, obwohl zwei Wechselrichter benötigt werden, da sie sich technisch einfacher realisieren lĂ€sst. Die AC Kopplung eignet sich eher fĂŒr auf Eigenverbrauch ausgelegte Photovoltaikanlagen.

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1-phasig / 3-phasig

Die Begriffe einphasig oder dreiphasig beziehen sich bei PV-Anlagen auf den zwischengeschalteten Wechselrichter. Der Strom aus einer Solaranlage kommt in der Regel als einphasiger Gleichstrom mit 12 oder 24 Volt beim Wechselrichter an und wird von diesem in 230 V Wechselspannung gewandelt und in das Verteilernetz des Hauses eingespeist.

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Ein einphasiger Wechselrichter gibt diesen Solarstrom auch nur an eine Phase des Haushaltsstromes weiter und kann so Schwankungen in der Spannung des Hausnetzes verursachen, das ĂŒber drei Phasen verfĂŒgt.
Ein dreiphasiger Wechselrichter hingegen verteilt den einphasigen Gleichstrom umgewandelt in Wechselstrom gleichmĂ€ĂŸig auf alle drei Phasen des Hausnetzes.

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Batteriespeicher Notstromoption

WÀhrend in Deutschland StromausfÀlle zu den seltenen Ereignissen zÀhlen, gehören diese in anderen LÀndern, vor allem LÀndern der Dritten Welt, oft zur Tagesordnung.

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Wer dort eine durchgehende Stromversorgung benötigt, nutzt unter anderem Batteriespeicher sowie einen Wechselrichter oder Inverter, der so geschaltet ist, dass bei bestehender Netzspannung die angeschlossenen Akkumulatoren geladen werden. Bei Stromausfall stehen dann aus den Batteriespeichern ĂŒber den Wechselrichter 230 oder 110 V Wechselspannung zur VerfĂŒgung. Eine gesonderte, manuelle Umschaltung ist nicht notwendig. Diese Möglichkeit der Notstromoption bieten entsprechend aufgebaute Wechselrichter aus Photovoltaikanlagen ebenso.

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Eigenverbrauch bei Photovoltaikanlagen

Der sogenannte Eigenverbrauch bei Photovoltaik Anlagen unterliegt einer unterschiedlichen Bewertung. GrundsĂ€tzlich handelt es sich beim Eigenverbrauch um den Strom, den ein Besitzer einer Photovoltaikanlage fĂŒr sich selbst benötigt, der also nicht in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird.

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Hierbei bestehen bezĂŒglich der Förderung von Photovoltaikanlagen gesetzliche Bestimmungen, die einer Gruppe den Eigenverbrauch ĂŒber die EinspeisevergĂŒtung bezahlen und der anderen Gruppe nicht.
Wer das GlĂŒck hatte, seine PV-Anlage im Zeitraum vom 01.01.2009 bis spĂ€testens 30.06.2012 in Betrieb genommen zu haben, der darf sich ĂŒber die VergĂŒtung des Eigenverbrauchs freuen. Bei allen davor und danach errichteten Anlagen wird der Eigenverbrauch nicht vergĂŒtet.
So einfach, wie es sich hier liest, ist es jedoch nicht. Zu diesem Thema stehen noch viele offene Fragen an, die von der Clearingstelle EEG (erneuerbare Energiengesetz) zu beantworten sind.

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Autarkiegrad einer Photovoltaikanlage

Mit diesem Begriff wird in Bezug auf die eigene Stromerzeugung durch Photovoltaikanlagen oder andere Systeme die UnabhÀngigkeit eines Betreibers vom öffentlichen Netz beschrieben.

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Der Autarkiegrad lĂ€sst sich relativ leicht anhand der ins Stromnetz eingespeisten Strommenge, dem Eigenverbrauch und dem aus dem öffentlichen Netz bezogenen Strom errechnen. Entsprechend groß ausgelegte Systeme, die weit mehr Strom produzieren, als Eigenbedarf vorhanden ist, sind im Prinzip autark, also eigenstĂ€ndig in der Stromversorgung. Allerdings ist sowohl bei Sonnen- wie Windenergie eine gleichbleibend hohe Stromerzeugung nicht gegeben. Darum muss unter UmstĂ€nden an leistungsschwĂ€cheren Tagen Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen werden, wenn die Dimensionierung der Anlage nicht ausreichend groß ist, was bei privaten Anlagen aufgrund mangelnder DachflĂ€che oft der Fall ist. Darum ergibt sich der Autarkiegrad hier ĂŒber die im Jahresdurchschnitt erzeugte Strommenge im VerhĂ€ltnis zum Strom aus dem öffentlichen Netz.
Als wirklich autark sind Inselanlagen oder Inselsysteme anzusehen, die nicht in Verbindung mit dem öffentlichen Stromnetz stehen.

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Bleiakku

Der Bleiakku trÀgt seinen Namen daher, weil seine beiden Elektroden aus Blei und Bleidioxid bestehen. Als Elektrolyt dient SchwefelsÀure. Bleiakkus waren die ersten Akkumulatoren, die industriell eingesetzt wurden. Das Grundprinzip wurde bereits in der Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelt und wird bis heute immer noch in modernisierter Form angewendet.

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Obwohl die Technik inzwischen große Fortschritte gemacht hat und moderne Akkus bei geringerer Masse mehr Energie speichern können, wird der Bleiakku auch heute noch vielfach eingesetzt. Ihr wichtigstes Einsatzgebiet sind Starterbatterien fĂŒr Kraftfahrzeuge aller Art aber auch Batterien fĂŒr Gabelstapler. Bei diesem speziellen Einsatzgebiet ist das große Gewicht des Akkus von Vorteil, da der Bleiakku nicht nur als Energiequelle, sondern auch als Gegengewicht fĂŒr die zu transportierenden Lasten dient.
Die Vorteile der Bleiakkumulatoren machen sie bis heute unverzichtbar. Sie können beispielsweise relativ einfach und kostengĂŒnstig hergestellt werden und zeichnen sich durch Robustheit und lange Lebensdauer aus. Kurzzeitig können sie hohe StromstĂ€rken bereitstellen, was sie fĂŒr die Verwendung als Starterbatterien besonders gut geeignet ist. Nachteilig sind vor allem ihr hohes Gewicht und das relativ geringe Speichervermögen. Außerdem sind die Hauptbestandteile Blei und SchwefelsĂ€ure umweltschĂ€dlich und gefĂ€hrden die Gesundheit. Besonders wĂ€hrend des Ladevorgangs besteht die Gefahr, dass sich Knallgas (eine Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff) bildet, das zu Verpuffungen fĂŒhren kann. Bleiakkus sind im Vergleich zu anderen Modellen wartungsintensiv. RegelmĂ€ĂŸig muss destillierte Wasser nachgefĂŒllt (außer bei Bleigel-Akkus) und die Konzentration des Elektrolyts ĂŒberprĂŒft werden.
Am grundlegenden Aufbau des Bleiakkus hat sich bis heute nicht viel geĂ€ndert. Er besteht aus einem sĂ€urefesten GehĂ€use, in dem sich mehrere Bleiplatten befinden. Damit sich die Platten nicht gegenseitig berĂŒhren und einen Kurzschluss verursachen können, werden sie durch gewellte Seperatoren, Streifen aus PVC, voneinander getrennt. Als Elektrolyt wird SchwefelsĂ€ure mit einer Konzentration von 37 Massenprozent verwendet, die sogenannte BatteriesĂ€ure. AnschlĂŒsse und VerbindungsbrĂŒcken bestehen aus Blei. Wenn der Bleiakku entladen ist, lagert sich an beiden Elektroden eine Schicht aus Blei (II)-sulfat ab. Beim Aufladen entsteht daraus an der positiven Elektrode Blei (IV)-oxid und am negativen Pol reines Blei. Dabei wird Energie freigesetzt, die in der Zelle gespeichert wird.
Jede Zelle hat eine Nennspannung von 2 Volt, die jedoch schwanken kann. Die Lebensdauer von Bleiakkus betrĂ€gt je nach AusfĂŒhrung zwischen 2 und 10 Jahren. Sie unterliegen einem natĂŒrlichen Verschleiß und sind empfindlich gegen Tiefentladung. Zum Laden sind Laderegeler erforderlich.

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Lithium Ionen Akku

Die Geschichte der Lithium Ionen Akkus geht zurĂŒck bis in die siebziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts. An der TU MĂŒnchen wurden derzeit die ersten Forschungen auf diesem Gebiet gestartet. Im Jahre 1989 wurde dann ein Patent auf diese neue Technik angemeldet. Zu der Zeit gab es jedoch noch kein großes Interesse seitens der Industrie. Erstmals wurde ein Lithium Ionen Akku im Jahre 1991 vom japanischen Hersteller Sony in einer Videokamera eingesetzt. Danach setzte sich diese innovative Akkutechnik durch.

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Die Funktionsweise eines Lithium Ionen Akkus ist im Grunde genommen einfach zu erklÀren. In einem Elektrolyt befinden sich die positive sowie die negative Elektrode. An der positiven Elektrode liegen Sauerstoff- und Metallatome an. Dazwischen sind Lithium Ionen gelagert. An der negativen Elektrode befinden sich Kohlenstoffverbindungen in Form von Grafit. Um einen direkten Kontakt der beiden Elektroden zu verhindern, ist ein Separator vorhanden. Beim Ladevorgang des Akkus werden aus der positiven Elektrode die Lithium Ionen gelöst und wandern Richtung der Grafitverbindungen zur negativen Elektrode. Bei der Entladung wandern die Lithium Ionen wieder zur positiven Elektrode.
Neben der hohen KapazitĂ€t auf kleinstem Raum bieten Lithium Ionen Akkus den Vorteil, dass kein Memoryeffekt auftritt. Daher können sie bei jedem beliebigen Ladezustand nachgeladen werden, ohne dass sich das negativ auf die LeistungsfĂ€higkeit auswirkt. Elektrische GerĂ€te, in denen Lithium Ionen Akkus zum Einsatz kommen, mĂŒssen aber mit einer Elektronik ausgestattet sein, die eine Tiefentladung des Akkus verhindert. Ist das nicht der Fall, drohen SchĂ€den am Akku aufzutreten. Des Weiteren sollte ein Schutz gegen Überlastung vorhanden sein. Wenn diese Voraussetzungen erfĂŒllt sind, weisen die Lithium Ionen Akkus eine sehr lange Haltbarkeit auf.
Lithium Ionen Akkus kommen in vielen elektrischen GerĂ€ten zum Einsatz. Dazu zĂ€hlen unter anderem Smartphones, Laptops, Kameras und noch viele weitere GerĂ€te. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Werkzeuge. Akkubetriebene Werkzeuge sind stark im Kommen. Aufgrund der Lithium Ionen Technologie weisen sie schon vergleichbare Leistungen auf wie netzbetriebene Elektrowerkzeuge. Seit Kurzem werden diese modernen Akkus mit Lithium Ionen Technologie auch in Elektroautos eingebaut. Der wichtigste Grund dafĂŒr ist die Gewichtsersparnis. Im Vergleich zu Bleiakkus wiegen die Lithium Ionen Akkus nur einen Bruchteil.

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