Akkus für Dummies Teil 2

Wer den Blogeintrag „Akkus für Dummies Teil 1“ gelesen hat, freut sich vielleicht schon auf den zweiten Teil. Fangen wir gleich an mit einer Wiederholung:

Wir haben im letzten Blog gelernt, was ein Akku ist und, dass er aus zusammengeschalteten Sekundärzellen besteht, die wieder aufladbar sind. Außerdem besteht der Gesamt-Energiegehalt aus dem Produkt Spannung und Kapazität. Dann haben wir den Energiegehalt des Akku Bricks berechnet und verschiedene Arten von Akkus kennengelernt.

Aber nun zum heutigen Input: Jetzt kommt Chemie ins Spiel!

Was passiert eigentlich genau, wenn man einen Akku aufl­ädt? Kurz gesagt: Die elektrische Energie wird in der Batterie in chemische Energie umgewandelt. Wenn man an einen Akku einen Verbraucher, wie zum Beispiel eine LED oder einen Motor, anschließt, wird die chemische Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt.

Wird ein Akku also geladen, ­fließt Strom durch ihn, woraufhin im Inneren des Akkus eine chemische Reaktion stattfindet und sich sowohl die positive als auch die negative Elektrode chemisch verändern. Ist der Akku vollständig aufgeladen, kann man diesem den zugeführten Strom wieder entnehmen. Hierbei kommt es ebenfalls wieder zu einer chemischen Reaktion, allerdings in umgekehrter Reihenfolge als beim Ladevorgang. Dem Akku kann schließlich solange Strom entnommen werden, bis innerhalb des Akkus keinerlei chemische Reaktion mehr stattfindet.

Wenn man schon einmal über Messen, wie die Intersolar in München spaziert, hört man oft immer wieder die gleichen Begriffe: Nennspannung, Wirkungsspannung und Energiedichte. Doch was bedeuten diese eigentlich?

Die Nennspannung eines elektrischen Verbrauchers oder einer Spannungsquelle (zum Beispiel das Stromnetz) ist der Wert der elektrischen Spannung im Normalbetrieb. Die Nennspannung des Stromnetzes in Europa liegt beispielsweise bei 230V. Die Nennspannung eines Lithium-Ionen Akkus liegt zwischen 3,2 bis 3,8 Volt pro Zelle.

Das Wort Wirkungsgrad werden wir noch in einem der nächsten Blogs kennenlernen: Bei einem Akku beschreibt der Wirkungsgrad das Verhältnis zwischen der Menge der Energie, die beim Entladevorgang abgegeben wird (genannt Nutzenergie) und der Menge der Energie, die dem Akku beim Aufl­aden zugeführt wird. Lithium-Ionen Akkus haben von allen Typen einen der besten Wirkungsgrade: circa 90%! Hier gibt es also nur 10% Verlustleistung.

Energiedichte ist die Menge an Energie auf eine bestimmte Größe. Man kann sich zum Beispiel ansehen, wie viel Energie in einem Kubikmeter Raum gespeichert werden kann. Ein Lithium-Ionen Akku hat eine Energiedichte von 120–210 Wh/kg (Wattstunde pro Kilogramm). Das ist verglichen mit einem Blei Akku, der eine Energiedichte von circa 30 Wh/kg hat, relativ viel.

Und nun gucken wir uns noch die Besonderheiten des Akku Bricks an:  Er hat nämlich noch einen interessanten Vorteil: Man kann ihn auf 9V oder 12V mit Hilfe des Jumpers (das ist das kleine schwarze Verbindungsstück) einstellen. Wenn der Akku Brick mit dem Solar Modul verbunden ist, sollte immer 12V eingestellt werden. Normalerweise ist das Brick System auf 9V ausgelegt, die im Set enthaltenen Bricks halten eine Spannung von 12V aber aus.

Wenn man exakt 9V aus dem Solar Modul erhalten möchte, so gibt es bei Brick’R’knowledge zusätzlich zwei Brick Spannungsregler (ALL-BRICK-0300 und ALL-BRICK-0299), mit denen dies möglich ist. Aber nun zurück zum Akku Brick: Er hat eine Eingangsspannung von 8-15V und einen Eingangsstrom bis maximal 400mA. Die Ausgangsspannung ist einstellbar auf 8,5V oder 11,5V, denn wie wir gelernt haben, liegt der Wirkungsgrad dieses Akkus nicht bei 100%. Bei 11,5V Ausgangsspannung liegt der Ausgangsstrom bei 500mA, bei 8,5V liegt er bei 750mA. Bestimmt fällt dir bei Inbetriebnahme des Akkus sofort auf, dass die LED unterschiedlich blinkt. Die unterschiedlichen Farben sagen dir, was der Akku gerade macht. Hier kannst du nachlesen, was die unterschiedlichen Farben bedeuten:

Ganz zum Schluss müssen wir noch einmal rechnen, eine Sache haben wir nämlich noch nicht angesprochen: Watt = Spannung x Stromstärke. Entlädt man den Akku mit einem Strom­fluss von 111mA bei einer Nennspannung von 9V, entspricht das einer Leistungsentnahme von ca. 1 Watt pro Stunde also: 0,111A×9V=1W
Da der Akku eine Leistung von 16Wh hat und die Leistungsentnahme 1W beträgt, könnte der Brick Akku den Highpower LED Brick 16 Stunden lang betreiben, bis er leer ist.

So, nun haben wir auch den zweiten Teil absolviert. Für alle, die den Blog interessant fanden: Bald gibt es auch eine kleine Blogserie zum Thema Photovoltaikanlagen. Bis bald.