Auf Schutzhütten sind bisher, in hybriden Energieversorgungsanlagen, fast ausschließlich elektrochemische Speicher im Einsatz, wofür gegenwärtig größtenteils Niedertemperatur-Bleibatterien mit internem Speicher verwendet werden (vgl.Darstellung rechts).

Klassifizierung elektrochemischer Speichertechnologien
Es werden hauptsächlich Blei-Flüssig-Batterien (geschlossene Akkumulatoren) oder Blei-Gel-Batterien (verschlossene Akkumulatoren) verwendet.

Vergleich von Blei-Gel-Batterien zu Blei-Flüssig-Batterien:


Bei der Blei-Gel-Batterie ist die Schwefelsäure in einem Gel fixiert, wodurch beim Transport auf die Schutzhütte keine Säure austreten kann und somit keine Gefährdung von Mensch und Umwelt besteht. Durch die Fixierung kann eine Säureschichtung weitgehend vermieden werden. Im Betrieb der Flüssigbatterie stellt diese ein großes Risiko der Beschädigung dar und muss aufwändig durch eine aktive Säureumwälzung oder zumindest über regelmäßige Gasungsladungen aufgehoben werden.

In der nebenstehenden Abbildung ist das Gasungs- und Rekombinationsverhalten für geschlossene und verschlossene Bleibatterien gegenüber gestellt. Bei der Elektrolysereaktion entsteht an der positiven Elektrode Sauerstoff und an der negativen Elektrode Wasserstoff, der jeweils aus der Spaltung von Wasser hervorgehn.
Gasung und Rekombination in geschlossenen (Flüssig-) und verschlossenen (Gel-) Blei-Batterien
Im Falle der Flüssigbatterien entweicht ein explosives Knallgasgemisch, sodass der dadurch verursachte kontinuierliche Wasserverlust durch Nachfüllen von destilliertem Wasser ausgeglichen werden muss. Bei wartungsfreien Blei-Gel-Batterien dagegen gelangt das an der positiven Elektrode entstandene Sauerstoffgas durch Mikroporen im Gel zur negativen Elektrode, an der eine Rekombination mit dem dort entstandenen Wasserstoff stattfindet. Deshalb können die Blei-Gel-Akkus bis auf ein Überdruckventil verschlossen werden, da ein Nachfüllen von Wasser nicht notwendig ist.


Weitere Vorteile der Blei-Gel-Batterien sind die unproblematische Aufstellung ohne Säurewanne und ohne speziell belüftetem Batterieraum, sowie eine größere Unempfindlichkeit gegen Tiefentladung. Sie sollten jedoch, wie auch die Blei-Flüssig-Batterien, möglichst kühl aufgestellt werden. Die Lebensdauer und die Zyklenfestigkeit ist bei beiden Batterietypen annähernd gleich. Jedoch muss bei der Blei-Gel-Batterie die maximale Ladeschlussspannung sehr genau eingehalten werden, um einen internen Druckanstieg durch Gasung an den Elektroden zu vermeiden. Dies würde schon bei gering höheren Ladeschlussspannungen zu einem Abblasen von überschüssigem Gas über das Sicherheitsventil und damit zu einem irreversiblen Wasserverlust führen. Die Ladeschlussspannung bei 20°C sollte deshalb je Zelle 2,4 V nicht überschreiten.

Blei-Flüssig-Batterien können mit Rekombinatoren nachgerüstet werden. Beim Einsatz des Rekombinationssystems werden die während der Wasserzersetzung in der Batterie entstehenden Gase Wasserstoff und Sauerstoff in den Batterieaufsatz geleitet. Mittels eines integrierten Edelmetallkatalysators werden diese Gase rekombiniert, wobei Wasserdampf entsteht. Der Wasserdampf kondensiert an den Wänden des Aufsatzes. Die sich bildenden Wassertropfen fließen nach unten und werden in die Batterie zurückgeführt. Der Wirkungsgrad dieser Rekombination beträgt bis zu 99%. Durch diese Effizienz wird der Aufwand für das Nachfüllen von Wasser drastisch reduziert, bis hin zur Wartungsfreiheit. Aufgrund der Rekombination der entstehenden Gase kann die Lüftungsanforderung entsprechend EN 50272-2 / DIN VDE 0510 Teil 2 deutlich reduziert werden.

In der untenstehenden Tabelle sind die Vor- und Nachteile sowie die Kosten der unterschiedlichen Bleibatterien zusammengestellt. Die Angaben zur Lebensdauer der Batterien beruhen auf Ergebnissen aus der Datenerhebung im Rahmen des Evaluierungsprojekts und aktuellen Forschungsarbeiten über Batterien im Einsatz auf Schutzhütten. Angaben von Batterieherstellern zur Zyklenfestigkeit7 mit über 1500 Vollzyklen8 beziehen sich auf Laborbedingungen und sind im Alltagseinsatz auf Hütten nicht zu erreichen. Die Lebensdauer und Zyklenfestigkeit der Batterien hängt sehr stark vom Batteriemanagement ab und kann bei falschem Betrieb, unkorrektem Einbau oder schlechter Wartung auch deutlich kürzer ausfallen. Besonders schädlich für Blei-Flüssig-Batterien sind lange Zeiten (mehr als eine Woche) im nahezu entladenen Zustand. Die Batterien sollten deshalb immer so rasch wie möglich wieder geladen werden.

 

  Vorteil Nachteil Lebensdauer
Blei-Gel-Akku

keine Säurebeschichtung

wartungsfrei

unempfindlich gegen Tiefentladung

einfache Aufstellung und Transport

empfindlich bei zu hoher   Ladespannung

ca. 10 Jahre

bis zu 1600 Vollzyklen

Blei-Flüssig-Akku

Standardbatterie auf Hütten

durchsichtiges Gehäuse möglich

empfindlich bei Tiefentladung

Säureschichtung

Säure kann austreten

ca. 8 Jahre

bis zu 1200 Vollzyklen

 

Auf dem Markt ebenfalls erhältliche Blei-Vlies-Batterien (AGM) werden hier nicht weiter betrachtet, da sie für den Einsatz in der Stromversorgung auf Schutzhütten nicht geeignet sind.

Ein durchsichtiges Gehäuse ermöglicht bei Blei-Flüssig-Batterien eine Sichtkontrolle des Zustands der Batterie und der Zersetzung der Aktivmasse, die sich im Schlammraum unter den Bleiplatten ansammelt. Es ist darauf zu achten, dass entweder die Temperatur im Batterieraum im Winter nicht deutlich unter Null Grad fällt, oder die Batterien über einen Winterstrang kontinuierlich geladen werden. Entladene Batterien frieren bereits bei 0°C, volle erst bei ca. -35°C ein. Durch das Einfrieren wird das Gehäuse zerstört.

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