BATTERIEN – Diverse Technologien und Anwendungen, ein Ziel

(Foto: RS Media World Archiv / Roland Ferrigato)
Blei-Säure-Batterien bleiben mittel- bis langfristig weiter die führende Antriebstechnologie im Lager. (Foto: RS Media World Archiv / Roland Ferrigato)

Die Elektromobilität ist und bleibt ein viel diskutiertes Thema, sowohl in der Automobil- als auch in der Gabelstapler-Industrie. Während Blei-Säure Batterien beim Benzin- und Dieselfahrzeug und bei Elektrostaplern seit Jahrzehnten erfolgreich im Einsatz sind, steht der Lithium-Ionen Akku für Elektrofahrzeuge grundsätzlich unter strenger öffentlicher Beobachtung. Hinsichtlich Sicherheit und Wiederverwendbarkeit ist bei Li-Batterietechnologien noch viel Luft nach oben. In der Zwischenzeit kann die Blei-Säure-Technologie jedoch entscheidend zur Dekarbonisierung beitragen.

Im Bereich der Automobil- und Industriebatterien, aber auch in der Staplertechnik finden sich unterschiedliche Technologien wieder: Neben den vielerwähnten Lithiumbatterien sind dies Batterien auf Blei-, Nickel- oder Natrium-Basis. Jedes dieser elektrochemischen Systeme hat Eigenschaften, die sie für spezifische Anwendungen qualifizieren. So ist die Blei-Säure Technologie seit Jahrzehnten bekannt als 12-Volt-Starter- und -Bordnetz Batterie in Automobilen und Antriebstechnologie bei Gabelstaplern, während beispielsweise Lithium-Ionen Batterien als Antriebsvariante fossile Brennstoffe beim Auto ersetzen bzw. bei Gabelstaplern die Blei-Säure Akkus ablösen sollen. „Kombinationen aus 12-Volt-Starter-, also Blei-Säure- und Hochvolt-Antriebsbatterien auf Lithium-Ionen-Basis sind in den aktuellsten Elektro- und Hybridfahrzeugen gängig, das wird auch in Zukunft so bleiben“, sagt beispielsweise Thomas Bawart, Technischer Geschäftsführer des oberösterreichischen Batterieherstellers für Automobile und die Industrie, Banner, und bezieht sich dabei auf die Automobilindustrie.

Li-Technik vs. Blei-Säure im Auto

Lithium-Ionen-Batterien können auch als Starter- und Bordnetzbatterien eingesetzt werden, die Vorteile der Blei-Säure-Technologie liegen jedoch nach wie vor auf der Hand. So sind Blei-Säure-Batterien nahezu 100-prozentig wieder verwertbar. Hinzu kommt, dass sie sich umweltschonend recyceln lassen, weil sie sich in einem geschlossenen Produktkreislauf befinden. Im Gegensatz zu anderen Antriebstechnologien hat die Industrie mit Blei-Säure-Produkten eine jahrzehntelange Erfahrung beim Einsatz der Energiespeicher. Dabei wird diese Technologie Jahr für Jahr durch Erforschung und Weiterentwicklung optimiert und verfeinert.

Blei-Säure – Erprobte Technologie, die umweltschonend ist

Daraus ergibt sich bis heute die sehr hohe Sicherheit in der Anwendung, die sogar den Einsatz auch als Langzeitentladebatterie im Hobby- und Freizeitbereich erlaubt. Somit ist die Verwendung dieser Antriebstechnik auch im Industriebereich unproblematisch. Dabei kommt auch Blei-Säure-Batterien mittlerweile auch zugute, dass es faktisch keinen Memoryeffekt mehr gibt. Das bedeutet, dass sie ebenfalls unabhängig vom Entladezustand immer wieder aufgeladen werden können. Dieser Pluspunkt wird ja gerade der Li-Technologie zugesprochen, ist aber mit den heutigen Blei-Säure-Technologien ausgeglichen. Somit gilt dieser Batterietyp als robust und kostengünstig und weist heute nur noch vernachlässigbare Wartungskosten auf.

Lithium-Ionen – Newcomer mit viel Potenzial

Li-Ionen (Foto: RS Media World / Jan Gott)
Li-Ionen: Den Fahrern von DHL Freight in Schwechat war besonders wichtig, dass sie ihre Geräte mühelos zwischenladen können. (Foto: RS Media World / Jan Gott)

Parallel zu den bewährten Blei-Säure-Batterien werden heute Lithium-Ionen-Akkumulatoren immer häufiger als Stromspender eingesetzt. In Millionen von Mobilgeräten haben Lithium-Ionen-Akkus ihre Vorzüge längst bewiesen. Leicht und leistungsstark dank hoher Energiedichte, werden sie heute erfolgreich auch als Starter-, Bordnetz- und Fahrzeugbatterien eingesetzt. Insbesondere im Rennsport und der Tuningszene, aber auch als Starterbatterie für Motorräder bzw. im Premium-Sportwagensegment sowie im Hobby-Freizeitbereich wird die Lithium-Ionen-Akkutechnik immer beliebter. Aber auch im Bereich der Flurförderzeuge erfreuen Li-Akkus immer größerer Beliebtheit. Allerdings ist diese Technologie selbst bei Neueinkäufen klar in der Minderheit und kommt über die 15-Prozent-Marke nicht hinaus.

Und das nicht ohne Gründe. So spricht für Lithium-Akkus deren höhere Energiedichte gegenüber Blei-Säure-Akkus. Man bekommt damit also jede Menge Leistung in relativ kleine Batteriegehäuse. Das führt zu einer bis zu 50-prozentigen Gewichtsersparnis im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien. Weiters spricht für diese Antriebstechnologie, dass sie sich kaum selbst entlädt, d.h. selbst bei langen Standzeiten liefern Li-Akkus eine hohe Leistung ab. Gleichzeitig erlauben sie hohe Ladeströme, was zu erheblich kürzeren Ladevorgängen führt. Hierfür sind jedoch spezielle Ladegeräte vonnöten, die teuer sind. Gleichzeitig vertragen sie eine sehr hohe Anzahl von Ladezyklen, ohne dass sie an Leistung verlieren.

Sind Lithium-Ionen Batterien Umweltkiller?

Was gegen Li-Akkus jedoch spricht, sind die teilweise noch nicht gelösten Probleme hinsichtlich ihrer Temperaturinstabilität aber auch die Gefahr von Selbstentzündung. Hier kommt es darauf an, welche Li-Technologie zum Einsatz kommt. Und was die Umweltverträglichkeit von Li-Technologien angeht, stecken diese quasi noch in den „Kinderschuhen“. So hält die Gewinnung der Rohstoffe, welche für diese Batterien notwendig sind, einer Umweltverträglichkeit nicht stand. Gemeint sind hier Schwermetalle wie Kobalt, Nickel aber auch diverse Phosphate. Diese werden zum Teil unter Menschen-unwürdigen Abbaumethoden gewonnen. Nicht selten werden für die Gewinnung dieser Erze Kinder eingesetzt. Gleichzeitig benötigen sie riesige Mengen an Süßwasser bei der Erzeugung. Und da gerade Kobalt und Nickel vielfach in Wüstenregionen Südamerikas oder Afrikas gewonnen werden, führt dieser Umstand dazu, dass Trinkwasser der dort lebenden Bevölkerung entzogen wird. Die Effekte sind fatal. So entstehen dort nicht selten Versorgungsengpässe mit dem lebensnotwendigen Nass. Gleichzeitig werden die Abwässer in dort bestehende Naturgebiete abgeleitet, die dadurch zerstört werden und beispielsweise versalzen. Hinzu kommen schwere Belastungen des Grundwassers in den Abbauregionen.

Recycling nur schwer möglich. Auch hat das Batterie-Recycling im Bereich der Lithium-Ionen Technologie hat noch erhebliches Forschungspotential. Mit heutigen Recyclingverfahren können bei Aktivmaterialien bisher lediglich Kobalt, Nickel und teilweise Mangan wirtschaftlich zurückgewonnen werden. Lithium wird bisher nur in experimentellen Pilotanlagen extrahiert und verbleibt bei bisherigen Anlagen meist in der Schlacke zurück (Quelle: European Automobile Clubs -Newsletter Dezember – Jänner 2021).

Existierender Blei-Säure-Kreislauf. Im Gegensatz dazu gibt es bei Blei-Säure-Batterien ein funktionierendes Sammelsystem für Altbatterien. Das aufbereitete Material wird wieder in die Produktionskette von Neuprodukten eingeführt. In Werkstätten und Vertriebsstellen werden neue Batterien ausgegeben und alte Batterien in Spezialcontainern bis zur Abholung durch Banner gesammelt und bereits seit Jahrzehnten in den Produktionskreislauf zurückgeführt . Damit erzielt eine Blei-Säure-Batterie die höchste Sammelquote unter allen recyclebaren Gütern am Markt, also auch mehr als Glas und Papier.

Batterien und die Mobilität von morgen

Als Österreichs einziger Hersteller von Starterbatterien hat Banner bereits von Beginn an den Trend zur Elektromobilität beobachtet und sich darauf eingestellt. Einen wichtigen Beitrag zu einer nachhaltigen Elektromobilität liefert das Unternehmen mit seinen AGM (Absorbent Glass Mat)- und EFB (Enhanced Flooded Battery)-Batterien. Kein Elektrofahrzeug kommt ohne 12-Volt-Batterie für die Versorgung des Bordnetzes aus. „Aktiv leisten wir jedoch mit unseren umweltfreundlichen Start-Stopp-Batterien durch erhebliche Treibstoffeinsparungen einen wesentlichen Beitrag zur Dekarbonisierung, weshalb wir konsequent an der Weiterentwicklung der nächsten Generation der traditionellen Starterbatterie festhalten. Aktuell laufen mehrere Entwicklungsprojekte zur weiteren Effizienzsteigerung der Start-Stopp-Batterien. Wir haben uns zum Ziel gesetzt, mit optimiertem Zellendesign und diversen konstruktiven Maßnahmen die Leistungsaufnahme und -abgabe zu verbessern“, resümiert T. Bawart im Gespräch.

T. Bawart: „Wir haben uns zum Ziel gesetzt, mit optimiertem Zellendesign und diversen konstruktiven Maßnahmen die Leistungsaufnahme und -abgabe zu verbessern.“ (Foto: Banner)
T. Bawart: „Wir haben uns zum Ziel gesetzt, mit optimiertem Zellendesign und diversen konstruktiven Maßnahmen die Leistungsaufnahme und -abgabe zu verbessern.“ (Foto: Banner)

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