Batterien – Temperatureinfluss: Kolumne, Teil 6

Das für den Anwender wichtigste Kriterium einer Batterie ist die Kapazität. Diese gibt an, wie viel Strom in einer Batterie gespeichert ist. Die Batteriekapazität wird in Ah (Ampere-Stunden) angegeben und bedeutet, dass zum Beispiel aus einer 100 Ah Batterie 10 Stunden lang ein Strom von 10 Ampere entnommen werden kann (10 A x 10 h = 100 Ah).
Die Formel Strom x Zeit ist aber nicht für jede Temperatur anwendbar, sondern stimmt nur für die vom Hersteller angegebene Temperatur. Diese Bezugstemperatur ist im Allgemeinen 20 °C.
Da Batterien chemische Systeme sind, spielen die chemischen Vorgänge in einer Batterie eine wichtige Rolle. Diese haben Einfluss auf:
• entnehmbare Kapazität: Jedes chemische System ist temperaturabhängig. Bei niedrigen Temperaturen laufen alle chemischen Vorgänge langsamer ab. Bei der Entladung einer Batterie wird Blei in Bleisulfat (PbSO4) umgewandelt, wobei die Menge des umgewandelten Bleis proportional zur entnehmbaren Kapazität ist. Diese Reaktion ist auch von der Batterietemperatur abhängig. Wenn man eine Batterie bei niedrigeren Temperaturen entlädt, kann auch nur weniger Kapazität entnommen werden als bei 20 °C. Ein typisches Verhalten sehen Sie in der Grafik.

• Gefrierbereich des Elektrolyten: Wie bereits mehrfach erwähnt, wird bei der Entladung einer Batterie das Blei in den Platten zu Bleisulfat (PbSO4) umgewandelt. Das dazu benötigte SO4 wird dem Schwefelsäure-Elektrolyten entzogen. Dieser wird daher immer wässriger und kann je nach Konzentration einfrieren. Je mehr eine Batterie entladen ist, desto wässriger ist der Elektrolyt und friert daher bereits bei –10 °C ein. Auch dieser Effekt ist bei der Dimensionierung Ihrer Batterieanlage unbedingt zu berücksichtigen. Wenn Batterien bei sehr niedrigen Temperaturen betrieben werden sollen, ist wiederum eine Batterie mit entsprechend höherer Kapazität zu wählen, damit diese nicht zu tief entladen wird und die Elektrolytkonzentration nicht in den Gefrierbereich absinkt.
• Lagerzeit in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur: Jedes Batteriesystem hat eine gewisse Selbstentladung, hervorgerufen durch interne Verluste. Dies bedeutet, dass selbst eine nicht angeschlossene Batterie mit der Zeit ihre Kapazität verliert. Diese Selbstentladung ist sehr stark vom Batteriesystem (Lithium-Batterien, Blei-Säure…) und der Technologie (GEL, AGM, oder Classic) abhängig. Allen Systemen ist aber gemeinsam, dass sich bei höheren Temperaturen die Lagerzeit verringert. Batterien mit flüssigem Elektrolyt sind im Allgemeinen 3–4 Monate lagerfähig, AGM-Systeme 6–8 Monate und Gel-Batterien 24 Monate bei 20 °C lagerfähig.

Im nächsten Beitrag wollen wir uns der Zyklenfestigkeit von Batterien widmen.

 


Informationen:
Ing. Georg Bakosch, Akkutron Handels GmbH,
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