Inhalt
Ihre Sucheingabe:

Sie befinden sich hier: Haus | Garten | Leben > Werkzeuge > Akku-Technik: Energie aus der Box
nächster Beitrag → Das passt! So messen Sie korrekt

Akku-Technik: Energie aus der Box

Dezember 2020 Der allererste Wagen von Ferdinand Porsche fuhr mit Elektromotor, leise, abgasfrei und einfach zu bauen. Nur die Reichweite war zu kurz. Damals. Dass die Akku-Technologie heute anderen Energiesystemen auch bei Garten- und Powertools den Rang abläuft, ist hinlänglich bekannt. Dies bewirkt einen Paradigmenwechsel in der modernen Gesellschaft. Was uns die Zukunft bringt, können wir nur erahnen. Einen Einblick in den Umgang mit der rasanten Entwicklung und Basiswissen zur Akku-Technik geben wir hier.


Akkubenutzung im Winter: Schneefräse von Cramer
© BfC
Akkubenutzung im Winter: Schneefräse von Cramer
Eigentlich gibt es Strom schon immer. Man denke an Blitz und Donner. Seit 2.600 Jahren können wir Strom selbst erzeugen. Mehr oder weniger. Denn damals hat ein gewisser Thales von Milet sein Bernsteinkettchen mit einem Tüchlein gesäubert. Und durch die Reibung hat dann der Bernstein (Electrum) leichte Körper (elektrisch) angezogen. Seitdem ist klar: Wenn man ein Electrum ordentlich reibt, lädt es sich statisch auf.

Es sollte aber bis zum Ende des 18. Jahrhunderts dauern, bis ein italienischer Arzt namens Luigi Galvani die salzige Körperflüssigkeit eines Froschbeins mit Kupfer und Eisen in Berührung brachte und dessen Muskel daraufhin zuckte. Und einige weitere Jahre, bis Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta mit dem Wissen um die Wirkung vom Elektronenfluss von der Anode zur Kathode im Elektrolyt nachwies, warum das Bein zuckte. Und damit die elektrische Batterie erfand und die Elektrizitätslehre ins Leben rief.

Damit war der Weg für den Strom aus der Box frei. Allerdings war so eine Box noch riesig groß und hatte wenig Strom darin. Mit Beginn der Lithium-Ionen-Technik werden nun die

Strom-Boxen immer handlicher und vor allem leichter. Sie lassen sich schneller laden und geben länger Elektrizität ab. Diese Technologie erweist sich als besonders leistungsfähig. Aber sie ist auch nicht ohne Nachteile. So werden die verwendeten Materialien – Lithium und Kobalt – immer knapper. Weltweit werden deshalb neue Technologie-Ansätze verfolgt.

nach obenRund um den Akku

Je mehr Volt, desto mehr Leistung. Klingt einfach, ist es aber nicht. Denn je nach Hersteller werden wir mit den verschiedensten Angaben konfrontiert. Der eine definiert die Leistung seiner Akkus mit Nennspannung, der andere mit Spitzenspannung. Der Dritte entscheidet sich für Wattstunden. Der Vierte legt äußersten Wert auf die Amperestunden. Und der Fünfte überfordert uns mit fantasievollen marketingorientierten Zusatzangaben. Um Licht ins Dunkel zu bringen, versuchen wir es hier mit einer einfachen Definition.

Smart Link: Das Ladegerät kommuniziert mit den Akkus. Die Akkudiagnose besagt, ob der Akku geladen werden soll oder erst kühlen muss.
© Kress
Smart Link: Das Ladegerät kommuniziert mit den Akkus. Die Akkudiagnose besagt, ob der Akku geladen werden soll oder erst kühlen muss.

nach obenSo ist der Akku aufgebaut

© Stihl
Hauptbestandteil eines Akkus sind seine Zellen. Diese werden derzeit weltweit nur von einer Hand voll Unternehmen hergestellt. Akkuproduzenten kaufen diese Zellen und fügen sie in bestimmte Einheiten, die Akku-Packs, zusammen. Denn die Spannung einer einzelnen Zelle reicht nicht für den praktischen Einsatz. Eine Lithium-Ionen-Zelle hat üblicherweise eine nominelle Spannung von 3,6 Volt. Packt ein Hersteller nun zehn Zellen in einen Akku und schaltet sie in Reihe, dann erreicht dieser Akku 36 Volt nominelle Spannung, was einer Spitzenspannung von 40 Volt entspricht. Die Spitzenspannung ist beim Anlaufen von Geräten notwendig, wenn diese viel Kraft benötigen, wie zum Beispiel Kettensägen. Die Kombination von Akku- und Motoren-Elektronik soll diese Kraft, so die Hersteller, bis zum Entladen halten können.
Thermische Überlastung gilt es zu vermeiden. Vollständig ummantelte Zellen transportieren die Hitze schneller ab.
© Kress
Thermische Überlastung gilt es zu vermeiden. Vollständig ummantelte Zellen transportieren die Hitze schneller ab.
Angaben in Wattstunden (Energie) ermöglichen den Vergleich von Batterien mit unterschiedlichen Spannungswerten.
© Kress
Angaben in Wattstunden (Energie) ermöglichen den Vergleich von Batterien mit unterschiedlichen Spannungswerten.

nach obenWas ist was?

Beginnen wir mit einer kurzen Erläuterung der am häufigsten verwendeten physikalischen Einheiten:
A = Ampere = Das ist das Maß für die elektrische Stromstärke.

Ah = Amperestunde = Das ist die Nennladung oder auch elektrische Ladung/Kapazität.
1 Ah ist die Menge, die innerhalb einer Stunde durch einen Leiter fließt, wenn der elektrische Strom konstant 1 A beträgt.

As = Amperesekunde = Das ist die elektrische Ladung, die innerhalb einer Sekunde durch einen Leiter transportiert wird, in dem ein elektrischer Strom der Stärke von einem Ampere fließt. 1 Ah = 3.600 As. Eine andere Bezeichnung für As ist Coulomb = C.

V = Volt = elektrische Spannung, physikalisch Widerstand (ohm) mal Stromstärke (Ampere)

Hier unterscheidet man:
  1. die Spitzenspannung (der Akku ist vollgeladen). Das entspricht dem bis zu 1,11-fachen der Nennspannung.
  2. die Nominelle Spannung, auch Nennspannung genannt. Das ist der Durchschnittswert und liegt bei Lithium-Ionen Akkus bei 3,6 bis 3,7 V pro Zelle.
  3. die Entladespannung. Das ist der Wert am Ende der Entladung.

Gibt nun ein Hersteller die Spannung mit 40 V Spitzenspannung und der andere mit 36 V Nennspannung an, so handelt es sich bei beiden um die gleiche elektrische Spannung (36 × 1,11 = 39,6).
Ähnliches gilt bei 80 V und 72 V (72 × 1,11 = 79,92).

W = Watt = Spannung (Volt) mal Stromstärke (Ampere) gleich elektrische Leistung (Watt)

Wh = Wattstunden = Das ist das Energiespeichervermögen eines Akkus.

Dazu gibt es die Formel: Ah × V = Wh.
Beispiel:
  • 2 Ah × 36 V = 72 Wh
  • 4 Ah × 36 V = 144 Wh
  • 6 Ah × 36 V = 216 Wh


nach obenHersteller


nach obenWas bringt uns die Zukunft?

Geräte mit Verbrennermotor und Antriebsstrang werden in Zukunft immer weniger werden. Akkugeräte sind einfacher im Aufbau. Ein Elektromotor braucht auch weniger Wartung und Reparaturen. Öl zum Kontrollieren und Nachfüllen fehlt. Statt Inspektion, Ölwechsel, Filter, Zündkerze, Kraftstoffilter gibt es zukünftig nur noch Softwareupdates. Der Strom aus der Box wird fast täglich neu erfunden. Darum gilt es, hier besonders wachsam zu sein und täglich darauf zu achten, was sich in der Welt bewegt. Die nächsten Schritte in der Akku-Technik sind kleinere, flexiblere Zellen mit längerer Lebensdauer, kürzerer Ladedauer, breiterer Anwendung und vor allem noch höherer Umweltfreundlichkeit.

Wenn sich Hersteller ­zusammentun, kann ein Akku die Geräte verschiedener Hersteller laden.
© Gardena
Wenn sich Hersteller ­zusammentun, kann ein Akku die Geräte verschiedener Hersteller laden.
Geräte mit gleicher Spannung können mit nur einem Akku betrieben werden, wie bei Worx.
© Worx
Geräte mit gleicher Spannung können mit nur einem Akku betrieben werden, wie bei Worx.

Ach ja: Nicht alles wird schnell umgesetzt werden können: Akkutechnik ist dauerhaft nur so umweltfreundlich wie die Energie, mit der die Akkus geladen werden. Heute gehen Experten davon aus, dass wir zum Beispiel bei einer kompletten Umstellung des Pkw-Verkehrs auf Elektroantrieb den Stromverbrauch aus dem Niederspannungsnetz (bis 1.000 V) verdoppeln. Den müssen wir erst mal erzeugen und verteilen. Und wo bleibt dann die Energie für Akku-Gartengeräte und Akku-Werkzeuge? Also: Gemach – aber mit Weitblick in die Zukunft schauen.

nach obenWas ist was?

Zelle = die kleinste Einheit des Akkus, bei Lithium Ionen-Akkus hat eine Zelle üblicherweise 3,6 V nominelle Spannung und 30 A Stromstärke.

Akku-Pack = hintereinander (in Reihe) geschaltete Zellen.
  • Ein 2-Ah-Pack mit 10 Zellen hat 36 V nominelle Spannung und 30 A Stromstärke.
  • Bei 4 Ah wären dann 2 Akku-Pack mit je 10 Zellen parallel geschaltet.
  • Bei 6 Ah wären 3 Akku-Packs mit je 10 Zellen parallel geschaltet.

Hierbei ist interessant zu sehen, wie sich die Leistung der Akkus verändert. Dazu benutzen wir die Formel des deutschen Physikers Georg Simon Ohm: V × A = W:

a) 2-Ah-Akku 36 V × 30 A = 1.080 W
b) 4-Ah-Akku 36 V × 60 A (30 A + 30 A) = 2.160 W
c) 6-Ah-Akku 36 V × 90 A (30 A + 30 A + 30 A) = 3.240 W

Leistungs-Beispiel für einen Motor, der 1.500 Watt aufnimmt:
mit Akku a) nur 1.080 Watt Leistung
mit Akku b) volle 1.500 Watt und noch 660 Watt Reserve für die Laufzeit
mit Akku c) volle 1.500 Watt Leistung und obendrein 1.740 Watt Reserve für die Laufzeit

Dabei ist zu beachten, dass sich entsprechend der Menge der eingebauten Akku-Packs auch das Gewicht des Akkus erhöht. Für handgetragene Geräte sollten kleinere Akkus oder Rücken-Tragesysteme eingesetzt werden. Bei einem Rasenmäher oder einer Schubkarre spielt das Gewicht des Akkus eine untergeordnete Rolle.

Wh = Wattstunden = Das ist das Energiespeichervermögen eines Akkus.

Dazu gibt es die Formel: Ah × V = Wh.
Beispiel:
  • 2 Ah × 36 V = 72 Wh
  • 4 Ah × 36 V = 144 Wh
  • 6 Ah × 36 V = 216 Wh.


nächster Beitrag → Das passt! So messen Sie korrekt
Ganz oben auf der Liste: Akkuschrauber, sie gibt es auch mit Schlagfunktion. Kompakte 12-Volt-Schrauber eignen sich dort, wo wenig Platz ist. Besonderheit beim Worx SwitchDriver ist das drehbare Doppelbohrfutter für Bit und Bohrer.
Haus | Garten | Leben
Kabel ade? Werkzeuge ohne Stromkabel
Auch Schrägdächer lassen sich üppig begrünen.
Haus | Garten | Leben
Was blüht da auf dem Dach?
Laubbläser
Haus | Garten | Leben
Vom Winde verweht

Schlagworte dieser Seite:

Akku, Akku-Gartengerät, Akku-Pack, Aufbau, Lithium-Ionen-Technik, Technik, Zukunft

Klicken Sie auf ein Schlagwort, um alle Artikel mit diesem Schlagwort anzuzeigen.

Bitte melden Sie den Kommentar nur, wenn er andere Menschen beleidigt, beschimpft oder diskriminiert, oder Äußerungen enthält, die Gesetze verletzen (beispielsweise zu einer Straftat aufrufen).

Diesen Artikel kommentieren (0)

Ihr Kommentar


Datenschutz | Impressum | Kontakt
Die Website enthält Bilder von www.pixelio.de

Familienheim und Garten Verlagsgesellschaft mbH

Copyright

Familienheim und Garten
Verlagsgesellschaft mbH
Bonn, 2021

Entwicklung/Realisierung

MultimedaConcept, Bonn
Kennedyalle 17, 53175 Bonn
office@mmcm.de
www.mmcm.de