Stationäre Batteriebauarten

Stationäre Batteriebauarten Die richtige Bauart   für jeden Einsatzzweck.

Geschlossen oder verschlossen?    Gute Frage! Geschlossen oder verschlossen – der feine Unterschied. Der Unterschied zwischen geschlossen und verschlossen lässt sich am Beispiel einer Tür einfach verdeutlichen.  Während eine geschlossene Tür ohne zusätzliche Hilfsmittel geöffnet werden kann, wird für eine verschlossene Tür ein Schlüssel benötigt, um diese zu öffnen.  Ähnlich verhält es sich bei den Batterien. Bei der geschlosse­nen Bauart ist es möglich, diese einfach zu öffnen, um feh  len ­  den Elektrolyt mit destilliertem Wasser auszugleichen bzw. die Dichte und die Temperatur des Elektrolyten messen zu können.  Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Einrichtungen wie beispiels weise der  Sicher heitsbeleuchtung oder der Sicherheitsstromversorgung in medizinisch   genutzten Bereichen und anderen  Anwendungen stellt sich die Frage,  welche   Batteriebauart bevorzugt eingesetzt werden soll. Dazu sind verschiedene Kriterien   zu betrachten und gegeneinander abzuwägen. Die folgende Aufstellung soll dabei  eine Hilfestellung bieten.  Der Elektrolytausgleich ist bei modernen wartungsarmen Bat­terietypen in Erhaltungsladung nur etwa alle 3 Jahre erforderlich. Bei der verschlossenen Bauart ist ein Elektrolytausgleich hin  ­ gegen nicht möglich, aber auch nicht notwendig. Sie wer­den deshalb gerne fälschlicherweise auch als wartungsfrei bezeich net. Da Batterien in den oben genannten Anwendun­gen aber grundsätzlich einer regelmäßigen Wartung zu unter­ziehen sind, ist die Bezeichnung wartungsfrei nicht korrekt.  Die fehlende Ausgleichmöglichkeit führt häufig sogar zu einem frühzeitigen Ausfall der Batterie. Geschlossene NiCd-Batterie Geschlossene Bleibatterie Verschlossene Bleibatterie     v         –   Bauart:  Taschenplatte–   extrem robuste Bauweise –   breiter  Betriebstemperatur­ bereich von – 20 bis + 50 °C  –   unempfindlich  gegen  kurz  fristige  Temperaturschwan kungen  von –  50  bis  + 60 °C  –   nahezu  100  %  Verfügbarkeit  ohne  plötzlichen Totalausfall   –   der  individuellen  Nutzung  stehen  mehrere Typen mit unterschiedlicher Entlade­charakteristik zur Verfügung   OPzS-Batterie  für Langzeitentladung  von 1 h bis weit über 10 h   –  Bauart: Panzerplatte–   sehr robuste Bauweise –   extrem  hohe  Zyklenfestigkeit –   optimal zum Einsatz in Bereichen  mit hoher Lade­ und Entlade­belastung   OGi-Blockbatterien  für  Kurzzeit entladung   bis zu 3 Stunden   –  Bauart: Gitterplatte–   sehr robuste Bauweise –   sehr  gute  Hochstromfähigkeit –   ideal für den teilzyklischen  Einsatz, auch geeignet als  Starterbatterie   Geeignet für den Einsatz  sowohl für kurze als auch  lange Entladezeiten   –  Bauart: Gitterplatte–   hohe  mechanische    Widerstandsfähigkeit  –   weiter  Anwendungsbereich,  insbesondere dort, wo geringer Platzbedarf besonders wichtig ist 2  Übersicht | ABB Kaufel | Batteriebauarten

Plus und Minus.   Die Vor­ und Nachteile im Überblick. Normen  IEC 60623  DIN 40736­1   DIN 40737­3  DIN EN 60896­11/12  DIN 40739,   DIN EN 60896­11/12  DIN EN 60896­21/22 Brauchbarkeitsdauer  (Herstellerangabe bei 20 °C  Umgebungstemperatur) + +   20 Jahre + 18 bis zu 20 Jahre + bis zu 15 Jahre – – 10 – 12  Jahre Vermeidung  von Parallelschaltung + + + + – – Sichtbarer innerer Zustand + transluzent + transparent + transluzent – – Überlagerter Wechselstrom + + 0 – Platzbedarf – größere Zellenzahl + + + kein Raum für   Elektro lytreserve, kompakterer Aufbau Belüftung – – –  gilt für Batterietypen mit Antimongehalt 3 % + + Anschaffungskosten – – 0 + + Life-cycle cost + + 0 – – Fazit + + erste Wahl für   höchste Sicherheit   und Qualität,   aber kostenintensiver + Unsere Empfehlung:   bestes Preis-Leistungs-Verhältnis – – günstige Alternative  bei eingeschränkter  Sicherheit ABB Kaufel | Batteriebauarten | Übersicht  3

Pro und Contra.   Die Kriterien im Detail.      Brauchbarkeitsdauer  Die Brauchbarkeitsdauer einer Batterie wird im Wesentlichen durch die Korrosion der inneren Bauteile, hervorgerufen durch den chemischen Prozess des Ladens und Entladens, und dem Vorhandensein von Elek­trolyt an den Platten bestimmt. Da der Elektrolyt bei NiCd­Batterien nicht am chemischen Prozess teilnimmt, findet hier keine Korrosion an den inneren Bauteilen statt. Hohe Umgebungstemperaturen (  20° C) führen zur Beschleunigung jeder chemischen Reaktion und somit auch der Korrosion. Gleichzeitig gerät bei verschlossenen Batterien der Prozess der inneren Rekombination aus dem Gleichgewicht. Das führt dazu,  dass vermehrt Wasserstoff entweicht, der nicht mehr mit dem inneren Sauer­stoff zu Wasser rekombiniert werden kann. In der Folge geht Elektrolyt verloren und die Zellen trocknen aus.      Platzbedarf  Auch bei stationären Installationen gibt es zunehmend den Trend, dass immer weniger Fläche für die Unterbringung der Batterie zur Verfügung steht. Bereits dadurch ergibt sich der Bedarf an flächenmäßig kompak­ten Bauformen. Soll die Batterie auch noch in einem Batterieschrank untergebracht werden, wird die Forderung nach geringer Bauhöhe laut, um möglichst viele Aufstellebenen schaffen zu können. Vielfach geht dabei der für eine gute Belüftung (Wärmeabfuhr) und für eine optimale Wartung (Spannungsmessung, Verbinderkontrolle) notwendige Platz verloren, was sich in Bezug auf die mangelnde Wärmeabfuhr nachteilig auf die Brauchbarkeitsdauer auswirkt.      Parallelschaltung vermeiden  Um Kosten zu sparen und denoch große Kapazitäten zu erreichen,  können kleine, verschlossene Batterien parallel geschaltet werden.  Das bringt leider einige Nachteile mit sich. So müssen sämtliche Stränge über gleich dimensionierte Kabel (Länge, Querschnitt) angeschlossen werden. Jeder einzelne Batteriestrang sollte über eine eigene Trenn ein  ­ richtung verfügen. Der sich zwangsläufig ergebende Temperatur unterschied der einzelnen Stränge muss auf ein Minimum reduziert werden, da sich dadurch (bei verschlossenen Zellen) ungleiche Zustände ergeben  können, die zu unterschiedlichen Entladungen der einzelnen Stränge führen können. Bei NiCd­Batterien und bei geschlossenen Bleibatterien stehen Baureihen mit großen Nennkapazitäten in relativ kurzer Lieferzeit zur Verfügung, so dass eine Parallelschaltung nicht erforderlich ist.     Belüftung  Eine Batterie bildet während der Ladung, durch elektrolytische Zer ­ set zung des im Elektrolyten enthaltenen Wassers, ein aus Wasserstoff und Sauerstoff bestehendes Gasgemisch. Diese Gasentwicklung tritt  besonders gegen Ende der Ladung sowie bei Überladung auf. Sie ist  am größten beim Laden über die Gasungsspannung hinaus.  Von einem Wasserstoff/Luft­Gemisch geht beim Vorhandensein einer  geeigneten Zündquelle eine Explosionsgefahr aus, wenn der Volumen­anteil des Wasserstoffs in diesem Gemisch über 4 % liegt. Zur Vermeidung einer hohen Wasserstoffkonzentration ist eine ausreichende Belüftung der Batterie sicherzustellen. Die Forderung nach Belüftung gemäß EN 50272­2 (VDE 0510 Teil 2) im Abschnitt 8 „Maßnahmen gegen Explo­sionsgefahr“ gilt für alle Batteriebauarten, auch für verschlossene  Batterien, die fälschlicherweise auch als gasdicht bezeichnet werden.      Sichtbarer innerer Zustand  Die Durchführung von Lastproben an einer Batterie ergibt nur ein ein­geschränktes Bild in Bezug auf ihre Zuverlässigkeit. So kann es durch fortgeschrittene innere Korrosion (Polkorrosion) durch einen Plattenab­riss zu einem Totalausfall (sudden death) oder durch Abschuppung von aktivem Material durch einen Plattenkurzschluss zu reduzierter Leistung einer Zelle führen. Die bei geschlossenen Bleibatterien vielfach angewen­deten durchsichtigen Zellengefäße lassen eine Bewertung des inneren Zellen zustandes zu, so dass eine vom elektrischen Ergebnis unabhän­gige Beurteilung stattfinden kann. Da bei NiCd­Batterien im Inneren der Zelle keine Korrosion stattfindet, ist diese Betrachtung nicht notwendig.  Bei verschlossenen Batterien ist die Beurteilung des Zustandes der  Batterie hingegen nicht möglich, weil die Gefäße eingefärbt sind.      Anschaffungskosten  Bei der Betrachtung der reinen Anschaffungskosten liegen die Blei­batterien mit den geringeren Einstandskosten für den Hauptrohstoff bereits im Vorteil. Außerdem lassen sich die Elektroden bei Bleibatterien bei vielen Bauarten günstiger, da maschinell, herstellen. Das wirkt sich insbesondere bei verschlossenen Bauarten aus, da hier ein kompakter Aufbau von weitestgehend maschinell gefertigten Elektroden erreicht wird. Durch den fehlenden Elektrolytraum können kleinere und damit günsti gere Gefäße verwendet werden.      Überlagerter Wechselstrom  Bei jeder aus Wechselspannung durch Gleichrichtung erzeugten Gleich­spannung ist eine gewisse Restwelligkeit vorhanden, die bei  der Anwen­dung als Ladegleichrichter zum Fließen eines Restwelligkeitsstroms durch die Batterie führt. Dieser Strom verursacht eine zusätzliche Erwärmung der Batterie und eine zyklische Belastung der Elektroden, was eine vor­zeitige Alterung zur Folge hat. Um für Bleibatterien eine ausreichende Glättung des Ladestroms zu erreichen, sind zusätzliche kostenintensive  Maßnahmen an der Ladeeinrichtung notwendig. Der Umfang der notwen­digen Glättung ist bei NiCd­Batterien geringer, da diese erheblich un em­pfindlicher gegenüber überlagerten Wechselströmen sind.      Life­cycle cost  Betrachtet man die Kosten über die gesamte Brauchbarkeitsdauer  hinweg, kehrt sich die Bewertung der Anschaffungskosten schnell um.  Da dank der einschlägigen Vorschriften für alle Batteriebauarten eine Lastprobe über die Nennbetriebsdauer vorgesehen ist, während der  etwaige Elektrolytverluste ausgeglichen werden können, sind die Betriebs­ und Wartungskosten annähernd gleich und damit vernachlässigbar.  In die Life­cycle costs sind also nur die Kosten für den Ersatzkauf eines Batteriesatzes, die Transport­ und Arbeitskosten für den Austausch und für die Verwertung der Altbatterie zu integrieren. Nicht berücksichtigt sind etwaige Kosten für die Anpassung von Batte riefächern, ­schränken oder ­gestellen, falls die Originalbauform am Markt nicht mehr angebo­ten wird (Gehäuseabmessungen von verschlossenen Bleibatte rien sind nicht genormt!). ABB Kaufel | Batteriebauarten | Kriterien  4

Der richtige Batterietyp für zuverlässige Sicherheits­ beleuchtung und BSV­Anlagen. Fachgerechte Verwertung von Altbatterien. Sicherheitsbeleuchtungsanlagen Die Norm EN 50171 (VDE 0558 Teil 508) fordert für Batterien, die in Sicherheitsbeleuchtungsanlagen ein  gesetzt werden, eine angegebene Lebensdauer­erwartung von mindestens 10 Jahren. Für die Sicher­heitsbeleuchtung werden deshalb sowohl geschlossene als auch verschlossene Batterien verwendet. BSV-Anlagen Für  Batteriegestützte  Zentrale   Stromversorgungs sys teme zur Versorgung medizinisch genutzter Bereiche im Sicher­heitsfall gilt die Norm VDE 0558­507. Die in derartigen Anlagen einsetzbaren Batterien müssen eine Gebrauchs­dauer von mindestens 12 Jahren nachweisen, so dass aus Sicherheitsgründen praktisch nur geschlossene Batteriebauarten geeignet sind. Wir warten für Sie. Auch bei den fälschlicherweise als „wartungsfrei“ be­zeichneten Batterietypen ist eine Wartung notwendig, wenn auch dabei das Ausgleichen von Elektrolytflüs­sigkeit entfällt bzw. nicht möglich ist. Praktisch jede Gebrauchsanweisung empfiehlt eine jährliche Wartung   der Batterie. Und auch in vielen einschlägigen VDE­Vor­schriften bzw. EN­Normen werden regelmäßige Überprü­fungen der Batterien gefordert, die in Übereinstimmung mit den Anforderungen der Hersteller durchzuführen sind. Akkumulatorenbatterien als chemisch aktive Gebilde sind unabhängig von ihrer Technologie (NiCd oder Blei) und Bauart (verschlossen oder geschlossen) einer regelmäßigen Wartung zu unterziehen. Unser werkseigener Kundendienst ist deutschlandweit unterwegs, wenn Sie uns brauchen. Gerne übernehmen wir auch die professionelle Wartung für Ihre Batterien, z. B. im Rahmen eines Wartungsvertrages:  – Messung der Batteriespannung – Messung der Elektrolytdichte (sofern möglich) – Messung der Spannung jedes einzelnen Blocks/Zelle – Ausgleich bei zu niedrigem Elektrolytstand– Kontrolle der Block­/Zellenverbinder auf festen Sitz – Reinigung der Batterieoberfläche So gewährleisten wir Ihnen einen reibungslosen Betrieb und tragen zu einer längeren Brauchbarkeitsdauer bei.  Das Ende der Brauchbarkeitsdauer von stationären Batte rien ist erreicht, wenn nur noch 80 % der Nenn­kapa zität verfügbar sind. Spätestens dann ist ein Aus­tausch der Batterie erforderlich. Da Altbatterien wertvolle Ressourcen enthalten, sollten sie dem Verwertungspro­zess zurückgeführt werden. Anderenfalls sind sie unter Beachtung der Vorschriften als Sondermüll zu entsorgen.  Kaufel ist sich seiner Verantwortung diesbezüglich  bewusst und unterstützt die Rückgewinnung von Roh­stoffen. Deshalb nehmen wir Ihre Altbatterie selbst­verständlich zurück und kümmern uns für Sie um die Abholung und den Transport zum Verwerter. Sie tragen lediglich einen Teil der Transportkosten. Damit leisten wir  unseren Beitrag zum Umwelt­ und Ressourcenschutz. Die hier beschriebenen Batteriebauarten werden haupt sächlich in Stromversorgungsanlagen für Sicherheitsbeleuchtung sowie in  Batteriegestützten Zentralen Stromversorgungssystemen (BSV) in  Krankenhäusern  eingesetzt. 5  Service | ABB Kaufel | Batteriebauarten

Kontakt 100.101.DE.02 ABB Kaufel GmbHColditzstraße  34 – 3612099 Berlin Telefon: +49 (0) 30  70173  3300 Fax:  +49 (0) 30  70173  3399  E­Mail: [email protected]  www.kaufel.de Zentrale Kundendienst, Auftrags- und Störungsannahme:Telefon: +49 (0) 30 700 KD KAUFEL Telefon: +49 (0) 30  700  53 52 83 ­ 35  Fax:  +49 (0) 30  700  53 52 83 ­ 36   max. 12 Ct./Min. aus dem dt. Festnetz Hinweis Wir behalten uns das Recht vor, ohne vorherige Benach­ richtigung technische Änderungen vorzunehmen oder den Inhalt dieses Dokumentes anzupassen.  ABB übernimmt keinerlei Haftung für mögliche Irrtümeroder etwaige fehlende Informationen in diesem Dokument.Wir behalten uns alle Rechte an diesem Dokument und  dem betreffenden Inhalt sowie den darin enthaltenenIllustrationen vor.  Jegliche Wiedergabe, Weiterleitung an Dritte oder Ver­wendung des Inhalts – insgesamt oder teilweise – istohne das vorherige Einverständnis von ABB verboten.  Copyright 2014 ABB – Alle Rechte vorbehalten. 5  Service | ABB Kaufel | Batteriebauarten