Akkumulatoren Allgemein

Antriebsbatterien und SolarSpeicher

Akkumulatoren sind ein wichtiger Bestandteil alternativer Antriebsarten. Auf der Suche nach Ersatz für Benzin und Diesel als Treibstoff für unsere tägliche Mobilität, kommen heute in erster Linie elektrische Antriebe zum Einsatz. Im öffentlichen Verkehr (Straßenbahnen, Busse, U-Bahnen, Züge) überwiegt sogar elektrische Energie als Antrieb. Allerdings wird hier die Energie von außen zugeführt. Bei elektrisch betriebenen Autos, Schiffen usw. ist dies nicht möglich und wir müssen auf interne Energiespeicher zurück greifen. Da Brennstoffzellen  zur Stromerzeugung aus verschiedenen Gründen noch nicht serienreif sind, ist der Akkumulator zur Energiespeicherung im Fahrzeug noch immer erste Wahl.

Ein anderer Aspekt der alternativen Antriebstechnik ist die Speicherung von umweltfreundlicher, CO2  neutral erzeugter Energie, zB. durch Photovoltaikzellen, Wind- und Wasserkraftanlagen und auch durch HPE (Human Powered Energy) in Akkublöcken. Man erreicht damit eine Stromnetzunabhängigkeit und kann so seinem eFahrzeug die Energie zuführen, die man selbst erzeugt hat und braucht sich nicht den Vorwurf gefallen zu lassen, dass dein Elektroauto ja zum Teil auch mit Atomstrom und/oder in Kohlekraftwerken erzeugter "schmutziger" Energie fährt. Für die Speicherung selbst erzeugter elektrischer Energie gibt es wieder eigene Batterien, die sich, durch geänderte Anforderungen, von denen im eFahrzeug unterscheiden.

Prinzipiell können alle Akkutypen mobil und stationär eingesetzt werden. Innerhalb der Typen kann es Modelle geben, die sich eher für Traktionsanwendungen (Akkus für eFahrzeuge) eignen und andere die für die Sonnenenergiespeicherung besser geeignet sind. Erstere müssen eine gewisse Zyklenfestigkeit besitzen, obwohl sie in kurzer Zeit hohe Ströme abgeben müssen. Zweitere sollten im ständigen Lade/Entladebetrieb, allerdings bei mäßigen Ampere-Zahlen, eine lange Haltbarkeit aufweisen.

Im Folgenden wollen wir ihnen einen kleinen Überblick geben, welche Batterien in Fahrzeugen und zum Speichern von Energie im netzunabhängigen Betrieb (Inselbetrieb) eingesetzt werden können und im Vergleich dazu die Energiedichte und der Ladewirkungsgrad der einzelnen Akkutypen:

Bleiakkumulator
Energiedichte 30 Wh/kg  - Ladewirkungsgrad 60-70 %
sehr alter, aber günstiger Akku, gibt es in verschiedensten Größen und Ausführungen und ist in großer Menge verfügbar, wird nahezu überall eingesetzt.

Nickel-Cadmium-Akkumulator
Energiedichte 40-60 Wh/kg  - Ladewirkungsgrad 70 %
giftig, aber sehr robust, wird in Fahrzeugen, in der Medizin und in Werkzeugen verwendet, eignet sich auch für Inselanlagen

Nickel-Eisen-Akkumulator
Energiedichte 40 Wh/kg  - Ladewirkungsgrad 65-70 %
sehr robuster Akku, lange Haltbarkeit, umweltfreundlich, schlechte Verfügbarkeit, sehr gut für netzunabhängige Inselanlagen geeignet
ACHTUNG: Nickel-Eisen-Akkus können über die Zukunftswerkstatt Verkehr bestellt und gekauft werden!

Nickel-Metallhydrid-Akkumulator
Energiedichte 60-110 Wh/kg  - Ladewirkungsgrad 70 %
Nachfolger des Nickel-Cadmium-Akkus, der in Europa wegen seiner Giftigkeit verboten ist (Ausnahmen), teuer, aber gute Eigenschaften, findet auf Grund des hohen Preises eher in eFahrzeugen Verwendung

Natrium-Nickelchlorid-Akkumulator
(Zebra-Batterie)
Energiedichte 100-120 Wh/kg  - Ladewirkungsgrad 80-90 %
gute Eigenschaften, teuer, benötigt eine Betriebstemperatur um die 300 °C, keine Selbstentladung, aber Heizverluste von ca. 15%, eFahrzeug

Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator
Energiedichte 80-100 Wh/kg  - Ladewirkungsgrad 90 %
schnellladefähig, hochstromfähig, gute Verfügbarkeit, eFahrzeug

Lithium-Polymer-Akkumulator
Energiedichte 140 Wh/kg  - Ladewirkungsgrad 90 %
praktisch beliebige Bauform möglich, sehr gute Eigenschaften, Brandgefahr bei Bruch, eFahrzeug

Bericht: Gerald Harbusch (2012)
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