Blei-Säure-Batterien gehören zu den ältesten und am weitesten verbreiteten Energiespeichertechnologien. Trotz ihres Alters sind sie dank ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz weiterhin in zahlreichen Anwendungen präsent. Dieser Beitrag beleuchtet die Funktionsweise, Typen, Vorteile, Einschränkungen und Anwendungsbereiche von Blei-Säure-Batterien sowie deren Rolle im Energiesektor.
Blei-Säure-Batterien basieren auf elektrochemischen Reaktionen zwischen Blei (Pb), Bleioxid (PbO₂) und Schwefelsäure (H₂SO₄) als Elektrolyt. Sie bestehen aus:
Positiven Elektroden (PbO₂):
Reagieren mit Schwefelsäure, um Elektronen freizusetzen.
Negativen Elektroden (Pb):
Nehmen Elektronen auf und reagieren ebenfalls mit dem Elektrolyten.
Elektrolyt:
Schwefelsäure dient als leitfähiges Medium für Ionen.
Während des Entladevorgangs reagieren die aktiven Materialien zu Bleisulfat (PbSO₄) und Wasser. Beim Laden kehren sich die Reaktionen um, und die ursprünglichen Materialien werden regeneriert.
Blei-Säure-Batterien lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen:
Enthalten flüssigen Elektrolyten.
Erfordern regelmäßige Wartung, einschließlich Nachfüllen von destilliertem Wasser.
Geeignet für Anwendungen mit hoher Entladetiefe.
Geschlossene Batterien mit rekombinierendem Gassystem.
Unterkategorien:
Gel-Batterien: Elektrolyt in Gel-Form.
AGM-Batterien (Absorbent Glass Mat): Elektrolyt in einem Glasfaservlies gebunden.
Wartungsfrei und weniger anfällig für Auslaufen.
Kosteneffizienz:
Niedrigere Anschaffungskosten im Vergleich zu anderen Batterietechnologien wie Lithium-Ionen.
Bewährte Technologie:
Jahrzehntelange Erfahrung und breite Verfügbarkeit.
Robustheit:
Hohe Toleranz gegenüber Temperaturschwankungen und mechanischer Beanspruchung.
Recycling:
Einer der höchsten Recyclingraten aller Batterietechnologien (> 95 %).
Begrenzte Energiedichte:
Geringere Speicherkapazität pro Gewichtseinheit im Vergleich zu moderneren Batterien.
Lebensdauer:
Kürzere Lebensdauer bei häufigen Tiefentladungen.
Wartungsaufwand:
Insbesondere bei Nasszellen erforderlich.
Gewicht und Größe:
Relativ schwer und sperrig, was ihren Einsatz in mobilen Anwendungen einschränkt.
Umweltaspekte:
Potenzielle Risiken durch Schwefelsäure und Blei, wenn sie nicht ordnungsgemäß gehandhabt werden.
Blei-Säure-Batterien werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:
Start-, Licht- und Zündbatterien (SLI) für Fahrzeuge.
Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) für Rechenzentren und Krankenhäuser.
Netzersatzanlagen für kritische Infrastrukturen.
Speicherlösungen für Photovoltaik- und Windkraftanlagen in kleinem Maßstab.
Antrieb von Gabelstaplern und anderen Elektrofahrzeugen.
Anwendungen in Bergbau und Bauwesen.
Regelmäßige Überprüfung des Elektrolytniveaus bei Nasszellen.
Reinigung der Anschlüsse, um Korrosion zu verhindern.
Vermeidung von Kurzschlüssen und Überladungen.
Belüftung von Räumen, um die Ansammlung von Wasserstoffgas zu verhindern.
Einhaltung internationaler Normen wie IEC 60896 und DIN EN 50272.
Effektives Recycling reduziert die Umweltbelastung und ermöglicht die Wiederverwendung von Blei und Kunststoffgehäusen.
Blei-Säure-Batterien sind trotz der Konkurrenz durch modernere Technologien weiterhin eine wichtige Energiespeicherlösung. Ihre Kosteneffizienz, Robustheit und breite Anwendbarkeit machen sie unverzichtbar in bestimmten Sektoren. Allerdings erfordert ihre Nutzung sorgfältige Wartung und den verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen, um ihre Umweltauswirkungen zu minimieren.
