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Wird die wiederverwendbare
Alkalinebatterie eine Zukunft haben?
Die wieder verwendbare
Alkalinebatterie wurde 1992 eingeführt als Alternative zu den wegwerfbaren
Batterien. Die Batterie wurde als Niedrigpreisenergiezelle für Verbrauchsgüter
angepriesen. Es wurden Anstrengungen unternommen, in den Markt der drahtlosen
Kommunikation, der Medizin und der Verteidigung einzudringen. Aber der eigentliche
Durchbruch fand nicht statt. Heute belegt die wieder verwendbare Alkalinebatterie
einen nur kleinen Platz im Markt und die Anwendungen sind begrenzt auf tragbare
Unterhaltungsgeräte und Blitzlichter. Das Fehlen eines echten Marktanteils
ist bedauerlich, wenn man bedenkt, was es für den Umweltschutz bedeutet,
wenn weniger Batterien entsorgt werden müssen. Es wird gesagt, dass die Herstellungskosten
nur unwesentlich höher sind als jene der wegwerfbaren (Primär)-Zellen.
Die
Idee einer wiederaufladbaren Alkalinebatterie ist nicht neu. Auch wenn es durch
die Hersteller nicht bestätigt wurde, wurden gewöhnliche Alkalinezellen
in Haushaltungen seit vielen Jahren wieder aufgeladen. Eine Aufladung solcher
Batterien ist jedoch nur dann wirkungsvoll, wenn die Batterie auf weniger als
50% ihrer Nominalkapazität entladen worden ist. Die Anzahl der Wiederaufladungen
ist abhängig von der Entladungstiefe und ist begrenzt auf einige, wenige
Zyklen, im besten Fall. Mit jeder Wiederaufladung wird die Energie, die die Zelle
speichern kann, etwas reduziert. Dies nur als beratende Information. Das Aufladen
von gewöhnlichen Alkalinezellen kann Wasserstoffgas generieren, was zu einer
Explosion führen kann. Es ist unvorsichtig, eine gewöhnliche Aklalinebatterie
ohne Überwachung aufzuladen.
Die wiederaufladbare Alkalinebatterie
ist für wiederholte Aufladungen gebaut. Auch hier ist ein Verlust der Energiespeicherung
mit jeder neuen Aufladung zu vermerken. Die Lebenserwartung der wieder aufladbaren
Alkalinebatterie ist direkt abhängig von der Tiefe der Entladungen; je tiefer
die Entladungen sind, desto kleiner ist die Anzahl der zu erwartenden Ladezyklen.
Von
Cadex durchgeführte Test an wieder aufladbaren Alkalinebatterien 'AA' zeigten,
dass bei der ersten Entladung eine hohe Kapazität gemessen werden konnte.
Es ist Tatsache, dass die Energiedichte ähnlich war wie bei einer Nickel-Metall-Hydrid-Batterie.
Nachdem die Batterie voll entladen worden war, und mit Hilfe des vom Hersteller
gelieferten Ladegerätes aufgeladen wurde, stellte sich die Kapazität
auf 60% ein, was etwas unterhalb jener bei Nickel-Kadmium liegt. Weitere Zyklen
derselben Art zeigten einen geringfügigen Kapazitätsverlust mit jedem
neuen Zyklus. Der Entladestrom war im Test auf 200mA (0.2C) eingestellt, d.h.
1/5 der Nominalkapazität, und die Schwelle der Entladespannung wurde auf
1V/Zelle eingestellt.
Eine zusätzliche Einschränkung bei der
Verwendung von wieder aufladbaren Alkalinebatterien ist der hohe innere Widerstand,
der dazu führt, dass ein Ladstrom von nur 400mA möglich ist (weniger
als 400mA ergeben bessere Resultate). Obwohl verwendbar für tragbare Radioempfänger,
CD-Spieler, Kassettenspieler und Blitzlichter, sind 400mA ungenügend, um
übliche Mobiltelefone oder Videokameras speisen zu können.
Die
wieder aufladbare Alkalinebatterie ist günstig im Einkauf, aber die Kosten
pro Zyklus sind hoch, verglichen mit anderen wiederaufladbaren Batterien. Während
Nickel-Kadmium bei $ 0.04 pro Zyklus bei 1500 Zyklen liegen, betragen die Kosten
bei einer wieder aufladbaren Alkalinebatterie bei $ 0.50, basierend auf 10 vollen
Entladezyklen. Für viele Anwendungen sind jedoch diese scheinbar hohen Betriebskosten
immer noch wirtschaftlich, wenn sie mit wegwerfbaren Alkalinebatterien, die nur
einmal gebraucht werden können, verglichen werden. Bei nur teilweise
entladenen wiederaufladbaren Alkalinebatterien wird eine etwas bessere Lebenserwartung
möglich. Bei einer Entladungstiefe von 50% können etwa 50 Zyklen erwartet
werden.
Um die Betriebskosten zwischen Standard und wiederaufladbaren Alkalinebatterien
vergleichen zu können, wurde eine Studie durchgeführt mit Taschenlampen
in Spitälern. Die wiederaufladbaren Alkalinebatterien erreichten messbare
Kostenersparnisse im Bereich von kleinem Energiebedarf, wie das beim nur gelegentlichen
Einsatz von Taschenlampen der Fall ist. Wenn der Energiebedarf hoch ist, wie beim
dauernden Einsatz der Taschenlampen, wird nicht das gleiche Resultat erzielt.
Tiefentladung und zahlreiche Aufladungen reduzieren die Lebenserwartung und gleichen
die Kostenvorteile gegenüber Standard-Alkalinebatterien wieder aus.
Beim
Betrachten der wiederaufladbaren Alkalinebatterien muss man berücksichtigen,
dass die zur Verfügung stehende Energie leicht kleiner ist als jene bei Standard-Alkalinebatterien.
Jeder Lade/Entladezyklus führt zur Verkleinerung der Kapazität. Kosteneinsparungen
werden erreicht, wen die Batterie nie ganz entladen wird, wobei sie jedoch häufiger
aufgeladen werden muss.Vorteile ·
Günstig - kann verwendet werden als direkten Ersatz für nicht aufladbare
Batterien. · Wirtschaftlicher als nicht aufladbare Batterien - erlaubt
mehrere Aufladungen. · Kleine Selbstentladung - kann als Standby-Batterie
während bis zu 10 Jahren gelagert werden. · Umweltfreundlich -
keine giftigen Metalle verwendet, weniger Batterien müssen entsorgt werden. ·
Unterhaltsfrei - keine regelmässigen Ladungen erforderlich, kein Memoryeffekt Grenzen ·
Begrenzter Strombezug - einsetzbar für wenig Energie brauchende Applikationen,
wie Unterhaltungselektronik, Taschenlampen, Blitzlichter · Begrenzte
Anzahl Zyklen - es wird empfohlen, die Batterie aufzuladen, bevor sie zu tief
entladen ist.
Über den Autor Isidor Buchmann ist der Gründer und
Geschäftsführer von Cadex Electronics Inc., in Vancouver BC. Herr Buchmann
hat fundierte Basiskenntnisse in der drahtlosen Kommunikation und studierte über
zwei Jahrzehnte hinweg das praktische Verhalten von wiederaufladbaren Batterien
und ihre täglichen Verwendungen. Als Autor gewann er Auszeichnungen für
viele Artikel und Bücher über Batterien. Herr Buchmann's technische
Ausführungen gingen rund um die Welt. Cadex Electronics ist Hersteller
von fortschrittlichen Batterieladegeräten, Batterieanalysern und PC-Software.
Für Produktinformationen besuchen Sie bitte www.cadex.com.
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