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Gel-Batterien sind trotz ihrer beträchtlichen Größe und ihres Gewichts in Fahrzeugen, Industrie- und Telekommunikationssystemen und vielen anderen Anwendungen noch immer sehr weit verbreitet.
Die Konstruktion der Gel-Batterie
Gel-Batterien sind eine weiterentwickelte Variante der herkömmlichen Blei-Säure-Batterien, die seit Jahrzehnten hauptsächlich als Stromquelle an Bord von Autos (und darüber hinaus) verwendet werden. Der Name “Gel” kommt von der besonderen Art des Elektrolyten – es handelt sich um Schwefelsäure, die mit Kieselsäure vermischt ist, was ihm eine charakteristische Dichte verleiht. Auf diese Weise können wir das Risiko des Auslaufens von Säure minimieren – selbst wenn das Batteriegehäuse beschädigt oder in einer “ungewöhnlichen” Position (z. B. auf dem Kopf oder auf der Seite liegend) eingebaut ist.
Es ist wichtig zu wissen, dass Gel-Batterien so konstruiert sind, dass sie den Gasungseffekt reduzieren, so dass sie sicher in geschlossenen Räumen betrieben werden können, ohne dass die Gefahr besteht, dass schädliche Gase in die Umwelt gelangen.
Dieser Vorteil kommt unter anderem bei USVs zum Schutz von Computersystemen und Servern vor plötzlichen Stromausfällen zum Tragen. Im Vergleich zu herkömmlichen Blei-Säure-Batterien sind Gel-Batterien außerdem widerstandsfähiger gegen extreme Temperaturen, haben eine längere Lebensdauer und zeigen eine bessere Leistung bei längerer Entladung.
Gel-Batterien sind in einer Vielzahl von Kapazitäten und Spannungen erhältlich und können daher in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden – von der Stromversorgung kleiner tragbarer Geräte (z. B. Taschenlampen) bis hin zu großen Notstromsystemen in der Telekommunikations- und IT-Industrie.
Ein gutes Beispiel für eine hochwertige Gelbatterie (erhältlich bei Botland!) ist das Modell Xtreme 12V 20Ah. Ihre Abmessungen betragen ca. 181 mm (Länge) x 77 mm (Breite) x 167 mm (Höhe). Das Produkt kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. in USV-Anlagen, Schalttafeln, Notbeleuchtungssystemen, medizinischen Geräten, Telekommunikationsgeräten sowie kleinen, mobilen Robotern im Gelände.
Batteriespannung - auf welchen Wert ist in der Praxis zu achten?
Interessanterweise gibt es für jede Batterie mehrere Spannungswerte, die die vom Hersteller empfohlenen Betriebsbereiche bestimmen. Der bei weitem wichtigste Katalogparameter ist natürlich die Nennspannung, die bei Gel-Batterien in der Regel bei 6 V, 12 V oder 24 V liegt. Die 6-Volt-Versionen werden hauptsächlich in kleinen Kapazitäten hergestellt und sind unter anderem in den bereits erwähnten Taschenlampen zu finden. Am weitesten verbreitet sind 12-Volt-Batterien (die z. B. in Autos verwendet werden), etwas seltener sind 24-Volt-Batterien (die vor allem in Lastwagen verwendet werden).
Die Hersteller geben in der Regel auch eine Mindestentladespannung an – dies ist nichts anderes als die Endspannung, unterhalb derer die Last abgeschaltet werden sollte, um die Batteriestruktur nicht durch zu tiefes Entladen zu beschädigen. Bei Gel-Batterien liegt der sichere Grenzwert in der Regel bei 1,75 V pro Zelle, was 5,25 V für eine 6-V-Batterie, 10,5 V für 12-V-Batterien und 21 V für die 24-V Version bedeutet. Es lohnt sich auch, auf die maximale Spannung zu achten, die der Akku beim Laden erreichen kann. Bei Gel-Batterien beträgt sie in der Regel etwa 2,4 V pro Zelle, was 7,2 V für eine 6-V-Batterie, 14,4 V für 12-V-Batterien und 28,8 V für 24-Volt Modelle entspricht.
Bei Puffersystemen bleibt die Batterie ständig (sozusagen “parallel”) mit der Stromquelle – in der Regel dem Stromnetz – verbunden, wird aber nicht intensiv geladen, sondern nur sanft nachgeladen, um die optimale Menge an gespeicherter Energie zu erhalten. Bei Gel-Batterien liegt die empfohlene Betriebsspannung in diesem Modus in der Regel bei 2,25 V pro Zelle, was, multipliziert mit der Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen in der Batterie, Werte von 6,75 V (für eine 6-V-Batterie), 13,5 V (12 V) und 27 V (24 V) ergibt.
Beispiele für Anwendungen von Gel-Batterien
Gel-Batterien werden in der Regel für die Stromversorgung der elektrischen Systeme von Fahrzeugen verwendet – nicht nur zum Anlassen des Motors, sondern auch für den Betrieb der Beleuchtung, der Kabinenausstattung oder zusätzlicher Systeme (z. B. der Alarmanlage). Dank ihrer abgedichteten Konstruktion auf der Basis von Gelelektrolyt bieten sie eine lange Lebensdauer und sind unempfindlich gegen Vibrationen, was natürlich sowohl bei Autos als auch bei Motorrädern von größter Bedeutung ist. Außerdem sind sie im Falle eines Unfalls sicher, weil keine Säure auslaufen kann. Es ist erwähnenswert, dass Gel-Batterien auch in anderen Fahrzeugtypen, wie z.B. Wohnwagen, zu finden sind, wo sie Beleuchtungssysteme, Heizungen, Klimaanlagen oder sogar… kleine Haushaltsgeräte betreiben. Blei-Säure-Batterien (im Allgemeinen) eignen sich jedoch nicht für den Hauptantrieb von Hybrid- und Elektroautos – für diesen Zweck werden modernere Akkutypen mit großer Kapazität und hohem Entladestrom verwendet.
Wie wir bereits erwähnt haben, sind Gel-Batterien eine hervorragende Energiequelle für Taschenlampen, insbesondere für solche mit hoher Wattzahl. Die lange Lebensdauer und die Fähigkeit, in jeder Lage zu arbeiten, führen dazu, dass Gel-Batterien ihre Position in diesem Marktsegment weiterhin verteidigen, obwohl kleinere und leichtere Lithium-Ionen-Batterien stark im Kommen sind. Bei USV und unterbrechungsfreien Stromversorgungssystemen sind Gel-Batterien dagegen nach wie vor unersetzlich, vor allem wegen ihrer Langlebigkeit und Zuverlässigkeit, der einfachen Montage zu größeren Einheiten und der hohen Kapazität. Aus ähnlichen Gründen hat diese Gruppe von Batterien auch Anwendungen in der Energiespeicherung gefunden, die dank der Verbreitung erneuerbarer Energiequellen (EE) immer mehr an Bedeutung gewinnt. Energiespeicher sind in der Lage, Energie über lange Zeiträume zu speichern, was für die Effizienz und Nutzbarkeit moderner intelligenter Stromnetze entscheidend ist.
Wie wählt man eine Gel-Batterie richtig aus?
Bei der Auswahl einer Gel-Batterie – sei es für ein internes, zweckgebundenes Projekt oder eine gewartete kommerzielle Einheit (z. B. eine USV) – muss eine Reihe von Katalogparametern berücksichtigt werden. Die bei weitem wichtigste ist natürlich die Nennspannung der Energiequelle (sie muss mit den Anforderungen des Geräts, an das sie angeschlossen werden soll, kompatibel sein). Die gebräuchlichsten Batterien sind 6 V, 12 V oder 24 V, wobei in manchen Situationen eine geeignete Kombination von zwei oder mehr Batterien möglich ist – zum Beispiel kann die Reihenschaltung von zwei 12-Volt-Batterien eine einzelne (integrierte) 24-Volt-Batterie ersetzen. Dabei ist zu beachten, dass die kombinierten Energiequellen die gleiche Kapazität haben sollten, um die einzelnen Komponenten der Baugruppe effizient zu nutzen.
Ein weiterer Faktor ist die Kapazität der Batterie, ausgedrückt in Amperestunden (Ah) – sie bestimmt, wie lange die Batterie das Gerät bei einer bestimmten Stromstärke versorgen kann. Berücksichtigen Sie die voraussichtliche Betriebsdauer des Geräts pro Ladung und die maximale (momentane und kontinuierliche) Stromaufnahme des Geräts. Auch der zulässige Entladestrom ist von großer Bedeutung, vor allem bei Geräten mit hohem Stromverbrauch (z. B. bei Elektromotoren oder Heizungen).
In einigen Fällen ist auch der zulässige Temperaturbereich der Batterie von Bedeutung. Gel-Batterien sind sehr widerstandsfähig gegenüber extremen Temperaturen, aber jede handelsübliche Energiequelle hat einen bestimmten Bereich von Umgebungsbedingungen, in denen sie am effektivsten arbeitet. Die Auswahl einer Batterie mit einem geeigneten Betriebstemperaturbereich ist vor allem für Geräte wichtig, die im Freien oder in Räumen betrieben werden, die starker Abkühlung oder Überhitzung ausgesetzt sind (d. h. nicht mit Klimaanlagen, Heizsystemen oder Wärmedämmung ausgestattet sind).
