Neues Batterieladesystem spart Strom und CO2 ein

wirkungsgrad. Genau hier setzten die Fro-nius-Spezialisten an. Sie bemängelten, dass die Ladeverluste durch vorgefertigte Lade-kennlinien entstehen, bei denen die Batterie zu Beginn des Ladens mit einem vorgegebe-nen, unter Umständen zu hohen Ladestrom beaufschlagt wird, ohne auf den Ladezu-stand der Batterie einzugehen.

Der Ri-Ladeprozess

Der Innenwiderstand der Batterie „Ri“ ist ein batterie-spezifischer Wert, der sich während des Ladens und Entladens durch die sich ändernde Säure-konzentration

Reduzierter Strombedarf

Um Kosten weiter wirkungsvoll zu reduzieren, haben die Spezialisten aus Österreich eine neue Selectiva-Generation mit dreiphasigen Anschlüssen für 24-, 48- und 80-Volt-An-triebs batterien entwickelt, wie sie in Elektro-staplern, Schmalgangstaplern oder Elektro- schleppern genutzt werden. Sie zeichnen sich eigenen Angaben zufolge durch maxi-male Energieeffizienz, maximale Batteriele-bensdauer und maximale Sicherheit aus.

Beim Aufladen und Entladen von Batterien wird durch den inneren Widerstand der Zel- len (Ri) Wärme freigesetzt, wodurch ein Teil der zum Aufladen aufgewandten Energie verloren geht. Das Verhältnis der entnehm-baren zu der beim Laden aufzuwendenden Energie wird als Ladewirkungsgrad bezeich-net. Mit anderen Worten: Je geringer die Ladeverluste sind, desto höher ist der Lade-

Fronius, der österreichische Spezialist für Bat-terieladesysteme, hat eine Ladegeräte-Ge- neration für Antriebsbatterien entwickelt. Neben einer deutlich längeren Batterielebens-dauer, zeichnet sich der neuartige Ri-Lade-prozess dem Hersteller zufolge durch maxi-male Energieeffizienz aus.

Mehr als die Hälfte aller Ladegeräte in Euro-pa, die zum Laden von Flurförderzeug-Batte- rien gebraucht werden, basieren auf der alten 50-Hertz-Trafotechnik. Deren Wirkungs-grade sind aus heutiger Sicht erschreckend niedrig. Der Gerätewirkungsgrad beträgt durch den Leistungsverlust um die 80 %. Noch geringer ist der Ladewirkungsgrad. Er beträgt rund 70 %. Beide zusammen erge-ben einen Gesamtwirkungsgrad von etwa 56 %. Von 100 % aus der Steckdose ent-nommener Energie gehen bei vollgeladener Fahrzeugbatterie im Durchschnitt 44 %, also knapp die Hälfte an Energie verloren. Das ist in Zeiten wachsenden Bewusstseins für Res- sourcenschonung kaum noch vertretbar.

Ein Schritt in die richtige Richtung waren anfänglich Ladegeräte für Antriebsbatterien mit Inverter- beziehungsweise Hochfrequenz-technologie (HF-Technologie). Diese verfügt über eine gewisse Intelligenz, kontrolliert die Batterie und überwacht den Ladevorgang während der gesamten Ladung. Aber mit einem Gesamtwirkungsgrad von ungefähr 68 % haben diese Ladegeräte einen immer noch vergleichsweise hohen Stromverbrauch. Die Ursachen hierfür sind die großen Lade-verluste zu Beginn des Ladens und die Über- ladung am Ende des Ladevorgangs.

Ein bedeutender Richtungswechsel zu mehr Effizienz war die Entwicklung der Selectiva-Batterieladesysteme mit Active Inverter Tech- nology für den Bereich Intralogistik. Mit dieser seit 2005 bewährten Technologie, die auf der Hochfrequenz-Technologie basiert und einen Gesamtwirkungsgrad von rund 74 % erreicht, ließen sich dem Hersteller zu- folge erhebliche Stromkosten sparen, der Wartungsaufwand der Batterien ging zu-rück, die Batterien hielten länger, man spar-te wegen der geringen Baugröße wertvol-len Lagerplatz.

Die kühlste Ladung: Im Gegensatz zu anderen Batterieladetechnologien wird beim Ri-Ladeprozess die schädliche Erwär- mung der Batterie während des Ladens so gering wie möglich gehalten.

Die neue Generation der Selectiva-Batte-rieladesysteme mit der neuarti- gen Ri-Kennlinie soll Maßstäbe in punkto Ener- gieeffizienz und Batterielebens-dauer setzen.

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Schicht mit dem Laden mehrerer Flurförder-zeug-Batterien gleichzeitig begonnen wird. Spitzenströme aber treiben die Kosten nach oben.

Verbesserungen

Das Erreichen der maximalen Lebensdauer von Batterien ist nur ein Merkmal, der neu-en Gerätegeneration mit Ri-Kennlinie. Da-

rüber hinaus wiegt die größte Vari-ante (80 V mit 180 A) nur noch 30 statt 40 kg und weist kleinere Abmessun-gen auf. Ferner wurde das Lüftungskonzept überar-beitet. Das verringert die Verschmutzungen im Bat- terieladegerät weiter. Bei Entwicklern lag der Fokus auch auf entscheidenden

Verbesserungen bei der Sicherheit, der Benut -

zerfreundlichkeit, beim Service und bei der System- über wachung.

Bilder: Fronius Inter-national GmbH

Beim Ri-Ladeprozess erhält die Batterie in jeder Ladephase nur die Energie, die sie in der jeweiligen Phase auch aufnehmen kann. Somit wird eine maximale Energie-effizienz erreicht.

nen aus der Batterie passt die Ladegeräte-software die einzelnen Ladephasen an, in-dem der Spannungsverlauf kontinuierlich gehalten und der Ladestrom entsprechend der Innenwiderstands-Kurve nachgeregelt wird. Die Ladeverluste bei Ladebeginn schrum- pfen durch den geringen Strombedarf auf ein Minimum. Es wird Energie gespart, und die Batterie erwärmt sich nur unwesentlich. Gegen Ladeende findet durch den Strom-abfall kaum noch Überladung statt.

Dank der individuellen Ri-Ladekennlinie sollen die neu entwickelten Geräte einen Ladewirkungsgrad von 90 % erreichen. Zu- sammen mit dem Gerätewirkungsgrad von 93 % ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von 84 %.

Es muss nur noch die Batteriespannung und die Ladezeit eingestellt werden, denn viele Batterien, die an das Ladegerät angeschlos-sen werden, sind in der Praxis oft nur teil-weise entladen. Durch die Vorgabe einer Ladezeit aber lässt sich das Laden zeitlich dehnen. So wird die Batterie durch die nied- rigere Energiezufuhr und der damit verbun-denen geringeren Erwärmung besonders schonend geladen. Bei Betrieben mit schwan- kender Auslastung der Flurförderzeuge werden dadurch schädliche Überladungen verhindert und die wertvollen Batterien nicht geschädigt. Zudem werden Spitzen-ströme vermieden, wenn am Ende einer

und parasitäre Effekte wie Diffusionspro-zesse, Polarisationsüberspannung oder der Umwandlung von Bleisulfat in Bleioxid ver-ändert. Das Besondere dieser Ri-Kennlinie ist, dass durch die Messung des Innenwider-stands die Ladespannung bestimmt wird. Diese sorgt dafür, dass sich der Ladestrom von selbst dem Verlauf der Innenwiderstands-Kurve der Batterie anpasst. Ist der Innenwi-derstand höher und damit die Stromauf-nahmefähigkeit der Batterie geringer als zu Beginn des Ladens, wird der Ladestrom ge-

ringer und die Ladeverluste vermieden. Wird der Innenwiderstand im Verlauf des Ladens kleiner, steigt also die Stromaufnahmefähig-keit, erhöht sich der Ladestrom automatisch, um dann im weiteren Ladeverlauf wieder geringer zu werden, wiederum in Abhängig-keit vom ansteigenden Innenwiderstand, denn die Batterie ist nun vollgeladen, und deshalb nimmt die Stromaufnahmefähig-keit ab. Das bedeutet, dass jeder Ladezyklus pro Batterie ein Einzelfall mit individueller Kennlinie ist.

Damit das Ladegerät den Anfangswert und den weiteren Verlauf der Ladespannung vor- geben kann, wird der aktuelle Zustand der Batterie fortwährend ermittelt. Dabei wird geprüft, um welche Batterie es sich handelt, ob die Batterie alt oder neu ist, wie hoch die Temperatur der Batterie ist und wie weit sie entladen ist. Anhand dieser Informatio-

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Fronius International GmbHA-4643 PettenbachFon: +43 (0) 72 42-2 41-0www.fronius.com

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