Welches
ist die beste Batterie für fahrbare und stationäre Anwendungen?
Verbrauchsgüter profitieren am meisten von den Fortschritten in der
Batterietechnologie. Die erreichten Reduktionen an Dimension und Gewicht für
hochqualitative Mobiletelefone, PDA's und Laptop's hatten keine Auswirkungen auf
die fahrbaren und stationären Anwendungen, wie man hätte erwarten dürfen.
Nur unwesentliche Verbesserungen wurden erreicht für grössere Batterien.
Einer der Gründe für dieses scheinbare Ausbleiben des Fortschritts ist
die Treue zu den klassischen Blei-Säure-Batterien.
Die Industrie
für fahrbare und stationäre Anwendungen hat verschiedenen Gründe
für ihr Unwillen etwas zu ändern. [1] Blei-Säure ist ausgereift
und günstig. [2] Die niedrige Energiedichte ist kein eigentlicher Nachteil,
da die Batterie entweder fahrbar oder stationär ist. [3] Die begrenzte Lebenserwartung
kann in einem gewissen Sinn kompensiert werden durch die Verwendung von grösseren
Batterien. Im Gegensatz zu tragbaren Geräten, werden die meisten fahrbaren
und stationären Batterien eher aus Gründen der Alterung ersetzt, als
wegen Erreichen der maximal möglichen Anzahl von Zyklen. Welches
ist die beste Batterie für Rollstühle?
Rollstühle
und Scooters werden fast ausschliesslich mit versiegelten Blei-Säure-Batterien
betrieben. Manchmal werden normale Fahrzeugbatterien verwendet, vor allem aus
Preisgründen. Es besteht allerdings die Gefahr durch Auslaufen bei einem
Sturz z.b. Auch sind normale Fahrzeugbatterien nicht gebaut für Tiefentladung.
Die verlangte zyklische Funktionsweise bei Rollstühlen und Scootern bewirkt
einen übermässigen Stress auf diese Batterien, was zu einer Verkürzung
der Lebenserwartung führt. Batterien auf Nickelbasis sind leichter als Blei-Säure-Batterien;
sie sind jedoch teurer und wartungsintensiver. Lithium-Ion-Batterien sind einfach
zu empfindlich, um nicht von den hohen Kosten zu sprechen.
Eine neue
Generation von Rollstühlen ist in Entwicklung, welche die Möglichkeiten
bieten, aufzustehen und Treppen zu steigen. Diese Hightech-Geräte verwenden
Gyroskope, um das Gleichgewicht zu halten. Um diese Zusatzleistung zu erhalten,
die für den eingebauten Computer und Elektromotor nötig ist, ohne allzu
viel Zusatzgewicht, werden Batterien auf Nickelbasis verwendet. Die Zweiradscooter
'Segway', für die geworben wird, um Transportprobleme in den Städten
zu lösen, verwenden ebenfalls Batterien auf Nickelbasis.
Welches
ist die beste Batterie für ein elektrisches Fahrrad?
Jeder seriöse
Mensch würde für ein elektrisches Fahrrad eine Batterie auf Nickelbasis
verwenden. Versiegelte Blei-Säure-Batterien sind ganz einfach zu schwer und
bieten bei einem täglichen Gebrauch auch nicht die nötige Anzahl Zyklen.
Dazu kommt, dass Blei-Säure eine lange Ladezeit von 10 Stunden und mehr benötigt.
Lithium-Ion ist hingegen zu teuer und zu anfällig. Das Fehlen einer geeigneten
Batterie, die leicht, dauerhaft und billig ist, ist meiner Ansicht nach der Grund,
warum das breite Publikum das elektrische Fahrrad noch nicht akzeptiert hat.
Welches ist die beste Batterie für ein elektrisches Fahrzeug?
Das elektrische Fahrzeug wird die Akzeptanz des Publikums gewinnen, sobald
eine Batterie erscheint, die günstig ist, und die während zehn Jahren
zuverlässig arbeitet. Die hohen Kosten und die begrenzte Lebenserwartung
der in Hybridfahrzeugen verwendeten Batterien, vernichten die Einsparungen, die
durch weniger Brennstoff erzielt werden. Der Nutzen ist eher im Bereich des Umweltschutzes
anzusiedeln, als bei der Kosteneinsparung. Höhere Brennstoffpreise könnten
dieses Gleichgewicht verändern.
Batterien auf Nickel- und Lithiumbasis
sind geprüft worden, aber beide Chemien haben Probleme mit der Dauerhaftigkeit
und Stabilität. Lithium hat einen Vorteil beim Gewicht, aber dieser Vorteil
wird durch die hohen Kosten aufgehoben. Ähnliches gilt für in Hybridfahrzeugen
verwendete Nickel-Metallhydrid-Batterien, die teuer sind, und eine aktive Luftkühlung
benötigen. Kein Batteriehersteller ist willig, eine 10-Jahres-Garantie abzugeben.
Nach einem Ausflug in die neuen Batteriechemien, kehren die Entwicklungsingenieure
zurück zu den alten, aber bewährten, Blei-Säure-Batterien.
Die
Brennstoffzelle ist vermutlich noch zwei Jahrzehnte entfernt, bevor sie eine echte
Alternative für Fahrzeugbatterien bieten kann. Ein leitender Angestellter
von Ford stellte kürzlich fest, dass Brennstoffzellen nie in der Lage sein
werden, den Verbrennungsmotor zu ersetzen. Kosten und Langlebigkeit sind die hauptsächlichsten
Nachteile.
Seit der Erfindung 1839 durch Sir William Grove, waren die Fortschritte
der Brennstoffzellen langsam. Es wurde mehr darauf geachtet, den Verbrennungsmotor
zu verbessern. Es war erst für die Projekte Gemini und Apollo um 1960, dass
Brennstoffzellen eingesetzt wurden, um Leistung und Wasser im All zu produzieren.
Während der neunziger Jahren ergaben sich neue Aktivitäten und die Aktien
von Brennstoffzellen stiegen an. Im Unterschied zur schnellen Entwicklung in der
Mikroelektronik, welche schon in einer frühen Phase Gewinne erbrachten, blieb
die Forschung für Brennstoffzellen abhängig von Regierungshilfen und
öffentlichen Investoren. Es ist unsere Hoffnung, dass die Brennstoffzelle
eines Tages eine echte Option zum umweltverschmutzenden Verbrennungsmotor wird.
Was
ist die beste Batterie für stationäre Anwendungen?
Bis
Mitte 1970 waren die meisten stationären Batterien nasse Blei-Säure-Batterien.
Die ventilgesteuerte Blei-Säure-Batterie (VRLA) gestattete Batterien in kleineren
Gehäusen eingebaut zu werden, da die Zellen in allen Lagen geschichtet und
zusammengebaut werden konnten. Obwohl VRLA-Batterien weniger dauerhaft sind als
nasse Blei-Säure-Batterien, werden sie für kleinere und mittlere Batteriegrössen
vorgezogen, da sie einfach zu montieren und günstig sind. Die meisten Notstromsysteme
für Relaisstationen in Mobiltelefonnetzen verwenden VRLA-Batterien. Für
grosse Anlagen, wie Internet-Plattformen, Spitäler, Banken und Flughäfen
werden noch immer nasse Blei-Säure-Batterie verwendet.
Die Hitze
ist der grösste Feind von Batterien. Viele externe Installationen für
Kommunikationssysteme verfügen über keine richtige Ventilation, von
Klimaanlagen ganz zu schweigen. Anstelle der möglichen Lebenserwartung von
10 Jahren, müssen die Batterien nach bereits 2 bis 5 Jahren ersetzt werden.
Viele Batterien im Feld sind in einem so schlechten Zustand, dass sie nur für
kurze Zeit Strom liefern können, wenn ein längerer Netzausfall erfolgt.
Stationäre Batterien werden oft installiert, um dann vergessen zu werden.
Ein kanadischer Hersteller von Lithium-Polymer-Batterien hat von diesem Wärmeproblem
profitiert. Er bietet eine Lithium-Polymer-Batterie an für Notstromanwendungen,
eine Batterie, die Wärme benötigt, um zu arbeiten. Die trockene Lithium-Polymer-Batterie
verliert an Leitfähigkeit bei Umgebungstemperatur und muss geheizt werden.
Die Batterie beinhaltet ein Heizelement, um die Kerntemperatur auf ca. 60°C
zu halten. Das Netz liefert die Energie für die Heizung. Bei einem Stromausfall
muss die Batterie auch die Energie für die Kernheizung liefern. Um Energie
zu sparen, ist diese Batterie gut isoliert. Nicht wie bei der VRLA, führt
die hohe Umgebungstemperatur nicht zu einem Kurzschluss der Lithium-Polymer-Batterie.
Die hohen Kosten sind ein Nachteil, und zur Zeit sind nur wenige Lithium-Polymer-Batterien
für Notstromanwendungen eingesetzt.
Nasse Nickel-Kadmium-Batterien
wurden während vielen Jahren für Anwendungen eingesetzt, wo hohe und
tiefe Temperaturen ertragen werden mussten. Ein solches Batteriesystem ist wesentlich
teurer als Blei-Säure, aber die verbesserte Langlebigkeit machte diese höheren
Investitionskosten wieder wett. Die nasse Nickel-Kadmium-Batterie ist nicht gesintert,
und erleidet keinen Memory-Effekt. Es sei an dieser Stelle
vermerkt, dass nur die gesinterten, versiegelten Nickel-Kadmium-Batterien dem
Memory-Effekt unterworfen sind, und regelmässige Entladungen benötigen.
