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Bleiakkus

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                                                                                       Wels, am 2022-10-05

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1. Fachgerechte Wartung, für die Bleiakkus

Mit diesem Zeilen versuche ich so gut wie möglich zu vermitteln, wie man die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von Bleiakkus verbessern kann. Obwohl Bleiakkus auf den ersten Blick einen sehr robusten Eindruck machen, soll man sich auch mit technischen Grundlagen beschäftigen, um ihnen eine längere Lebensdauer zu ermöglichen. Das Hauptproblem beginnt bei mangelhaftem Laden im Kurzstreckenbetrieb, bzw. mit schwächeren Generatoren, vor allem an älteren und kleineren Motorrädern. Weil ich zu diesem Thema (was heute die meisten KFZ Besitzer mehr oder weniger stark betrifft) häufiger als früher angesprochen werde, habe ich diese schon etwas ältere Abhandlung, zur besseren Übersicht in mehrere Seiten unterteilt! Gleich zum Anfang , für viele wahrscheinlich die wichtigste Frage.


2. Wie lange hält eine Starterbatterie?

Es sind mehrere Faktoren, welche die Haltbarkeit von Bleiakkus stark beeinflussen. Zum einen ist da die Bordelektronik! Je mehr elektrische Verbraucher mit Gleichstrom aus dem Bordnetz versorgt werden, desto mehr muss die Batterie arbeiten. Zum anderen beeinflusst auch das Fahrverhalten die Lebensdauer des Bordakkus. Wer täglich nur wenige Kilometer zur Arbeit pendelt, steht häufiger mit entladener Batterie. Denn bei extremen Kurzstrecken wird ein Bleiakku nicht geladen, sondern vielmehr allmählich entladen! Auch bei längeren Fahrstrecken mit zusätzlichem Großstadtverkehr, ist es unmöglich den Bleiakku am Bordnetz vollständig aufzuladen. Dazu habe ich an einer Yamaha Dragstar SVS 650 die Starterbatterie vollgeladen und bin anschließend eine 120 Kilometer lange Tour samt dichten.Stadtverkehr durch zwei größere Städten gefahren. Nach der Ausfahrt habe ich nach einer Abkühlpause, wieder mit bescheidenen 100 mA Ladestrom nachgeladen. Dabei fehlten (wie man am Display gut erkennen kann), 472 mAh bis der Lader wieder automatisch abschaltete.


Weil moderne Starterbatterien überwiegend wartungsfrei sind und nicht mehr wie früher mit destilliertem Wasser nachgefüllt werden können, ist bei falscher Behandlung das Lebensende häufig schon nach wenigen Jahren erreicht – obwohl sie bei guter Pflege und regelmäßigem Nachladen durchaus deutlich über 10 Jahre halten können!

Gibt es wartungsfreie AGM Akkus, die ein komplettes Motorradleben halten, bei jedem Wetter klaglos ihren Dienst verrichten und dazu noch möglichst klein und kompakt gebaut sind? Namhafte Produzenten geizen nicht mit Lobeshymnen rund um ihre meist zu teuren Energiespeicher. Leider darf man Marketingversprechen nur eingeschränkt glauben, denn die Bordbatterie wird zunehmend zur Schwachstelle moderner Fahrzeuge. Mit einfachen Mitteln können Sie allerdings die Lebensdauer von Bleiakkus nachhaltig verlängern. Dazu muss man aber einiges beachten.

 

3. Wie lange lebt eine Starterbatterie, wenn das Fahrzeug steht?

Früher war bekanntlich vieles einfacher. Wenn das Fahrzeug stand, waren alle Verbraucher ausgeschaltet. Die Batterie konnte monatelang bei Stillstand des Fahrzeugs belassen werden und wurde kaum entladen. Heute sieht das meistens etwas anders aus. Moderne Fahrzeuge (leider auch Motorräder) verfügen über Steuergeräte und elektrische Verbraucher, die dauerhaft etwas Strom ziehen, auch wenn das KFZ ruht und der Zündschlüssel abgezogen wird. Bei manchen üblen Fehlkonstruktionen ist dann die Starterbatterie schon nach drei bis vier Wochen tiefentladen!

Damit man Kraftfahrzeuge (ohne deren Starterbatterie nachhaltig zu schädigen) sicher anlassen kann, sollten deren Energiespeicher noch über mindestens die Hälfte ihrer möglichen Ladung verfügen. Wird ein Motorrad mit klassischen Vergasern mehrere Monate ungenützt abgestellt, so kann der erste erfolgreiche Anlassvorgang durchaus 20 Sekunden oder länger dauern. Obwohl eine gute Starterbatterie kaum nennenswerte Schwächen beim Startvorgang zeigt, fügt man dem armen Energiespeicher eine hohe Entladetiefe zu. Nun wäre es höchste Zeit den Akku wieder ordentlich zu laden, denn falls er länger in diesem Zustand verweilt, erleidet er irreperable Schäden.


4. Wie lange hält ein Bleiakku unbeschadet ohne aufladen?

Die Zeitspanne, bis neue, vollgeladene Starterbatterien unter 50% ihrer Nennkapazität entladen sind, ist maßgeblich von der Bauart des Akkus und der Temperatur abhängig. Während hochwertig verarbeitete AGM Akkus bei max. 20° Celsius monatlich nur knapp 2 bis 3 % Selbstentladung aufweisen, können es bei älteren Nassakkus bereits monatlich an die 50 % Selbstentladung sein. Noch deutlich schneller erfolgt die Selbstentladung, wenn Fahrzeuge in der heißen Sonne parken.



Wird beim Laden am Bordnetz eine Zellenspannung von 2,3 bis 2,4 Volt (13,8 bis 14,4 Volt an 6 Zellen) so gut wie überhaupt nie erreicht, sulfatieren aufgrund von Mangelladung die Zellen frühzeitig, was zu einem höheren Innenwiderstand, verminderter Ladestromaufnahme, einer schleichenden Verringerung der möglichen Kapazität und auch erhöhter Selbstentladung führt. Wird auf der anderen Seite eine Zellenspannung von max. 2,45Volt beim Laden am Bordnetz häufig überschritten, dann neigt der Akku kaum zum sulfatieren und kann sogar geringfügig mehr Energie speichern, aber seine mögliche Lebensdauer wird aufgrund von erhöhter Plattenkorrosion verkürzt. Ladeschlußspannungen über 2,45Volt pro Zelle (>14,7 Volt an 6 Zellen) und dann auch noch hohe sommerliche Temperaturen, führen zu einem frühzeitigen Ende von Bleiakkus!



5. Was versteht man unter unerwünschter Selbstentladung und stillen Stromverbrauchern?

Selbstentladungen sind unerwünschte automatische Vorgänge, welche dazu führen, dass sich Batterien und Akkumulatoren mehr oder weniger schnell entladen, auch wenn alle elektrischen Verbraucher abgeschaltet sind. Die Selbstentladerate gehört deshalb zu den wichtigsten Kenndaten von Batterien und Akkumulatoren aller Art Ursachen für Selbstentladung sind Nebenreaktionen im Energiespeicher, oder mit zunehmender Alter und hohen Ladungsdurchsatz auch allmählich entstehende interne Kurzschlüsse. Nebenreaktionen am Elektrodenmaterial führen auch dazu, dass das elektrochemisch aktive Material allmählich verbraucht wird und dann nur noch eingeschränkt für die Entladereaktion zur Verfügung steht. Interne Kurzschlüsse treten unter anderem auf, wenn schadhafte Separatoren ihre isolierenden Aufgaben nicht mehr so zuverlässig wie in jungen Tagen erfüllen.

Der natürliche monatliche Kapazitätsverlust an Bleiakkus von Kraftfahrzeugen,  beträgt je nach technischem Zustand und Umgebungstemperatur, zwischen 3 bis 100 % seiner möglichen Speicherkapazität. Die Geschwindigkeit der Selbstentladung ist nicht nur von der Lagerzeit alleine, sondern auch stark temperaturabhängig. Als gültige Faustregel kann man annehmen, dass eine Temperaturerhöhung um 10 °C die Geschwindigkeit der Selbstentladung annähernd verdoppelt. Tiefere Temperaturen eignen sich deshalb hervorragend, für längere Lagerung von "vollgeladen" Bleiakkus!

Viele Schönwetterfahrer erkennen deshalb oft nur schwer den richtigen Zeitpunkt, wenn man einen Energiespeicher wieder nachladen sollte. Starterbatterien welche in erster Linie für hohe Anlasserströme ausgelegt sind, eignen sich sehr schlecht für tiefe Entladungen. Im schlimmsten Fall reicht schon eine einzige unbemerkte langsame Tiefentladung, damit der Energiespeicher zu einem unbrauchbaren Bleibrocken wird. Deshalb sollte man Energiespeicher von parkenden Schönwetterfahrzeugen immer sofort nach der letzten Ausfahrt randvoll aufladen und auch dafür sogen, dass deren Entladetiefe nach Möglichkeit  20% nicht überschreitet. Dazu ein praktisches Beispiel an einem meiner Motorräder mit ca. zwei Jahre alten 12 Volt 9 Ah AGM Akku, welches ich am 10. November 2017 für die lange Winterpause in der Garage abstellte und den Energiespeicher mit einem IMAX B6 Modellbaulader vollgeladen hatte. Dieses Motorrad "Kawasaki ZZR 250 von 1991" unterbricht mit dem Zündschloss noch wirklich alle elektrischen Komponenten, deshalb gibt es auch keine unerwünschten stillen Verbraucher.

Exakt 2 Monate später (am 10. Jänner 2018) bei überwiegend tiefen Temperaturen führte ich wieder einen Ladevorgang mit dem IMAX B6 und bescheidenen 100 mA Ladestrom durch, wobei der Lader schon nach 5½ Stunden und knapp 550 mAh, bei 14,7 Volt Ladeschlußspannung automatisch abschaltete. Demnach gingen innerhalb von etwa 1465 Stunden, 550 mAh (oder 6,11%) in Form von Selbstentladung verloren, was knapp über 9 mAh täglicher Selbstentladung entspricht. Unter vergleichbaren thermischen Bedingungen, könnte ich das Motorrad ungefähr 6½ Monate ohne nachzuladen stehen lassen, bis eine Entladetiefe von max. 20% durch natürliche Selbstentladung erreicht wird. Die nächste Ladung nach durchschnittlich noch tieferen Temperaturen in der Garage, erfolgte dann 3 Monate später  am 10.April 2018. In diesem Zeitraum fiel die natürliche Selbstentladung mit 805 mAh im Durchschnitt noch geringfügig niedriger aus, aber kurze Zeit später stiegen die Temperaturen sehr schnell an und in letzter Zeit erreichte die Raumtemperatur in der Garage manchmal bis zu +26°C. Die letzte Ladung vor der Wiederinbetriebnahme erfolgte exakt 2 Monate später am 10 Juni 2018. Die Selbstentladung bei höheren
Umgebungstemperaturen fiel erwartungsgemäß wesentlich höher aus, siehe folgende Aufzeichnungen:

Mit 1511 mAh Selbstentladung in 61 Tagen, betrug die durchschnittliche tägliche Selbstentladung immerhin schon stattliche 24,77 mAh, was beinahe drei mal so hoch wie in den kühlen Wintermonaten davor war. In diesem Fall wurde das Ziel von max. 20% Entladetiefe mit 16,78% schon beinahe erreicht und der Zeitpunkt zum vorsorglichen nachladen in keinem Fall zu früh gewählt.

Das waren bis jetzt optimale Bedingungen, aber viele jüngere Motorräder können die Versorgungsspannung am Laderegler nicht wegschalten und dann verpuffen zusätzlich täglich ungefähr 25 mAh aus dem Energiespeicher. In so einem Fall (wie bei zahlreichen Motorrädern mit 5 poligen Drehstromreglern), hätte bei diesen nach zwei Monaten schon über 30% Ladung eines intakten 12 Volt 9Ah AGM Akkus gefehlt. Solche Werte sind noch nicht tödlich, aber für Starterbatterien auch nicht mehr gesund. Nun stelle man sich vor, dass ein Motorrad mit kleinen elektrischen Dauerverbraucher vor zwei Monaten bei 80% Entladetiefe abgestellt und dessen Energiespeicher nicht nachgeladen wurden. Dann wäre mit hoher Wahrscheinlichkeit eine neue Starterbatterie fällig, weil die andere still an Mangelladung und anschließender Tiefentladung starb!

Noch schlimmer sind fragwürdige moderne Computernetzwerke auf 4 Rädern, welche beim parken nicht selten dauerhaft über 50 mA Strom aus der Starterbatterie verbraten. In jedem Fall wäre dann auch ein neuer großzügiger 12 Volt 70 Ah Bleiakku, nach 2 Monaten Dauerparken garantiert tiefentladen und wahrscheinlich auch zerstört.               



Deshalb ist es gar nicht einfach alles richtig zu machen, das beginnt schon bei der Auswahl von geeigneten Akkuladern, wo es erfahrungsgemäß noch immer große Meinungsverschiedenheiten gibt. Zum einen halten sich hartnäckig Gerüchte, "für Motorradbatterien darf man nur spezielle Ladegeräte verwenden, weil Universallader für Autobatterien zu stark sind und zarte Motorradbatterien verkochen". Solche Meinungen musste man früher weitgehend mit Ja beantworten, wenn jemand billige Akkufoltergeräte aus Baumärkten oder diversen Autozubehör Läden, für kleine Energiespeicher verwenden wollte.


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               Einhell Batteriemaster CC-BC12  12V 44Ah



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Glasrohr-Klixon SB701C3BK  Dm7x2x27mm
SI = bimetall Sicherungsautomatik (Glasrohr-Klixon)
Wirds warm, verbiegt sich der Bimetallstreifen und öffnet den Steuerstromkreis.

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Temperaturschalter / Bimetallschalter  Klixon Seki S01 Ksd9700  17AM

thermischer bimetallischer Klixon Thermostat-Schalter Schutz-Schalter 10A

https://de.wikipedia.org/wiki/Klixon


Die schon etwas betagte orange farbige Blechkiste macht optisch einen soliden Eindruck und bringt in vielen Fällen auch wieder Saft in ausgelutschte Starterbatterien, allerdings muss man deren Ladetätigkeit unbedingt überwachen, sonst wird der arme Energiespeicher hoffnungslos überladen. Eine zarte 12 Volt 4Ah Rollerbatterie, kann daran nach weniger als 30 Minuten schon grausam kochen, wenn deren Ladezustand vor Ladebeginn noch ungefähr 50% betrug. Deshalb sollte man erst gar nicht in Versuchung kommen, solche Trümmer jemals an Motorradbatterien anzuklemmen. Andere Leute sind der Meinung, für größere Starterbatterien >12 Volt 80 Ah auch zwingend ein starkes Ladegerät anzuschaffen, welches solche Energiespeicher und bei dringenden Bedarf auch mal zwei 12 Volt Akkus in Reihenschaltung ausreichend schnell laden kann. Auf der anderen Seite sollen derartige Akkulader wiederum nicht zu viel kosten und technisch auch einen robusten Eindruck vermitteln.

288_b_Einhell-x_Einhell CC-BC 5 = BERGIN SPILL 6  Kfz-Batteriel-Ladegerät 6V & 12V 1 Amp.  +++ Schaltung_1a.png
300_b_BERGIN-x_BERGIN SPILL6  Ladegerät für Blei-Akkus (Pb-Akku) 6V & 12V 1 Amp._1a.png
300_b_BERGIN-x_Einhell 1056121 Batterie-Ladegerät CC-BC 5 - Betriebsanleitung_1a.pdf



7. Auch ein gnadenloser Batteriekiller, fals man nicht retzeitug ausschaltet


Dieses und ähnliche schwergewichtige Ladegeräte mit rustukalen Blechtrafo und Brückengleichrichter, werden vermutlich jeden Bleiakku (auch >100 Ah) gnadenlos hinrichten, wenn man darauf vergisst den Ladestrom rechtzeitig abzuschalten. Immerhin sollte man auch wissen, dass ein vollgeladener Bleiakku bei 2,4 Volt Zellenspannung, allmählich nur noch max. 1% seiner Nennkapazität an Ladestrom aufnehmen sollte. Das heiß im Klartext, dass ein fachgerecht aufgeladener 12 Volt 80 Ah Bleiakku bei 14,4 Volt Ladeschlußspannung, irgendwann nur noch wenige hundert Milliampere Ladestrom aufnimmt. Wird die zulässige Ladeschlußspannung vom Batterieladegerät nicht automatisch begrenzt, dann steigt diese mit der Zeit allmählich unkontrolliert hoch an und zerstört den Energiespeicher.

Manche Anwender welche schon leidvolle Erfahrungen mit veralteten oder ungeeigneten Batterieladegeräten machten,empfehlen moderne Ladecomputer mit Überladungsschutz und automatischer Umschaltung auf Erhaltungsladung, was aus technischen Überlegungen auch vernünftige Entscheidungen sind. Andere Leute haben wiederum schwerwiegende Bedenken, stärkere Ladeautomaten mit automatischer Umschaltung auf Erhaltungsladung, dauerhaft an zarten Motorradbatterien angeschlossen zu lassen. Naturgemäß gesellen sich bei manchen Benzingesprächen auch Besserwisser, welche dann mit alten Faustregeln argumentieren, wie "eine leere Batterie nur mit etwa 10% der Batteriekapazität
(Batterie 4Ah - Ladestrom 0,4A) zu laden!

Weil aber intakte Bleiakkus ihren möglichen Ladestrom abhängig vom Ladezustand selber regeln, sind solche pauschalen Aussagen aus technischer Sicht nicht ganz korrekt.
Würden solche Aussagen tatsächlich der Realität entsprechen, dann müsste jedes modernere Motorrad mit bis zu 33 Ampere starken Drehstromlgeneratoren, seine zarten 12 Volt 10 bis 25 Ah Bordbatterien unverzüglich zerstören? Vor allem wenn deren Bleiakku an heißen Sommertagen, mit deutlich über 30° C aufgeheizt werden. Auch wenn kurzzeitig über 10 Ampere Ladestrom zur kleinen Motorradbatterie fließen ist das nicht weiter tragisch, immerhin fließen (beim anlassen mit dem Elektrostarter in die andere Richtung), nicht selten Entladeströme im dreistelligen Amperebereich. Die Ursache für dieses Verhalten lässt sich einfach erklären, denn Bleiakkus regeln ihren Ladestrom automatisch, solange deren zulässige Ladeschlußspannung nicht überschritten wird.





8. Wie pflegen wir die Bleiakkus unserer Schönwetterfahrzeuge richtig?

Viele Bleiakkus an selten benützten Schönwetterfahrzeugen leben erfahrungsgemäß viel zu kurz, was aber nicht so bleiben muss:

Vor dem ersten Einsatz im Leben eines neuen Bleiakkus, soll dieser mindestens 10 Stunden mit eher niedrigen Ladeströmen geladen werden. Nach jeder Entladung, (egal welche Entladetiefe) sollte er wieder nachgeladen werden. Ein Bleiakku darf nie im stark entladenen Zustand vernachlässigt werden und soll auch nicht im teilentladenen Zustand längere Zeit gelagert werden. Ein weitgehend entladener Bleiakku, benötigt durchschnittlich 15 Stunden Ladezeit bis er wirklich vollgeladen ist! Die Ideale Umgebungstemperatur, liegt dabei zwischen +10 Grad bis + 20 Grad Celsius.

Die natürliche Selbstentladung von neuen wartungsfreien Bleiakkus ist sehr gering. Bei max. 20°C und ohne stille Verbraucher wird es etwa ein Jahr dauern, bis ein vollgeladener Energiespeicher 50% seiner eingeladenen Kapazität eingebüßt hat. Dessen Selbstentladung ist auch stark temperaturabhängig, als Faustregel gilt dass eine Temperaturerhöhung um 10°C, die Selbstentladung etwa verdoppelt. Bei tiefen Temperaturen sinkt die Selbstentladung auf erheblich niedrigere Werte und auch die Frostsicherheit hängt vor allem vom Ladezustand ab. Das Gefrieren der Schwefelsäure muss unbedingt verhindert werden, weil andernfalls der Akku zerstört wird. Ein voll geladener Bleiakku gefriert erst bei ca. -50°C, eine weitgehend entladener kann schon über -10°C einfrieren.

Jede Entladung von Bleiakkus wirkt sich verkürzend auf deren mögliche Lebensdauer aus, tiefe Entladungen schaden dabei erheblich mehr als flachere Teilentladungen (mit weniger als 50%Kapazitätsentnahme). Die Zyklenfestigkeit von guten Starterbatterien liegt bei max. 180 Lade/Entladezyklen, mit einer Entladetiefe von max. 80% Kapazitätsentnahme. Das bezeichnet man in diesem Fall auch als Vollzyklen! Wird im Idealfall nur etwa 10 bis 20% der verfügbaren Kapazität entnommen, so kann eine sehr hohe Lebenserwartung erreicht werden. Tiefentladungen sollten unbedingt vermieden werden, denn schon eine einzige Tiefentladung und anschließende Lagerung in diesem Zustand, kann Bleiakkus völlig zerstören. Zusätzlich zur Zyklenbelastung unterliegen Bleiakkus auch einer natürlichen Alterung und diese erfolgt wie die Selbstentladung, auch stark temperaturabhängig. Nimmt man bei  20°C und normaler Behandlung einer Lebensdauer >5 Jahre an, so verringert sich diese bei 10°C wärmeren Umgebungstemperaturen auf die Hälfte, kühl gelagerte Bleiakkus halten naturgemäß am längsten und dafür müssen sie auch immer möglichst vollgeladen bleiben, weil sie sonst sulfatieren. Nicht selten höre oder lese ich Hinweise wie "an den Akkuklemmen liegen doch noch 11,5 oder 12 Volt an", wo der arme Bleiakku aber schon extrem leidet, wenn er nicht unverzüglich aufgeladen wird!




9. Leerlaufspannung / Ladezustand / Pb Starterbatterien / 12V Kfz Akkus

Spannung U in Volt
                                                                        Säuredichte in kg/Liter

Um den tatsächlichen Zustand eines Bleiakkus richtig einzuschätzen, muss man unter Last testen, denn die Leerlaufspannung alleine sagt zu wenig aus. Ein komplett leergesaugter oder defekter Bleiakku kann sogar über 12 Volt Leerlaufspannung an den Polklemmen anzeigen und trotzdem so gut wie keinen Strom abgeben. Mit kompakten Batterietestern, kann man in wenigen Sekunden den sogenannten Kälteprüfstrom überprüfen, welcher auf vielen Batteriekästen als Prüfstrom in (EN) angegeben wird.

Bei Temperaturen im Bereich zwischen +10 bis +20°C soll der gemessen Prüfstrom deutlich höher liegen, als der am Bleiakku angegebene Kälteprüfstrom für -18°C! Manche sehr niederohmige AGM Starterbatterien drücken sogar bis zum doppelten Wert, des am Energiespeicher aufgedruckten Kälteprüfstromes!

Gezielte Zyklen zur Kapazitätserhöhung, wie sie bei NiCd und NimH-Akkus kapazitätsverstärkend wirken, sind bei Bleiakkus kontraproduktiv und nicht empfehlenswert, weil diese keinen Memory oder Battery-Lazy-Effekt aufweisen. Um eine hohe Lebensdauer zu erreichen, sollten Bleiakkus regelmäßig, (mindestens alle 3 Monate), mit einem spannungsbegrenzten Ladegerät (max. 2,45 Volt je Zelle) aufgeladen werden. Wenn man die Vorgeschichte eines Bleiakkus und dessen mögliche Speicherkapazität nicht kennt, muss man diesen (aber bitte wirklich nur sehr selten) weitgehend entladen, um die gespeicherte Ladung zu messen.

Mit dem verwendeten kostengünstigen IMAX B6 Modellbau Lade/Entladegerät, darf die Entladeleistung (welche über das Gehäuse weggekühlt wird) nur max. 6 Watt betragen. Das entspricht max. 0,5 Ampere Entladestrom an 12 Volt Akkus und max. 1 Ampere an 6 Volt Energiespeichern. Mit zunehmendem Lebensalter erhöht sich auch die Selbstentladung schleichend, so dass es im laufe der Jahre irgendwann nötig sein kann, alle 14 Tage nachzuladen. Hat man allerdings moderne Computernetzwerke auf 4 Rädern in der Garage stehen, kann das sogar zum normalen Wahnsinn mutieren, weil deren Steuergeräte auch im Stillstand bis zu 100 mA aus dem armen Energiespeicher saugen. In solchen Fällen bleiben nur spannungsgeregelte Erhaltungslader (mit 13 bis max. 13,4 Volt Ausgangsspannung), auf Dauer sehr zuverlässige Alternativen. So kann man sogar noch die Lebenserwartung von bereits ausgedienten Bleiakkus, noch um weitere Jahre verlängern! Diese Möglichkeit stößt erfahrungsgemäß auch bei Besitzern von jungen mehrspurigen Schönwetterfahrzeugen, auf immer größeres Interesse.



Bei nur 13,8 Volt Ladespannung (2,3 Volt Zellenspannung oder Erhaltungsladespannung an zahlreichen handelsüblichen Ladeautomaten),  beträgt der Ladestrom an einem weitgehend vollgeladenen Bleiakku nur max. 0,5% seiner Nennkapazität, das entspricht für 4Ah etwa 0,02 Ampere oder 20 mA Ladestrom und ist nicht viel. Deshalb ist es auch unmöglich, an konstanter Ladeschlußspannung im Bereich zwischen 13,8 bis max. 14,7 Volt, Schnelladungen durchzuführen. Allerdings können die ersten 20 bis 30% eines stark entladenen Bleiakkus recht schnell nachgeladen werden, dann sinkt der Ladestrom allmählich und es dauert immer länger bis ein Bleiakku wirklich vollgeladen ist. Deshalb sind je nach Ladezustand auch bis zu 15 Stunden Ladezeit erforderlich, um einen Bleiakku bei max. 2,45 Volt Zellenspannung, auch wirklich vollzuladen. Es ist zwar möglich einen modernen und vor allem niederohmigen AGM-Bleiakku in wenigen Stunden bis zu 70% aufzuladen, dann verringert sich aber der Ladestrom bei konstanter Ladeschlußspannung allmählich so weit, dass für die restlichen 30% Kapazität, noch bis zu 10 Stunden Ladezeit erforderlich sind!

Diese physikalischen Grundregeln lassen schnell erkennen, das 10 Kilometer Motorrad fahren und anschließend wieder 30 Tage in der Garage parken, für Bleiakkus auf Dauer nicht gesund sein kann. Bleiakkus tolerieren keine Tiefentladung und Starterbatterien für hohe Entladeströmen sollten nicht tiefer als 50% ihrer Nennkapazität entladen werden! Unter schlechtesten Bedingungen sollte spätestens nachgeladen werden, wenn max. 80% der Kapazität entnommen wurden. Viele Motorradbesitzer orgeln aus Unwissenheit mit dem Elektrostarter bis überhaupt nichts mehr geht und lassen dann frustriert ihre Maschine mit tiefentladenem Akku auch noch längere Zeit so stehen, solche Misshandlungen sind gnadenlose Todesurteile für unsere Starterbatterien. Auch regelmäßig starkes Entladen (zyklischer Betrieb) mit gelegentlich leichten Tiefentladen setzt unseren Starterbatterien sehr stark zu, das begünstigt auch die harte Sulfatierung und verringert deren mögliche Lebensdauer enorm.
Bleiakkus altern und verschleißen am stärksten, wenn sie zyklisch belastet werden. Je häufiger und tiefer eine Starterbatterie entladen wird, um so schneller altert und stirbt sie°

Die natürliche Selbstentladung von neuwertigen Bleiakkus liegt bei ca. 5% im Monat, solange es am Fahrzeug keine stillen Stromverbraucher gibt. Eine neue und vollgeladene AGM Batterie kann deshalb bei eher kühlen Umgebungstemperaturen, auch problemlos bis zu einem Jahr gelagert werden, muss dann aber unbedingt vor dem ersten Einsatz fachgerecht vollgeladen werden. Speicherfunktionen an modernen elektronischen Cockpits oder Ruheströme für Alarmanlagen schlagen erfahrungsgemäß mit mindestens 1 Milliampere Stromverbrauch pro Stunde oder noch erheblich mehr zu Buche,dann wäre auch der beste 12 Volt 4Ah Bleiakku nach spätestens 6 Monaten hoffnungslos tiefentladen und irreparabel an harter Sulfatierung zerstört. Nahmhafte deutsche Leichtkrafträder mit 12 Volt 130 Watt Magnetzündergeneratoren von Motoplat aus den 80er Jahren, zerstören im Zusammenhang mit sulfatierten (hochohmigen) Akkus, die mittlerweile seltenen 12 Volt VDO Drehzahlmesser, deren Instandsetzung wird dann auch teuer. Hat ein guter (verwahrloster) Bleiakku trotzdem irgendwie die ersten zwei Saisonen überlebt, dann schafft er bei gleichbleibender schlechter Pflege eher selten noch eine weitere, aber wie kann man schädliche Sulfatierung an Bleiakkus verhindern ohne regelmäßig an die Energiespeicher zu denken?

Nur wenn Bleiakkus immer voll geladen bleiben, dann können sie auch in Würde alt werden, weil sie kaum schwerwiegende Schäden durch Sulfatierung erleiden. Die sicherste Lösung wäre deshalb der Dauereinsatz von geeigneten externen Erhaltungsladern!


Damit aber auf Dauer die mögliche Plattenkorrosion nicht zum unerwünschten Akkukiller wird, sollte die angelegte Erhaltungsladespannung nur im Bereich zwischen 2,17 bis max. 2,23Volt  Zellenspannung (13,02 bis max. 13,38 Volt bei 6 Zellen) liegen.

Dabei sollte man auch beachten dass 2,17 Volt bei sehr hohen Temperaturen und 2,23 Volt Zellenspannung für kühlere Verhältnisse angemessen wären. Viele handelsübliche Erhaltungslader für 12 Volt Akkus erzeugen leider permanent 13,8 Volt Ausgangsspannung und das bewirkt dann für sommerliche Verhältnisse enorme Plattenkorrosion, weshalb viele Bleiakkus nach durchschnittlich 2 bis 4 Jahren dauerhafter Erhaltungsladung auch das zeitliche segnen.
Man kann die mögliche Lebenserwartung von Bleiakkus mit unbrauchbaren und meist veralteten Billiggeräten, welche anstelle einer exakt stabilisierten Konstantspannung nur ungefähr 100 bis 200 mA Konstantstrom nach "W" Kennlinie erzeugen, noch deutlich stärker verringern!  Zarte Motorradbatterien würden daran allmählich bis zu 16 Volt Klemmenspannung hochgetrieben, was deren mögliche Haltbarkeit extrem verkürzen würde.

Beispielsweise klagte vor längerer Zeit ein Motorradfahrer über ein ärgerliches Problem, dass an seiner 12 Volt 9Ah Nassbatterie beinahe jede Woche der Wasserstand unter die Zellenoberkanten absank, obwohl der von ihm gemessene Erhaltungsladestrom nur ca. 100 mA betrug.


Solche Uralt Fehlkonstruktionen von Pseudo-Erhaltungsladern (häufig nur Tranformator, Gleichrichter und Widerstand zur Strombegrenzung) sollten unverzüglich entsorgt werden, denn kein zarter Bleiakku überlebt solche Foltergeräte lange.
Auch unter optimalen Pflegebedingungen kann man die mögliche Haltbarkeit nicht unendlich verlängern, denn Bleiakkus leiden schon konstruktionsbedingt an einem Ablaufdatum. Es gibt Bleiakkus für ungefähr 5 Jahre Nutzungsdauer und auch hochwertigere welche über 10 Jahre nutzbar sind. Außerdem wäre es kontraproduktiv, wenn man Nassakkus an  Erhaltungslader anklemmt und diese dann 3 Jahre oder noch länger unbeaufsichtigt ruhen lässt, denn Nassakkus wollen auch gelegentlich bewegt werden, damit sich die Säure durchmischen und nichtleitende Beschichtungen auf den Platten wieder lösen können. Außerdem sollen zwischenzeitlich auch manchmal höhere Ströme fließen (beispielsweise E-Starter, Scheinwerfer, usw.




10. Langzeiterfahrungen, mit Erhaltungsladung

Mein einspuriger Fuhrpark besteht im wesentlichen aus Schönwetterfahrzeugen und die werden allgemein eher wenig bewegt, vor allem ruhen meine Motorräder seit Jahrzehnten mindestens zwischen mitte November und Anfang April des Folgejahres, in einer trockenen Garage. Nach meinen langjährigen Erfahrungen hielten deren Bleiakkus immer am längsten, wenn sie mit bescheidener Konstantspannung zwischen 13 bis max.13,4 Volt dauerhaft bei Laune gehalten und nie tief entladen wurden. Bis Ende der 80er Jahre war aber permanente Erhaltungsladung noch kein Thema, weil damals der Energieverbrauch von dauerhaft weitgehend leerlaufenden Netzladegeräten, noch ein erheblicher Kostenfaktor war. So haben früher auch zahlreichen Motorradbatterien wegen zu sorglosem Umgang, nach nur wenigen Saisonen das zeitliche gesegnet und mussten ersetzt werden. 

Die ersten persönlichen Erfahrungen mit AGM Akkus machte ich 1993 an meinem damals neu erworbenen Honda Helix CN250, wo das LCD Mäusekino durchschnittlich 2 mA Dauerstrom verbraucht. Weil ich damals vorübergehend eine Mietgarage ohne elektrische Energieversorgung hatte, zerstörte ich den 12 Volt 10Ah Erstausrüster Akku von Yuasa schon in der ersten langen Winterpause, weil ich in diesem Zusammenhang nicht an derart hohe Dauerentladeströme dachte und deshalb auch den Energiespeicher nicht vorsorglich abklemmte. Als ich 1994 endlich wieder eine Garage mit 230 Volt Netz für meine Motorräder hatte, versorgte ich den neuen und teuren AGM Akku von Yuasa dauerhaft mit 13,8 Volt Erhaltungsladespannung, weil ich Sulfatierung unbedingt vermeiden wollte. Zu Saisonbeginn 1998 stellte ich unerwartet einen Bruch von Zellenverbindern fest, weil ich damals die Ursache dafür wissen wollte, sägte ich den toten AGM Akku auf. Dieser litt trotz eher niedrigen Umgebungstemperaturen an derber Plattenkorrosion und war klinisch tot, obwohl in diesen 4 Jahren keine 5000 Kilometer mit dem Roller gefahren wurden. Dann erwarb ich einen kostengünstigen Naßakku, weil ich damals vom unverschämt hohen Aufpreis für AGM Akkus nicht wirklich überzeugt war.

Dieser hat an einem selbstgebauten sekundärgetakteten LM2576T Drosselwandler mit 13,7 Volt Erhaltungsladespannung bis Saisonende 2004 gehalten und versagte dann leider auch an einen unterbrochenem Plattenverbinder. Nach dem aufsägen stellte ich ebenfalls stark fortgeschrittene Plattenkorrosion fest. In diesem Zusammenhang rechnete ich die Energiekosten für die permanente Erhaltungsladung mit dem Drosselwandler und Ringkerntrafo durch, welche über diesen Zeitraum sogar einen zusätzlichen Kostenfaktor gegenüber einen zusätzlichen Billigakku darstellten.

Zu Saisonbeginn 2005 erwarb ich aus persönlichen Interesse erstmals einen billigen China AGM Akku für 27.- Euro von einem deutschen Online Webshop und rüstete ein handelsübliches 12 Volt 3 Ampere Tischnetzteil mit energiesparenden Green Mode PWM Controller, auf max.13,4 Volt Ausgangsspannung um. Später erhielt ich zahlreiche ähnliche ausgediente 12 Volt 5 Ampere Tischnetzteile, welche ich zur energiesparenden Erhaltungsladern umrüstete.


Mögliche leichte Oberflächensulfatierung wegen zu niedriger Erhaltungsladespannung bewertete ich im Vergleich zu zerstörerischer Plattenkorrosion, auf Dauer als das kleinere Übel und so vergingen allmählich 13 Jahre bis aktuell zum Juni 2018. Obwohl man damals über derartige China Billig AGM-Akkus in manchen Foren vernichtende Urteile las, startet dieser mittlerweile hochbetagte Energiespeicher, noch immer den 250 ccm 1 Zylinder Viertakter ausreichend flott durch. Ich warte schon gespannt ob dieser billige Chinese auch im Jahr 2019 noch brauchbar funktioniert, dann hätte er nämlich rekordverdächtige 14 Jahre durchgehalten. Weiters besitze ich noch einen baugleichen zweiten Honda Helix CN 250, welchem ich 2006 ebenfalls eine sehr kostengünstige AGM Batterie aus China spendierte. Die arbeitet mittlerweile auch schon seit 12 Jahren (dank permanenter Erhaltungsladung) noch immer problemlos und auch der Prüfstrom ist noch ausreichend hoch.

Bei dauerhafter Erhaltungsladung von intakten bis eher neuwertigen Bleiakkus (falls sie nicht zu kühl gelagert werden), kann man die Erhaltungsladespannung sogar problemlos bis zu 13Volt absenken. Das erhöht die mögliche Lebensdauer drastisch, weil so gut wie kein Energiedurchsatz mehr erfolgt. Wer viele Schönwetterfahrzeuge sein Eigen nennt und die Lebensdauer der selten benützen Bleiakkus drastisch verlängern will, kann auch einen geeigneten Erhaltungslader (6,5 bis 6,7 oder 13 bis 13,4 Volt) abwechselnd an die ruhenden Bleiakkus anschließen. Dann wandert der Erhaltungslader zum nächsten Akku,… bis man wieder beim ersten beginnt usw….!  Mit handelsüblichen Fertigprodukten sollte man immer deren tatsächliche Ausgangsspannung und auch die verursachten elektrischen Energiekosten im Auge behalten, weil dort auch heute noch öfter veraltete Technik mit schlechtem Wirkungsgrad produziert wird. Im Dauerbetrieb ist es nicht unerheblich ob der Erhaltungslader mit 3 Watt Wirkleistung und zu hoher Ausgangsspannung den Bleiakku langsam aber sicher zerfrisst, oder ihm mit max. 0,5 Watt Energieverbrauch und reduzierter Ausgangsspannung, ein überdurchschnittlich langes Leben ermöglicht. Auch ein Audi 80 TDI (ebenfalls Schönwetterfahrzeug welches vor über 20 Jahren das letzte mal Streusalz sah), startet dank Erhaltungsladung seit 2007 immer zuverlässig mit der gleichen Starterbatterie, wo an der Minusklemme noch das Jahr 2006 eingeprägt ist.    

Nützt man wie ich auch so gut wie jeden Schrottakku an Kraftfahrzeugen bis wirklich nichts mehr geht, dann sind max. 13,4 Volt permanente Erhaltungsladespannung erfahrungsgemäß eine gute Wahl. Damit liegt man auch bei uralten Bleibrocken mit fortgeschrittener Antimonvergiftung, noch deutlich unterhalb der Gasungsspannung und kann diese nicht selten noch mehrere Jahre erfolgreich nützen.



10.1 Abschließend noch Antworten auf Fragen und weitere technische Informationen, zu permanenter Erhaltungsladung!

Was ist der ideale Ladeerhaltungsstrom bzw. die richtige Ladeerhaltungsspannung bei einer vollgeladenen Starterbatterie, um Selbstentladung und Sulfatierung zu verhindern, oder rückgängig zu machen?

An einem wirklich neuen AGM-Bleiakku reichen dafür schon < 5 mA pro 100 Ah Nennkapazität als Erhaltungsladestrom, bei fortgeschrittener Alterung steigt an Nassakkus alleine der Gasungsstrom so hoch an, dass ein derartig geringer Strom nicht mehr reichen würde, die aktive Masse vollständig geladen zu halten. Deshalb brauchen wir Sicherheitsreserven, vor allem wenn auch die Temperatur etwas höher ist und mehrere Zellen in Reihe geschaltet sind. Die Zelle mit der höchsten Selbstentladerate (beispielsweise hochohmiger Plattenschluß wegen Abschlammung), muss auch nach Monaten noch sicher vollgeladen bleiben. Aus diesem Grund wäre es bei einem Verbund mit mehreren in Reihe geschalteten Zellen nicht wirklich sinnvoll, wenn man nur knapp über der natürlichen Leerlaufspannung von 2,1 Volt pro Zelle bleibt. Der nötige Erhaltungsladestrom stellt sich ohnehin automatisch ein, wenn eine typische Konstantspannung von max. 2,23 Volt pro Zelle angelegt wird.

In jedem Fall sollte mit Erhaltungsladen nur jene Energie ersetzt werden, die im Laufe einer längeren Stillstandszeit verloren geht. Es nützt nichts den Bleiakku dauerhaft mit 2,30 Volt oder noch höherer Zellenspannung zu kochen, der Zweck sollte sein, einen annähernd .vollgeladenen. Akku zu haben, wenn man sein Motorrad oder das hochwertige Cabrio mit unbekannten stillen Verbrauchern, nach längerer Stillstandszeit wieder problemlos benützen will. Schon in den 1970er Jahren wurde als Bereitschaftsladespannung ein Richtwert von 2,23 Volt pro Zelle, bzw. 13,38 Volt für 6 zellige 12 Volt Bleiakkus bei 20° Raumtemperatur empfohlen, damit solche Energiespeicher auf Volladung gehalten werden, bei gleichzeitig geringem Elektrolytverlust durch Wasserzersetzung. 


Zuverlässige Netzladegeräte sollten eher einfach aufgebaut sein und ohne Computerunterstützung auskommen, pseudointelligente Trümmer (Aldi&Co) bürgen nicht selten für ihr fragwürdiges Eigenleben und technisch veraltete Regeltechnik, mit stark überhöhten elektrischen Energieverbrauch. Erfahrungsgemäß leben Bleiakkus von so manchen nicht nachvollziehbaren angeblichen "Verhätschelungsprogrammen" nicht wirklich länger, als an konstanter Gleichspannung.


10.2 Ältere und vor allem kleine Steckernetzteile unter 20 Watt Nennleistung mit klassischen Blechtransformatoren, oder zahlreiche moderne Computerlader, verheizen häufig schon bis zu 3 Watt im Leerlauf und werden dabei auch mächtig warm. Derart sinnlose Energieverschwender sollte man sich nicht wirklich antun, aber früher war eine gute Wahl noch nicht so einfach wie heute.

Allerdings muss man energiesparende 12 Volt 5A Tischnetzgeräte von ursprünglich 12 Volt, auf ca.13,4 Volt Ausgangsspannung umrüsten, das erfordert aber häufig nur den Austausch eines Widerstandes, am Spannungsteiler vom Präzisions-Shuntregler. Es gibt mittlerweile zahlreiche Hersteller solcher Tischnetzteile mit vergleichbaren Features, bei einigen lässt sich der Umbau ganz einfach realisieren, weil sogar klassische bedrahtete Bauteile verwendet wurden. Dabei handelt es sich ebenfalls um einen energiesparenden Sperrwandler, mit hohem Wirkungsgrad. Um die Ausgangsspannung nach der Umrüstung  auch exakt zu bestimmen, soll man ein gutes Voltmeter verwenden, welches sich von billigen inländischen Baumarkt Trümmern deutlich abhebt , aber heute nicht unbedingt mehr kosten muss.

Bis zur Jahrtausendwende waren die meisten Schaltnetzteile nur bei Vollast einigermaßen energieeffizient, deren üppigen Verluste bei geringer Last zu reduzieren war damals noch nicht aktuell. Zum Glück setzten sich im neuen Jahrtausend endlich motivierte Techniker durch, welche auch bei einfachen Sperrwandler-Netzteilen versuchten, die letzten Milliwatt an sinnloser Verlustleistung so gut wie möglich zu beseitigen. Im wesentlichen hat die Energy-Star-Norm, (die Vorgaben der kalifornischen Energiekommission oder die EU-Standby-Verordnung für Unterhaltungselektronik, bei Energieverlusten unter geringer Last oder im Leerlaufbetrieb), nachhaltig ihre Weichen für eine positive Entwicklung gestellt. Das führte recht schnell zur Massenproduktion von sogenannten "grünen Controllern", gewissermaßen einem .Gehirn. für effiziente Stromversorgungen. Erfreulicherweise haben mittlerweile die meisten Hersteller von kompakten Schaltnetzteilen, schon auf die neue Generation von Green-Mode-Controllern umgerüstet. Bei geringer Last oder Leerlaufbetrieb, arbeiten solche Schaltregler in einen Burst-Modus. In der Aus-Phase arbeitet der Schaltregler im Ruhezustand, und die Leistungskomponenten schalten nicht mehr. Da in diesen Pausen keine elektrische Energie übertragen wird, sinkt auch die Ausgangsspannung geringfügig ab. Der Green-Mode-Schaltregler überwacht ständig die Ausgangsspannung und schaltet zur richtigen Zeit die Leistungskomponenten ein, um die Ausgangsspannung wieder anzuheben.Vermeidbare Leerlaufverluste treten überwiegend während des aktiven Zustandes vom Schaltregler auf, so dass ein zeitliches Ein-Aus-Verhältnis den Gesamtwirkungsgrad drastisch verbessern kann. Die typische Einschaltdauer beträgt dann etwa einige hundert Mikrosekunden und die Ausschaltdauer liegt dann bei sehr niedrigen Lasten im zweistelligen mS-Bereich. Mit diesem Kunstgriff kann man 2 bis 3 Watt sinnlose thermische Verlustleistung von herkömmlichen Schaltreglern, auf wenige zehntel Watt verringern. Ein eher unbedeutender Nebeneffekt des Burst-Teillast-Betriebs besteht darin, dass am Ausgang eine leicht pulsierende Spannungslage entsteht, welche aber für Ladezwecke kein Nachteil ist.
 
Obwohl diese großzügigen Tischnetzteile bis zu 60 Watt Spitzenleistung und knapp 40 Watt  Dauerleistung abgeben können, erreichen sie auch bei ganz kleinen Leistungen einen vielfach höheren thermischen Wirkungsgrad, wie wesentlich kleinere Netzteile nach konventioneller älterer Bauart. Diese modernen Schaltnetzteile müssen ja bestimmungsgemäß auch dauerhaft die Standby-Steuerelektronik von ausgeschalteten Flachbildschirmen mit elektrischer Energie versorgen und dürfen dabei heute zum Glück kaum noch messbare elektrische Energie verbraten, deshalb kann man sogar mit ruhigem Gewissen derart grob überdimensionierte Netzladegeräte für einen zarten 12 Volt 1Ah Bleiakku verwenden, ohne über möglichen erhöhten Energieverbrauch nachdenken zu müssen. Als positiver Nebeneffekt erhöht sich bei dieser leistungsarmen Betriebsart die mögliche Lebenserwartung derartiger Tischnetzteile enorm, weil sie im Dauerbetrieb beinahe kalt bleiben. Diese Zweckentfremdung war von unserer lieben Industrie (welche eher für kurzlebige Wegwerfprodukte bürgt) nicht in dieser Form vorgesehen, denn Bestimmungsgemäß sollten diese armen Netzteile an 19 bis 24" LCD-Bildschirmen bei maximal aufgedrehter Hintergrundbeleuchtung dauerhaft heiße 40-60 Watt abgeben, damit sie kurze Zeit nach Ablauf der Garantie, als unbrauchbarer Sondermüll für immer ausgeschwitzt hätten. Gibt es beispielsweise in Tiefgaragen nur elektrische Energie wenn die Deckenbeleuchtung eingeschaltet ist, muss man eine Schottkydiode vorschalten, damit kein Rückstrom zum Erhaltungslader fließt und sich möglicherweise die eingeladene Energie wieder langsam in Richtung Erhaltungslader entlädt. Wer mehrere Schönwetterfahrzeuge sein Eigen nennt, der schaltet die Akkus mit verpolungssicheren Steckverbindungen parallel und in jede Plus Leitung eine eigene Lampe als Schutzwiderstandvor, dabei würde für kleinere Bleiakkus auch eine 12 Volt 5 Watt Lampe reichen, die Grenzen sind fließend. Will ein Sammler und Gelegenheitsfahrer beispielsweise bis zu 16 Bleiakkus gleichzeitig dauerhaft erhaltend laden, wären zwei Netzladegeräte vorteilhaft, denn es könnte über die Jahre möglicherweise eines von beiden unbemerkt ausfallen?


Wer diese Hinweise im wesentlichen beachtet, wird künftig kaum noch mit unerwartete Problemen an Bleiakkus kämpfen müssen. Meiner Meinung ist es immer sehr lästig, wenn man wegen eines defekten Energiespeichers, auf spontane Ausfahrten verzichten muss!






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