Akkumulatoren / Batterien
Für uns sind hier natürlich nur diejenigen interessant, die man wieder aufladen kann, also die Akkumulatoren oder kurz Akkus. Im Sprachgebrauch hat sich aber der Begriff Batterie ebenfalls für solche Akkus durchgesetzt, weshalb es hier manchmal durcheinander geht. Wer sagt schon "Auto-Akku", die "Auto-Batterie" ist einfach gewohnter.
Um Akkus charakterisieren zu können und ihren Nutzwert für eine bestimmte Anwendung hervorzuheben, muß man sich intensiver mit den einzelnen Typen beschäftigen.
Eines fällt sofort auf: Je größer die Energiedichte ist, desto anfälliger sind die Akkus auf falsche Behandlung.
Die sog. Energiedichte ist ein gutes Maß, um feststellen zu können, wieviel Energie man z.B. pro Kilogramm Akkugewicht speichern kann.
Der Urtyp aller Akkus ist die sog. Edison-Batterie, auch Laugen- oder Nickel-Eisen-Batterie genannt. Die Zellspannung beträgt 1,2 Volt, der Akku besteht aus sehr umweltfreundlichen Materialien (Nickel und Eisen kommen im Erdkern vor. Die Lauge ist nur in konzentrierter Form bei direktem Kontakt gefährlich), die Energiedichte ist allerdings extrem gerimg. Ein 12V/100Ah-Akku (vergleichbar mit größerer Auto-Batterie) bringt locker 60kg auf die Waage. Die Zellen sind (zumindest bei vielen älteren Modellen) offen, so daß der Akku nicht gekippt werden darf. Dafür kann der Akku ohne den geringsten Schaden zu nehmen, tiefentladen genauso wie stark überladen werden - Schutzregler sind also kaum nötig.
Die Lebenserwartung ist sensationell: 100 Jahre und mehr sind "normal"! Moderne Hersteller geben 20 Jahre Garantie, ja Ihr habt richtig gelesen ZWANZIG Jahre! Der Preis ist allerdings entsprechend hoch und das Einsatzgebiet, aufgrund des hohen Gewichtes, sehr eingeschränkt.
Sicherlich könnten bei entsprechender Forschung diese Akkus heute kleiner und leichter sein, aber wer will schon einmal alle hundert Jahre einen Akku verkaufen - da sind die kurzlebigen Nachfolger schon viel ökonomischer, leider aber nicht ökologischer.
Der Blei-Säure oder Blei-Gel Akku ist dem Nickel-Eisen Akku verwand, mit ein paar großen Unterschieden. Betrachten wir zunächst den mit der flüssigen Füllung. Blei ist leider in schlechten Ruf geraten, allerdings handelt es sich auch hier um ein natürlich vorkommendes Metall und wenn man es nicht mit seinem Essen in Berührung bringt (wie z.B. die ersten Konservendosen) ist es Ökologisch unbedenklich. Schlimmer ist dann schon das Vorkommen in Kugelform, aber das ist eine andere Geschichte. Bei der Säure verhält es sich, wie bei der Lauge - in verdünnter Form findet man sie auch in der Natur.
Blei-Säure-Akkus bilden an der Oberfläche der Bleiplatten eine Schicht, wenn man sie tief entlädt. Ein nachfolgendes "Überladen" bis zur sog. Gasung, würde dieses Übel wieder beseitigen, jedoch haben moderne Hersteller hier gleich zwei Riegel vorgeschoben:
1. sind die Plattenabstände sehr gering, so daß das Material nicht entfernt werden kann und
2. wenn es doch nach unten sinkt, ist der Bodenbereich nicht hoch genug und die Platten tauchen in den sog. Batterieschlamm ein. Ergebnis: Zelle futsch = Batterie futsch, neue muß her.
Die Blei-Gel-Akkus sind hier noch schlimmer, denn man kann sie zwar auf den Kopf stellen, aber gasen dürfen sie auf gar keinen Fall, denn dann trennt sich das Säure-Gel von den Bleiplatten, das Gas isoliert also vereinfacht ausgedrückt und der Akku ist Schrott.
Ein Blei-Säure-Akku mit herausnehmbaren Bleiplatten könnte zwar nicht die Lebensdauer eine Edison-Batterie erreichen, aber 20-30 Jahre wären bei geringer Pflege durchaus drin.
Auch die stark angeprangerten Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd) sind mit dem Urtyp verwandt. Man hat hier das harmlose Eisen durch giftiges Cadmium ersetzt und die flüssige Lauge durch ein festes Elektrolyt. Dieser Akkutyp hat(te) eine hervorragende Energiedichte und war äußerst rubust, leider gibt es den bekannten "Memory-Effekt". Er "merkt" es sich, wenn er nicht vollständig ge- oder entladen wurde. Dies kann man aber wieder "trainieren" und fast vollständig rückgängig machen. Der Lebenserwartung sind aber hier deutliche Grenzen gesetzt und leider bleibt das Cadmium am Ende auf der Strecke.
NiMH - Nickel-Metall-Hydrit sollte die Lösung der Probleme sein. Kein Memory-Effekt, kaum giftige Materialien und schier endlose Lebensdauer - aber empfindlich sind die Burschen. Am besten über elektronische Ladegeräte laden, die genau den Ladezustand überwachen - wie einfach war es doch mit dem Widerstand bei NiCd-Akkus. Diese Akkus erfordern einen geregelten konstanten Ladestrom ohne Unterbrechung, denn ihre Lebenserwartung ist von der Anzahl der Ladezyklen abhängig - und hier zählt jede Unterbrechung, als ein Zyklus.
Lithium-Ionen-Akkus haben die Welt der mobilen Geräte erobert. Kein superflaches Handy, Smarphone, kein moderner Laptop oder Tablet wäre ohne diesen Akkutyp möglich. Seine Vorteile liegen in der flexiblem Bauforn, man kann ihn nämlich den Gegebenheiten anpassen, der extrem hohen Energiedichte und dem daraus resultierenden geringen Gewichts. Erkauft werden diese Vorteile durch eine schon fast zellspezifische Lade- und Entladeregelung, dieser Akkutyp verzeit so gut wie keine Fehler.
Fazit:
Es gibt noch eine ganze Reihe von Sonderformen, die aber alle einem dieser Grundtypen zuzuordnen sind. Hier wurde an bestimmten Parametern gefeilt, aber das sprengt den Rahmen dieser Betrachtung.
Wenn man aus natürlichen Ressourcen Strom gewinnen und speichern möchte, bleiben nur die Nickel-Eisen- und die Blei-Akkus übrig - zumindest zum Puffern. Der Laptop-Akku kann dann ja gern an der (möglichst vollen) Blei-Batterie geladen werden, denn die Nickel-Eisen-Batterie kann sich sicher kein "Aussteiger" leisten.
Jetzt sind wir mal ganz gehässig und erzählen noch, daß wir zwei 12V/100Ah-Exemplare aus der Notstromversorgung beim Kauf unseres Hauses "geerbt" haben - und beide sind noch OK.
Ein kleiner Tip: Unsere beiden stammen aus DDR-Produktion und wurden als Notbeleuchtung für einen Tanzsaal eingesetzt. Vielleicht dümpeln ja noch mehr solche Schätze in östlichen Landen, im Westen ist mir diesbezüglich nichts bekannt, weder Hersteller noch Anwender, außer einiger weniger Krankenhäuser und die arbeiten heute noch.