Wie funktionieren Blei-Akkus und sind sie besser als Lithium-Ionen-Akkus?
Ein Bleiakkumulator ist umgangssprachlich eine aufladbare Batterie, die auf der chemischen Reaktion zwischen Blei, Bleioxid und einer Schwefelsäurelösung basiert. Physikalisch gesprochen handelt es sich um einen elektrochemischen Energiespeicher samt wiederaufladbarem galvanischem Element.
Derartige Batterien machten für Jahrzehnte die gängige Elektro-Speichertechnik aus. So werden Blei-Akkus immer noch als Starterbatterie, für Notstromsysteme und zur immobilen Energiespeicherung verwendet – geriet aber mit fortschreitender Elektromobilität und dabei verwendeten Li-Ion-Akkus ins Hintertreffen. Dennoch ist er Aufgrund seiner Robustheit, Zuverlässigkeit und vergleichsweise günstigen Produktionskosten eine oft unterschätze Alternative – vor allem für die ersten Betriebsjahre, dann fällt die Leistung entsprechend stark ab.
Funktionsweise eines Bleiakkumulators
Der Bleiakkumulator besteht aus mehreren galvanischen Einheiten, die in Serie geschaltet sind, um eine gewünschte Spannung zu erreichen. Jede Zelle hat i. d. R. eine Nennspannung von etwa 2 Volt. Ein vollständiger 12-Volt-Akku besteht beispielsweise aus sechs derartigen Zellen. Jede Zelle enthält zwei Blei-Elektroden: an der positiven Elektrode hat sich Bleioxid (PbO₂) angesammelt und eine negative Elektrode entsteht Bleisulfat (PbSO4). Diese reagieren aufgrund der als Elektrolyt fungierenden Schwefelsäurelösung.
Vorteile gegenüber Lithium-Ionen-Akkus
Bleiakkumulatoren sind widerstandsfähig und vertragen mechanische Belastungen gut. Gleichzeitig können Sie können hohe Ströme liefern, was sie ideal für Anwendungen wie Starterbatterien in Autos macht.
Die Herstellung von Bleiakkumulatoren ist im Vergleich zu anderen Akkutypen relativ preiswert und ein großer Teil des Bleis und der Säure kann recycelt werden, was zur Reduktion von Abfällen beiträgt. Genauer gesagt, ist es ein positiver Aspekt von Bleiakkumulatoren deren Recyclingfähigkeit. Über 95 % der Bestandteile eines Bleiakkumulators, insbesondere das Blei, können wiederverwertet werden. Dies trägt nicht nur zur Ressourcenschonung bei, sondern reduziert auch die Umweltauswirkungen.
Nachteile
- Gewicht: Bleiakkumulatoren sind aufgrund des Bleianteils sehr schwer, was sie für mobile Anwendungen weniger attraktiv macht.
- Geringere Energiedichte: Im Vergleich zu moderneren Technologien wie Lithium-Ionen-Akkus haben Bleiakkumulatoren eine geringere Energiedichte, was bedeutet, dass sie mehr Platz für dieselbe Energiemenge benötigen.
- Wartungsaufwand: Bei nicht verschlossenen Bleiakkumulatoren muss regelmäßig der Wasserstand im Elektrolyten überprüft und nachgefüllt werden.
- Selbstentladung: Bleiakkumulatoren verlieren mit der Zeit Energie, auch wenn sie nicht benutzt werden.
Wartung und Lebensdauer
Die Lebensdauer eines Bleiakkumulators hängt stark von der Pflege und der Nutzung ab. Zu den wichtigsten Wartungsmaßnahmen gehört das regelmäßige Nachfüllen von destilliertem Wasser bei nicht wartungsfreien Modellen sowie die Kontrolle der Spannung und des Ladezustands. Tiefentladungen sollten vermieden werden, da sie die Lebensdauer des Akkumulators drastisch reduzieren können.
Ein Bleiakkumulator kann bei guter Pflege und mäßiger Nutzung eine Lebensdauer von bis zu 5–7 Jahren erreichen. Bei extremen Temperaturbedingungen oder unsachgemäßer Handhabung kann diese jedoch deutlich kürzer ausfallen.
Fazit
Der Bleiakkumulator ist ein bewährter Energiespeicher mit vielen Vorteilen, besonders in stationären und industriellen Anwendungen. Dennoch weisen sie ein hohes Gewicht und eine geringe Energiedichte (0,11 MJ/kg) auf, was sie im Rahmen von Energieeffizienzgesetz und Co. nicht attraktiv werden lassen.
