Einsatz von Akkus in Reinigungsmaschinen: Was beim Laden zu beachten ist

Die Reinigungsmaschine geht bereits nach nur kurzem Einsatz auf Störung beziehungsweise fordert den Bediener zum Laden der Batterie auf – ein Defekt an ­derselben ist die wahrscheinliche Ursache. Wer wichtige Grundregeln beachtet, trägt entscheidend zur Verlängerung der Lebensdauer des verwendeten Akkus bei und beugt so einem ­frühzeitigen Ausfall vor.

Diese Lithium-Ionen-Batterie, eingebaut in eine große handgeführte Scheuer­saugmaschine mit einem 36-Volt-System, stellt eine Leistung von 10,2 Kilowattstunden zur Verfügung. Abhängig von den Parametern Anpressdruck, Fahrgeschwindigkeit, Saugdruck et cetera bewegt sich die Betriebszeit damit zwischen drei und sechs Stunden. - © Remaconcept

Die Batterie beziehungsweise der Akkumulator (kurz: Akku) ist ein wesentliches Leistungsmerkmal einer Reinigungsmaschineund hat zugleich maßgeblichen Einfluss auf deren Kosten, denn es gibt sehr große Unterschiedebei den Beschaffungspreisen sowie hinsichtlich der Lebenserwartung eines Akkus. Allen Batterietypen für fahrende oder generell kontinuierlich stromverbrauchende Maschinen ist jedoch gemein, dass sie für eine gleichmäßige ­Stromentnahme konzipiert sind beziehungsweise ihre Ladung regelmäßig bis zu einer tiefen Entladung abgeben. Daher kommt auch der vielfach verwendete Oberbegriff Deep Cycle Batterie. Im Vergleich dazu sind beispielsweise Starterbatterien für Kraftfahrzeuge für eine kurze, hohe Stromentnahme gebaut.

Vor den Tipps zum richtigen Ladenund der Pflege zunächst ein paar grundlegende Infos zu den gängigen Batterietypen, den Nass- oder Gelbatterien. Bei de Typen sind wartungsfrei; zudem gibt es Varianten,bei denen das Gel durch ein Vlies ersetzt wurde.

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    Diese Lithium-Ionen-Batterie, eingebaut in eine große handgeführte Scheuer­saugmaschine mit einem 36-Volt-System, stellt eine Leistung von 10,2 Kilowattstunden zur Verfügung. Abhängig von den Parametern Anpressdruck, Fahrgeschwindigkeit, Saugdruck et cetera bewegt sich die Betriebszeit damit zwischen drei und sechs Stunden.
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    Wartungsfreie Batterie – in Reihe geschaltet – zur Versorgung einer handgeführten 24-Volt-Scheuersaugmaschine. Die Ladung erfolgt hier über ein internes Ladegerät, das an jede Schuko-Steckdose anschließbar ist.
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    Beispiel für eine 24-Volt-PzS-­Batterie im Trog. Als Faustregel gilt: Je massiver der Aufbau der Bleiplatte, desto höher die Zyklen­festigkeit.
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    Beispiel für eine Gel-Blockbatterie. Ein Überdruckventil sorgt hier für ausgeglichene Druckverhältnisse innerhalb der Batterie.
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    Ladegeräte gibt es entweder als externe Komponente …
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    … oder für den Einbau direkt in die Maschine.

Nassbatterie

Bei einer Nassbatterie verwendet man als Medium für die Elektronenwanderung ein Elektrolyt, das aus mit Wasser verdünnter Schwefelsäure bestehtund durch regelmäßiges Auffüllen von destilliertem Wasser auf Füllniveau zu halten ist. Daher muss sich die Batterie auch an einem gut zugänglichen Ort befinden. Da die Flüssigkeit während des Ladevorgangs verdampft, erfordert diese Batterie auch einen gewissen Wartungsaufwand. Der Vorteil: Ihr Preis-Leistungs-Verhältnis ist unschlagbar günstig.

Gelbatterie

Bei Gelbatterien wird der Elektrolyt durch die Zugabe von Kieselsäure in einen gelartigen Zustand versetzt. Dies hat den Vorteil, dass sie deutlich länger lagerfähig sind als Standbatterien mit flüssigem Elektrolyt. Außerdem reduziert sich dadurch die Selbstentladung deutlich. Gelbatterien sind komplett verschlossen und müssen daher n icht nachgefüllt werden. Vergleichbar sind sie mit der Vlies- oder AGM-Batterie (Absorbed Glass Mat),bei der die Schwefelsäure in einem Glasfaservlies gebunden ist.

Die Gelbatterie ist eine Rekombinationsbatterie. Das heißt: Diebei der Ladung entstehenden Gase werden im geschlossenen System der Batterie zu Wasser rekombiniert. Für die Lebensdauer der Batterie kann daher auf das Nachfüllen von Wasser verzichtet werden. Grundlage dieses Prozesses ist also der hermetische Abschluss der Batterie. Dieser stellt sicher, dass dem System weder Wasser noch Luft zugeführt werden. Ein ab 0,1 Bar reagierendes Überdruckventil sorgt für ausgeglichene Druckverhältnisse innerhalb der Batterie.

Im Zusammenhang mit dem Rekombinationsprozess wird Sauerstoff verbraucht, was zu einem leichten Unterdruck führen kann, der wiederum ein Zusammenziehen des Batteriegehäuses bewirktund zu einer konkaven Form der in der Regel dünneren Seitenwände führt. Weder das Zusammenziehen noch das Ausdehnen der Batterie sind ein Schadensindikator für eine Gelbatterie.

Bemerkenswerte Effekte wurden dort erzielt, wo man in verschlossene Batterietypen gewaltsam destilliertes Wasser eingefüllt hat. Die Batterie verliert dann komplett die Formund nimmt das Ausmaß eines Luftballons an. Der Druck, der dann im Inneren der Batterie herrscht, macht diesen Vorgang sehr gefährlich, da es zu einer Explosion der Batterie kommen kann. Passiert dasbei einer eingebauten Batterie, kann das Gehäuse der umgebenden Maschine ebenfalls stark beschädigt oder gar zerstört werden.

AGM-Batterie

Wie die Gelbatterie ist auch die AGM-Batterie komplett verschlossen und zugleich die modernste Variante des Bleiakkumulators. Dabei wird der Elektrolyt in Glasfaservlies gebunden. Dies hat den Vorteil, dass siebei Lagerung nur alle drei bis sechs Monate erneut aufzuladen ist, wenn die Lagerung nicht über 20 Grad Celsius stattfindet. Zudem ist sie auslaufsicher, was aber auch weitestgehend für einen Gelakku gilt.

Unterschiede beim Plattenaufbau

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist der Plattenaufbau in Batterien. Auf den Bleiplatten sitzt die elektrische Ladung, die im Elektrolyt von der negativen zur positiven Platte über den Verbraucher wandert. Der Beschaffenheit der Platte kommtbei dem permanenten Prozess der Stromabgabe (Verbrauchsbetrieb)und der Stromaufnahme (Ladevorgang) besondere Bedeutung zu, da die Bleiplatten dabei einem zyklischen Verbrauch unterliegen. Je massiver der Aufbau der Bleiplatte, desto höher die Zyklenfestigkeit der Batterie.

Unterschieden werden zwei Arten von Batterien: die Panzerplattenbatterie und Batterien mit einem gitterartigen Plattenaufbau. Gel-und Vliesbatterien haben immer den leichteren Plattenaufbau. Panzerplattenbatterien sind immer mit Säure gefüllt. Die unterschiedlichen Bezeichnungen PzS und PzB unterscheiden den europäischen Standard und die britischen Abmessungen im Inneren der Batterie (bei den verschlossenen Batterien findet man wiederum die Bezeichnung PzV ). Die Zyklenfestigkeitbei PzS -Batterien wird üblicherweise mit 1.200 Ladezyklen angegeben. Bei Gitterplattenbatterien – egal ob flüssig oder mit Gel – liegt sie eher im Bereich von 400 bis 600 Zyklen.

Lithium-Ionen-Batterie

Die aktuelle Entwicklungbei Reinigungsmaschinen ist die Ausstattung mit Lithium-Ionen-Batterien. ­Diese derzeit noch sehr kostenintensiven Akkus lassen sich mit sehr hohen Strömen sehr schnell laden und verkraften auch regelmäßiges Zwischenladen. Ihre ex­trem hohe Zyklenfestigkeit – Hersteller sprechen von bis zu 10.000 Ladezyklen – kompensieren die häufig hohen Anschaffungskosten. Da aber die Lebenserwartung der Maschine selbst nicht auf so lange Zeiten kalkuliert ist, spielen diese Akkus derzeit noch eine sehr untergeordnete Rolle. Wer aber besondere Leistungenbei seiner Reinigungsmaschine braucht,sollte über den Einsatz einer solchen Batterie durchaus nachdenken.

Einbau als Block oder in einen Trog?

Alle Batterien können entweder als feste Blöcke mit in der Regel 6 oder 12 Volt eingebaut werden oder auch in Form sogenannter Tröge,bei denen meistens 2-Volt-Blöcke Verwendung finden. Um die erforderliche Systemspannung zu erhalten, werden die Blöcke in Reihe geschaltet. Hierbei addiert sich die Spannung der Blöcke oder Zellen. In der überwiegenden Mehrzahl werden Reinigungsmaschinen mit einem 24- oder 36-Volt-System betrieben.

Worauf beim Laden zu achten ist

Das Laden der Batterie ist ihr Herzschlag. Dieser Vorgang birgt Potenzial für viele Fehler, die die Lebenserwartung einer Batterie drastisch verkürzen können. Andererseits wird hier aber auch die Grundlage für einen langen, soliden Einsatz gelegt – vorausgesetzt die Regeln des korrekten Ladensund der ­Batteriepflege werden eingehalten.

Beachtensollte man beim Betrieb der Batterie, dass sie nicht tiefentladen wird. Das bedeutet: Essollte immer eine Restkapazität in der Batterie verbleiben. Bei Blei-Säure-Batterien spricht man von 20 Prozent, bei Gel- oder Vliesakkus von 40 Prozent. Danach ist eine Ladung erforderlich. Wer das missachtetund die Batterie so lange nutzt, bis die Batterie komplett entleert ist, fügt der Batterie großen Schaden durch Tiefentladung zu – bis hin zum Totalschaden.

Jede Maschine verfügt über eine Anzeige, die abhängig vom verwendeten Batterietyp den Ladestandund den spätesten Zeitpunkt des Aufladens der Batterie anzeigt.

Fast genauso wichtig ist die Vermeidung von Zwischenladungen. Ein einmal gestarteter Ladevorgangsollte bis zum Ende durchgeführt werden. In der Regel sprechen wir hier von Ladezeiten, die zum Teil deutlich über zehn Stunden liegenund bis zum vollständigen Abschluss der Ladung durchaus bis zu 14 Stunden in Anspruch nehmen können. Eine Zwischenladung nach dem Motto "Ich päppele den Akku während meiner Frühstückspause auf" führen jedenfalls zu einer deutlichen Verkürzung der Lebenserwartung der Batterie. Mit anderen Worten: Die Anzahl der Ladungensollte so gering wie möglich gehalten werden, da ein Ladevorgang immer den Verbrauch eines Ladezyklus bedeutet.

Trockene Batterie unbedingt vermeiden

Bei Nassbatterien ist es extrem wichtig, dass regelmäßig der Elektrolytstand kontrolliert wirdund sich immer ausreichend Flüssigkeit in den Zellen befindet. Der Einsatz einer trockenen Batterie endet in der ­Regel mit Totalschaden des Akkus. Zu beachten ist, dass das Auffüllen des Batteriewassers erst nach der Ladung erfolgt. Eine Zusatzeinrichtung an der Batterie ist die Aquamatik, mit deren Hilfe mit nur einem Anschluss a lle Zellen der Batterie gleichmäßig nachgefüllt werdenund die so eingestellt ist, dass eine Überfüllung der Zellen ausgeschlossen ist.

Sollte eine batteriebetriebene Maschine eine längere Einsatzpause haben (Wochen oder gar Monate), ist die Trennung der Batterie von der Maschine nötig. Bei einer Nassbatterie sollte mehrmals monatlich eine Ladung erfolgen, da ansonsten eine Sulfatierung erfolgt. Dabei handelt es sich um eine irreversible Ablagerung des Elektrolyten, die zu einem Kurzschluss zwischen den unterschiedlichen Platten führen kann. Gelakkus sind etwas weniger empfindlichund können schadlos eine Zeit von drei oder mehr Monaten ohne Erhaltungsladung überstehen.

Geeignetes Ladegerät verwenden

Für jeden Batterietyp gibt es passende Ladegeräte, die mit unterschiedlicher Ladekennlinie arbeiten. Die Ladespannungund der Stromfluss müssen ebenfalls zur Batterie passen. Sowohl zu hohe als auch zu niedrige Stromflüsse führen zu irreversiblen Schäden.

Die Ladekennlinie setzt sich meisten aus verschiedenen Zeitabschnitten mit verschiedenen Ladearten zusammen. Diese Ladearten werden mit Buchstaben gekennzeichnet (etwa IUoU-Kennlinie für Gelbatterien ). So ist es zum Bei spiel wichtig, dass eine Nassbatterie mit einem sehr hohen Abschlussstrom geladen wird, damit zum Ende des Ladevorgangs eine Umwälzung der Elektrolyte in der Batterie durch das "Kochen" der Batterie erfolgt. Ein System aus Nassbatterieund Ladegerät kann auch mit einer speziellen Elektrolytumwälzung (EUW) ausgestattet werden. Der Elektrolyt wird dabei während des Ladens durch eine Zusatzpumpe umgewälzt. Somit entfällt das Nachladenund die Ladezeit verkürzt sich.

Wichtig ist: Ladegeräte für Nassbatterien sind für wartungsfreie Batterien nicht geeignet, denn die hohen Ladeströmebei der Elektrolytumwälzung führenbei der Gelbatterie zu Schäden. Umgekehrt ist es so, dass die fehlende EUWbei einem Ladegerät für Gelbatterienbei einer Nassbatterie zu einer Sulfatierung führen kann.

Grundsätzlich sollten Batterien nicht in entladenem Zustand abgestellt werden, da sonst eine für den ­Akku schädlich Tiefentladung droht. Ebenfalls wichtig: Bleiakkus sind stetsbei abgeschaltetem Verbraucher zu laden. Und auch im Winter müssen Akkus unter Spannung sein, das heißt, am Ladegerät angeschlossen bleiben oder in regelmäßigen Abständen an ein solches angeschlossen werden – idealerweise alle zwei Monate für mindestens 24 Stunden.

Jörg Schulz, Remaconcept | guenter.herkommer@holzmann-medien.de