Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


  • Energiedichte

Die Energiedichte ist ein Maß für die in einem Akku gespeicherte Energie, bezogen auf seine Masse bzw. sein Volumen. In der Regel wird die Energiedichte massebezogen, also in Wh/kg, angegeben.

 

  • Leistungsdichte

Die Leistungsdichte gibt an, wie viel elektrische Leistung (Energie pro Zeit) einem Akku entnommen werden kann, wiederum bezogen auf seine Masse. Die Leistungsdichte ist besonders wichtig bei der Elektromobilität, da dort leichte Akkumulatoren benötigt werden, welche zügig so viel Energie abgeben können müssen, um das Fahrzeug entsprechend zu beschleunigen. Die Leistungsdichte wird angegeben in W/kg.

 

  • Zyklenzahl

Die Zyklenzahl gibt Aufschluss über die Lebensdauer des Akkus, die durch den Materialverschleiß verursacht wird. Sie gibt an, wie oft ein Akkumulator be- und entladen werden kann, bevor seine nutzbare Kapazität unter eine im praktischen Einsatz untaugliche Grenze fällt. Ein Zyklus stellt dabei die vollständige Entladung und anschließende Aufladung des Akkus dar. Die Zyklenzahl ist abhängig von der Entladetiefe, dem Entladestrom sowie der Temperatur, bei der der Akku betrieben wird.

 

  • Entladetiefe (DoD)

In der Regel werden Akkus nicht vollständig entladen, da sie sonst beschädigt werden. Die Entladetiefe (Depth of Discharge, DoD) gibt an, wie viel Prozent der Nennkapazität dem Akku entnommen werden kann, ohne dabei die Lebensdauer stark negativ zu beeinflussen. Die Entladetiefe ist sehr stark vom verwendeten Material abhängig.
Lithium-Ionen-Akkus können in der Regel tiefer entladen werden als z. B. Blei-Akkus. Die Entladetiefe und die Zyklenzahl bedingen sich in der Regel gegenseitig. Je höher die Entladetiefe, desto besser wird die vorgehaltene Kapazität genutzt.

 

  • Lebensdauer

Unabhängig  von der Anzahl der Zyklen begrenzen unumkehrbare chemische Reaktionen die Nutzungszeit eines Akkus. Diese sog. kalendarische Lebensdauer ist unter anderem sehr stark von der Abweichung von der empfohlenen Betriebstemperatur abhängig.

 

  • Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad stellt ein Maß für die Effizienz von Energieübertragungen bzw. Energiewandlungen dar.

Im Batteriebereich spricht man von einem Ladewirkungsgrad bzw. coulombschen Wirkungsgrad. Dieser gibt das Verhältnis von entnommener Ladung bzw. Kapazität bei der Entladung zur zugefügten Ladung bzw. Kapazität bei der Aufladung an. Er gibt also Aufschluss über die Ladungsverluste der Batterie.

Vom Ladewirkungsgrad ist der energetische Wirkungsgrad abzugrenzen. Dieser ist der Quotient aus entnommener und eingeladener Energie und gibt nicht nur Auskunft über die Ladungsverluste, sondern auch über Spannungs- sowie thermische Verluste.

 

  • Selbstentladung

Generell entlädt sich ein Akku auch bei Nichtnutzung im Laufe der Zeit von selbst. Dieses Phänomen vermindert neben dem Ladungswirkungsgrad zusätzlich den Gesamtwirkungsgrad des Akkus. Die Selbstentladung ist stark temperaturabhängig und wird in Prozent pro Monat angegeben. Je niedriger die Lagertemperatur ausfällt, desto geringer ist meist die Selbstentladung des Akkus.

 

  • Investitionskosten

Zum Zweck der besseren Vergleichbarkeit von Akkusystemen werden die Kosten meist auf die Kapazität (€/kWh) bezogen. Der Preis ist je nach verwendeter Technologie sehr unterschiedlich. So sind Blei-Akkus schon für unter 1.000 €/kWh verfügbar, während sich ein Lithium-Ionen-System je nach Hersteller zwischen 1.000 und 3.000 €/kWh bewegen kann.

 

  • Betriebspreis/kWh

Der Betriebspreis pro kWh errechnet sich aus dem Gesamtpreis bezogen auf die Anzahl der möglichen kWh, welche der Akku insgesamt (unter Berücksichtigung der Zyklenzahl und der Lebensdauer) abgeben kann. Für Blei-Akkus beträgt er derzeit 0,20 €/kWh, für Lithium-Ionen-Akkus 0,30 €/kWh.

 

  • Reaktionszeit

Die Reaktionszeit gibt an, wie schnell die im Akku gespeicherte Energie wieder verfügbar gemacht werden kann. Sie liegt meist im Millisekunden-Bereich. Die Steuerung der Batterie erfolgt über ein Batteriemanagementsystem (BMS).

 

  • Batteriemanagementsystem (BMS)

Ein Batteriemanagementsystem dient primär zur Überwachung und zur Regelung von Akkusystemen. Eingesetzt werden sie z. B. in Elektroautos, in Notstromsystemen oder auch in Notebooks. Ein einfaches Beispiel eines BMS ist der Laderegler, der den Ladezustand überwacht und z. B. eine Überladung verhindert. Diese Tatsache ist insbesondere bei Lithium-Ionen-Akkumulatoren wichtig, da diese sehr empfindlich auf Überladung reagieren. Oft werden auch komplexere Systeme eingesetzt, die zusätzlich Informationen zum Zustand der einzelnen Akkuzellen liefern. In modernen Batteriesystemen ist ein BMS meist direkt integriert.

 

  • Stromspeicherkapazität

Die Kapazität wird im Akku- und Batteriebereich begrifflich als die maximale Ladungsmenge verwendet, die in den Akkus gespeichert werden kann. Sie bezeichnet also die Ladung, die aus einem Akku entnommen werden kann, wird in Amperestunden (Ah) oder in Coulomb (C, 1 C = 1 As = 1/3600 Ah) gemessen und ist von der Stromstärke und der Temperatur abhängig. Hier ist anzumerken, dass die Einheit Ah eine Bezeichnung der elektrischen Ladung darstellt. Die Stromspeicherkapazität hingegen wird oft auch als elektrische Arbeit in Wattstunden (Wh) angegeben. Den Unterschied bildet die in der Wh enthaltene Nennspannung (in V), die aber für das jeweilige Batteriesystem konstant ist und somit auf die Kapazität keinen Einfluss nimmt.
Die Nennkapazität ist eine vom Hersteller angegebene Kapazität, die innerhalb bestimmter Entladezeiten und Betriebstemperaturen ermittelt wird. Sie bezeichnet die Energie, die bei einer definierten Entladedauer entnommen werden kann.
Die nutzbare bzw. entnehmbare Kapazität ist der Teil der Kapazität der tatsächlich für eine Anwendung im Betrieb zur Verfügung steht, also tatsächlich nutzbar ist. Diese ist von der Entladetiefe abhängig und kann sich während der Lebensdauer der Batterie verändern.

 

  • Sonstige Unterscheidungsmerkmale

Sonstige Unterscheidungsmerkmale stellen unter anderem die Speicherdauer, die Wartung, die Betriebstemperatur und die Sicherheit des Akkumulators dar.


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