Batterie-Lexikon / Glossar B

 

BACS

BACS - vom Unternehmen Generex geprägter, feststehender Begriff - steht für Battery Analysis & Care System und ist ein intelligentes, netzwerkfähiges Batterieüberwachungs- und Managementsystem, das speziell für stationäre Batteriesysteme, wie z.B. USV-Anlagen oder größere Batterieanlagen, entwickelt wurde.

BACS überwacht kontinuierlich:

  • Spannung, Temperatur und Innenwiderstand jeder einzelnen Batterie

  • Umgebungsbedingungen wie Luftfeuchtigkeit oder Wasserstoffkonzentration

  • Erkennt frühzeitig Fehlfunktionen, Überladung, Unterladung oder Zellabweichungen

Zusätzlich kann BACS durch automatisches Balancing die Ladespannung jeder Batterie individuell anpassen, um eine gleichmäßige Ladung im gesamten Strang sicherzustellen. Das erhöht die Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Batterien erheblich.

 

BAE

Bei einer BAE – Batterieanschlusseinheit handelt es sich meistens um ein Wandgehäuse bei stationären Batterieanlagen, um eine sichere Verbindung zwischen Batteriesystem und Verbraucher oder USV-Anlage herzustellen. Sie dient der Absicherung, Trennung und Überwachung von Batteriesträngen im Gleichstrombereich. Eine BAE hat die Aufgaben:
 
  • Berührungsschutz & Gehäuse: Schutzart meist IP54, mit transparentem Deckel oder Türgehäuse
  • DC-Leitungsschutz: Absicherung der Batterieleitungen gegen Überstrom und Kurzschluss
  • Kabeleinführung & Anschlussraum: PG-Verschraubungen, Kupferschienen oder Schraubanschlüsse (M8/M10/M12)
  • Lasttrennung: Manuelle oder automatische Trennung der Batterie vom System im Fehlerfall
  • Sicherungs- oder Leistungsschaltertechnik: Einsatz von Sicherungslasttrennern oder DC-Leistungsschaltern
  • Kabeleinführung & Anschlussraum: PG-Verschraubungen (Panzergewinde), Kupferschienen oder Schraubanschlüsse (M8/M10/M12)
 


Batterie

Als Batterie wird ein elektrochemischer Energiespeicher bezeichnet, Dieser wandelt chemische Energie in elektrische Energie um. Eine Batterie ist aus einer oder mehreren galvanischen Zellen aufgebaut, die jeweils aus zwei Elektroden (Anode und Kathode) und einem Elektrolyten bestehen. Unterschieden wird zwischen
  • Primärbatterien, bestehend z.B. aus Alkali-Mangan oder Zink-Kohle, nicht wiederaufladbar, und
  • Sekundärbatterien, bestehend aus z.B. Blei-Säure, NiCd, NiMH, Lithium-Komponenten, wiederaufladbar.
Unterschieden wird auch zwischen
  • Consumer-Batterien / Gerätebatterien
  • Industrie-Batterien
    • Gerätebatterien
    • stationären Batterien (z.B. StandBy, hochstromfähig)
    • Starterbatterien
    • Traktionsbatterien (zyklenfest)


Batteriealterung

Unter Alterung, Degradation oder Kapazitätsverlust einer Batterie versteht man den allmählichen und irreversiblen Verlust an Leistungsfähigkeit und Speicherkapazität einer Batterie im Laufe ihrer Lebensdauer. Dieser "normale" Alterungsprozeß äußert sich durch Abnahme der Kapazität oder Zunahme des Innenwiderstandes. Arten der Batteriealterung können z.B. sein:
  • Alterung über die Zeit durch Nicht-Benutzung, Temperatureinflüsse oder den Ladeprozeß (SOC)
  • Alterung durch Nutzung durch Verschleiß oder Tiefentladung
  • Hohe Betriebstemperaturen
  • Hohe Lade- und Entladeströme: Führen zu höherer mechanischer Beanspruchung und Wärmeentwicklung.
  • Betrieb bei extremen Ladezuständen: Sowohl dauerhaft volle als auch fast leere Batterien altern schneller.
  • Ungleichmäßige Zellverteilung: Wenn einzelne Zellen in einer Batteriekette ungleichmäßig geladen oder entladen werden, altern sie schneller.
  • Mechanische Beanspruchung: Vibrationen oder Stöße können interne Komponenten beschädigen.



Batterie, geschlossen oder verschlossen

Geschlossene und verschlossene Batterien sind beides elektrochemische Energiespeicher.
Bei geschlossenen Batterien sind die Zellen oder Batterieblöcke offen oder zu öffnen, also nicht gasdicht verschlossen. Sie gehört zur Gruppe der wartungsarmen Nassbatterien, bei denen der Elektrolyt in flüssiger Form vorliegt – typischerweise bei Schwefelsäure bei Bleiakkumulatoren. 
Bei verschlossenen Batterien sind die Zellen oder Batterieblöcke verschlossen, also  nicht zu öffnen und gasdicht mit Überduckventilen gebaut. Sie gehören zu den Gruppen der wartungsarmen Batterien, bei denen der Elektrolyt in einem Glasfaservlies (AGM-Batterie) oder einer Gelmasse (Gel-Batterie / Gel-Akku / Gel-Akkumulator) gebunden ist – typischerweise bei Schwefelsäure bei Bleiakkumulatoren. 
 
Merkmal Geschlossene Batterie Verschlossene Batterie
Elektrolyt Flüssig Gel oder Vlies (gebunden)
Wartung Ja Ja
Gasung Ja Gering (Rekombination)
Öffnungen vorhanden Ja Nein
Einbaulage Nur aufrecht i.d.R. aufrecht
Flexibel (auch liegend),
hier aber Batterietyp-abhängig
Lebensdauer Hoch (bei guter Wartung) Batterietyp-abhängig (mittel / hoch)




Batteriekapazität

Der Begriff Batteriekapazität beschreibt die Menge an elektrischer Energie, die eine Batterie speichern und wieder abgeben kann. Sie ist ein Maß für die Leistungsfähigkeit eines Energiespeichers und wird in der Regel in Amperestunden (Ah) (=Ladungskapazität) oder Wattstunden (Wh) (=Energiekapazität = Leistung) angegeben.Einflussfaktoren (s. technische Angaben im Batteriedatenblatt) auf die Kapazität sind
  • Temperatur: Zu kalt oder zu heiß reduziert die Leistung
  • Entladestrom: Hoher Strom = geringere nutzbare Kapazität 
  • Alterung & Entlade-/Ladezyklen: Kapazität sinkt mit der Zeit und Nutzung
  • Entladetiefe (DoD): Tiefe Entladung kann die Lebensdauer verkürzen
.


Batteriepol

Ein Batteriepol ist ein elektrischer Anschlusspunkt einer Batterie, über den Strom in einen Stromkreis hinein- und herausfließt. Es gibt immer mindestens ein Pol-Paar für: den Pluspol (+) und den Minuspol (−). 2 Pol-Paare sind z.B. bei 2V-Zellen mit hoher Kapazität zu finden.

 

Batterieraum

Zur sicheren Unterbringung und zum Betrieb von stationären Batterieanlagen (Naßbatterien, AGM-Batterien, Gel-Batterien, NiCd-Batterien) ist ein Batterieraum vorzusehen / vorgeschrieben. Der Batterieraum dient dem Schutz der Anlage und von Personen, also vor Gefahren durch elektrische Spannung, explosive Gase und Elektrolyt. An Normen und Vorschriften sind u.a. zu beachten:
  • DIN EN 50272-2: Sicherheit bei stationären Batterieanlagen
  • EltBauVO / M-EltBauVO: Anforderungen an elektrische Betriebsräume
  • DIN VDE 0105-100: Zugang nur für elektrotechnisch unterwiesene Personen
Daraus ergeben sich u.a. folgende Anforderungen an einen Batterieraum, wie
 
Anforderung an zu gewährleisten
Brandschutz Feuerhemmende oder feuerbeständige Trennung von anderen Räumen
Kennzeichnung Hinweise auf Spannung, Elektrolyt und Explosionsgefahr gemäß DIN EN 50272-2
Zugang Nur für befähigte Personen (EuP, EFK), Türen mit Warnschildern
Bodenbeschaffenheit Schutz gegen direktes und indirektes Berühren, Kurzschlussvermeidung
Raumklima Trocken, frostfrei, Temperatur zwischen +5 °C und +35 °C
Belüftung Natürliche oder technische Lüftung zur Ableitung von Knallgas
Elektrische Sicherheit Schutz gegen direktes und indirektes Berühren, Kurzschlussvermeidung
 

Batterieraumbelüftung

Die Belüftung eines Batterieraums ist ein zentraler Sicherheitsaspekt, insbesondere bei der Verwendung von Blei-Säure-Batterien. Beim Ladeprozess entsteht Wasserstoffgas (Knallgas), das in höheren Konzentrationen explosiv sein kann. Eine fachgerechte Belüftung verhindert die Ansammlung gefährlicher Gase und sorgt für einen sicheren Betrieb. 

Wichtige technische Anforderungen an die Belüftung sind:
  • Luftwechselrate: Die Belüftung muss so ausgelegt sein, dass die Wasserstoffkonzentration unter 4 Vol.-% bleibt. Batterietyp und Ladeleistung sind zu berücksichtigen.
  • Natürliche vs. mechanische Belüftung: In kleinen Räumen kann eine natürliche Belüftung ausreichen, sofern Zu- und Abluftöffnungen korrekt dimensioniert und angebracht sind. Größere Anlagen benötigen mechanische Lüftungssysteme mit Ventilatoren.
  • Abluftführung: Abluft sollte möglichst direkt nach außen geleitet werden. Die Öffnungen müssen sich im oberen Bereich befinden, da Wasserstoff leichter als Luft ist.
  • Überwachungssysteme: Sensoren zur Wasserstoffdetektion erhöhen die Sicherheit. Bei Grenzwertüberschreitung kann automatisch eine Lüftung aktiviert oder ein Alarm ausgelöst werden.
  • Stromversorgung: Lüftungssysteme sollten über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) verfügen, um auch bei Netzausfall funktionsfähig zu bleiben.

 

Batteriestrang in Reihe / parallel

Bei einer Reihen- und/oder Parallelschaltung werden mehrere Batterien so verschaltet, dass entweder die Spannung (Reihenschaltung oder die Kapazität (Parallelschaltung) oder Spannung und Kapazität (Reihen-Parallel-Schaltung) erhöht werden können. Bei der Reihen-Parallel-Schaltung wird zuerst parallel geschaltet, um die gewünschte Kapazität zu erreichen – und anschließend in Serie, um die benötigte Spannung zu erzeugen
 
Verschaltungsart Ziel Verbindung
Reihenschaltung Erhöhung der Systemspannung Pluspol einer Batterie mit Minuspol der nächsten
Parallelschaltung Erhöhung der Gesamtkapazität Alle Pluspole miteinander, alle Minuspole miteinander
 

Batteriezyklus

s. Vollzyklus


Bleiakku

Ein Bleiakkumulator, kurz: Bleiakku oder auch Akku, auch bekannt als Blei-Säure-Batterie, ist ein wiederaufladbarer Akkumulator, der als Elektrolyt verdünnte Schwefelsäure und als Elektroden Blei und Bleidioxid verwendet. Er besteht typischerweise aus mehreren in Reihe geschalteten Zellen, wobei jede Zelle eine Nennspannung von etwa 2V aufweist. Ein 12V-Bleiakku besteht somit aus sechs Zellen.

Die Hauptkomponenten einer Zelle sind:

  • Positive Elektrode: Besteht aus Bleidioxid ().
  • Negative Elektrode: Besteht aus reinem, porösem Blei ().
  • Elektrolyt: Eine wässrige Lösung aus Schwefelsäure ().
  • Separator: Eine poröse Isolierschicht zum Ionenaustausch zwischen den positiven und negativen Platten, die einen Kurzschluss verhindert.
  • Gehäuse: Aus säurebeständigem Kunststoff.



Bleibatterie

s. Bleiakku

 

Bleischlamm

s. Verschlammen einer Bleibatterie



Blindleistung

Blindleistung ist ein Begriff aus der Elektrotechnik und beschreibt die elektrische Leistung, die in einem Wechselstromnetz nicht in nutzbare Energie umgewandelt, sondern zwischen Erzeuger und Verbraucher hin- und hergeschoben wird. Sie belastet das Stromnetz, obwohl sie keine Arbeit verrichtet. S. auch Wirkleistung und Scheinleistung.



 




Blei-Säure-Batterie

 s. Bleiakku
 

BSV / ZSV

Batterien für den Einsatz in BSV- (Besondere Stromversorgungsanlagen) oder ZSV-Anlagen (Zentrale Sicherheitsstromversorgungsanlagen) in Kliniken und Krankenhäusern unterliegen besonders strengen und spezifischen Anforderungen, da hier die Patientensicherheit und die Aufrechterhaltung lebenswichtiger Funktionen im Vordergrund stehen. Über die allgemeinen Anforderungen der DIN EN 50171 hinaus, die für alle Sicherheitsstromversorgungen gelten, kommen in medizinischen Einrichtungen weitere, oft noch stärkere Vorgaben hinzu.

  • Höchste Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit (DIN VDE 0100-710, DIN VDE 0558-507):

    • Im Falle eines Netzausfalls müssen medizinisch-technische Geräte wie OP-Beleuchtung, Herz-Lungen-Maschinen, Beatmungsgeräte oder Patientenmonitore sofort und unterbrechungsfrei weiterversorgt werden.
    • Die Umschaltzeit bei einem Netzausfall muss extrem kurz sein (teilweise unter 0,5 Sekunden für bestimmte Verbraucher wie OP-Leuchten).

  • Mindestbetriebsdauer (Autonomiezeit):

    • Die DIN EN 50171 fordert eine Mindestautonomiezeit von 1 Stunde, die in speziellen Anwendungen verlängert werden kann.
    • Für Kliniken und Krankenhäuser, insbesondere bei OP-Beleuchtung und lebenserhaltenden Systemen, wird oft eine Betriebsdauer von 3 Stunden gefordert.
    • Diese Dauer kann unter Umständen auf 1 Stunde reduziert werden, wenn eine zweite, unabhängige Sicherheitsstromversorgung (z.B. ein Stromerzeugungsaggregat) die restliche Mindestbetriebsdauer von 3 Stunden sicherstellt.

  • Lange Designlebensdauer und Alterungsreserve (DIN EN 50171):

    • Die Batterien müssen eine Designlebensdauer von mindestens 10 Jahren im Erhaltungsladungsbetrieb aufweisen. Produkte mit "Very Long Life" (12+ Jahre) sind hier bevorzugt.
    • Bei der Bemessung der Batteriekapazität muss eine Alterungsreserve von 25% berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Batterie auch am Ende ihrer Lebensdauer noch die volle, geforderte Autonomiezeit liefern kann.
    • Der Kapazitätsverlust durch Alterung sollte durchschnittlich maximal 2% pro Jahr betragen, um die 80% Restkapazität nicht vor 10 Jahren zu unterschreiten.

  • Sicherheitsrelevante Batterietypen und Umgebungsbedingungen:

    • Bevorzugt werden verschlossene, wartungsfreie Batterien (VRLA) wie
      • Gel-Batterien (z.B. Exide Sonnenschein A-Serien) oder
      • AGM-Batterien,
      • OPzV-Batterien
da sie keine Säureaustritte verursachen und eine geringere Gasung aufweisen, was in Innenräumen und sensiblen Bereichen wichtig ist.
  • Offene Batterien (z.B. OPzS) sind ebenfalls zulässig, erfordern jedoch zusätzliche Lüftungs- und Wartungsmaßnahmen.
  • Die Batterieräume müssen so temperiert sein, dass die Batterien möglichst konstant bei 20°C bis 25°C betrieben werden, um die Lebensdauer zu maximieren.

  • Regelmäßige Prüfungen und Wartung (DIN VDE 0100-710, DIN VDE 0558-507):

    • Jährliche Kapazitätsprüfungen der Batterien sind zwingend erforderlich, um deren Funktionstüchtigkeit zu gewährleisten.
    • Regelmäßige Überprüfung der lichttechnischen Erfordernisse (z.B. nach DIN EN 1838) und der Gerätefunktionen.
    • Bereitstellung einer detaillierten Anlagendokumentation und Prüfberichte, die über mindestens 3 Jahre rückverfolgbar sein müssen.

  • Spezifische Normen und Zertifizierungen:

    • Batterien und Anlagen müssen den Anforderungen der DIN EN 50171 (Zentrale Stromversorgungssysteme für Sicherheitszwecke) und DIN EN 50272-2 (Sicherheitsanforderungen an stationäre Batterien) entsprechen.
    • Zusätzlich sind die nationalen Installationsnormen für medizinisch genutzte Bereiche relevant, in Deutschland ist das die DIN VDE 0100-710.
    • Zertifizierungen durch unabhängige Prüfstellen sind oft gefordert oder wünschenswert.

 

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