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Akkupower statt langer Leitung

Akku Gerete sind im VortelAkku-Werkzeuge werden immer leistungsfähiger und machen inzwischen sogar Netzgeräten Konkurrenz. Worauf man beim Kauf und beim Einsatz netzunabhängiger Geräte achten sollte.

Akkutechnik entscheidet über Leistung. Akkumulatoren (kurz: Akkus) sind wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie. Sie bestehen aus mehreren in Reihe geschalteten einzelnen Zellen und bestimmen im Wesentlichen die Leistungsfähigkeit von Akkuwerkzeugen. Zu den wichtigsten Parametern zählt die in Volt (V) gemessene Spannung des Akkus, die – je nachdem wie viele Zellen hintereinander geschaltet werden – zwischen 2,4 und 36 Volt liegt. Ein weiteres wichtiges Leistungskriterium ist die Kapazität – quasi das Speichervermögen des Akkus. Sie wird in Amperestunden (Ah) angegeben und definiert, wie viel Strom, gemessen in Ampere (A), der Akku pro Stunde liefern kann. Aktuell sind das 1 bis 6 Ah und mehr.

Wie groß die im Akku gespeicherte Energiemenge ist, gibt schließlich die dritte wichtige Kenngröße an: Multipliziert man die Akku-Spannung (Volt, V) und -Kapazität (Amperestunden, Ah) miteinander, erhält man die Einheit Wattstunde (Wh). Sie definiert die elektrische Energie, die ein Akku pro Stunde liefert. Mit Hilfe dieser wichtigen Kenngröße lassen sich Akkus unterschiedlicher Spannung und Kapazität miteinander vergleichen. Neben dem Zusammenspiel von Motor, Getriebe und Elektronik, ist sie ein entscheidendes Kriterium für die Leistung eines Akku-Werkzeugs.

Je nachdem, aus welchen Materialien die Akku-Elektroden bestehen, unterscheidet man zwischen Nickel-Cadmium- (NiCd), Nickel-Metallhydrid  (NiMH) und den Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion). Die heute kaum noch verbauten NiCd-Akkus sind robust und preiswert, haben aber den Nachteil, dass ihre Energiedichte, gemessen in Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg), relativ gering ist. Das macht sie voluminös und schwer. Außerdem neigen sie, wie alle Ni-Akkus (NiCd, NiMH), zur Selbstentladung und zumindest zu einem temporären Kapazitätsverlust (Memory-Effekt), wenn sie wiederholt nur teilentladen bzw. teilgeladen werden. Auch deshalb spielen Ni-Akkus im professionellen Handwerkerbereich praktisch keine Rolle mehr. Auf breiter Linie durchgesetzt hat sich aus ökologischen, aber auch praktischen Gründen die Lithium-Ionen-Technologie (kurz:
Li-Ion). Li-Ion-Akkus verfügen über eine hohe Energiedichte, eine sehr geringe Selbstentladung und keinen Memory-Effekt. In der Praxis bedeutet das: Leichtere, kompaktere Geräte bei hoher Voltzahl mit wenigeren, durch einen Akkuwechsel bedingten Zwangspausen, eine problemlosere Handhabung sowie eine längere Lebensdauer. Der Akku entlädt sich kaum selbst und kann im Gegensatz zu Ni-Akkus in jedem Ladezustand nachgeladen werden, ohne seine Leistungsfähigkeit einzubüßen.

Akku-Knigge: Ladung und Betrieb… Trotz ihrer robusten Eigenschaften, sollte man auch bei Li-Ion-Akkus auf einige Besonderheiten beim Laden, Betreiben und Lagern beachten. Die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Akkus sind nämlich weitgehend davon abhängig, wie sie behandelt werden. Aufgeladen werden Li-Ion-Akkus-Akkus mit speziellen Ladegeräten. Bei einfachen Ladegeräten mit konstanten Ladeströmen kann sich der Ladevorgang über mehrere Stunden hinziehen. Billige Lader schalten den Ladevorgang außerdem nicht oder zu spät ab, was die Akku-Lebensdauer verkürzen kann. Hochwertige, elektronisch gesteuerte Schnellladegeräte, die kontinuierlich den Ladezustand, die Akkuspannung und die Temperaturentwicklung überwachen und den Ladestrom entsprechend steuern, schonen die Akkus und ermöglichen kurze Ladezeiten (30 Minuten und weniger).

Ladegeräte mit Abschaltautomatik verhindern eine Überladung und wechseln zudem nach dem Ladevorgang in einen „Erhaltungsmodus“, um den Akku-Ladestand konstant bei 100 Prozent zu halten. Außerdem wird sichergestellt, dass sich der Akku nicht über das Ladegerät entladen kann. Während des Betriebs geben Akkus die gespeicherte elektrische Energie langsam ab. Dabei muss man die so genannte Tiefentladung sowie die Betriebstemperatur beachten. Insbesondere muss man darauf achten, dass es zu keiner Tiefentladung kommt, d. h. ein bestimmter Spannungswert nicht unterschritten wird, weil es sonst zu irreparablen Akkuschäden kommen kann. Als Faustregel gilt: Sobald der Motor im Leerlauf an Drehzahl verliert, sollte der Akku an die Steckdose. Hochwertige Akkuwerkzeuge beugen einer Tiefentladung mit einer Schutzschaltung vor.

Doch selbst wenn Akkus nicht benutzt werden, geht die darin gespeicherte Energie aufgrund elektrochemischer Vorgänge allmählich verloren. Wie schnell, hängt zum einen vom Akkutyp, zum anderen von der Umgebungstemperatur ab. Je höher die Temperatur, desto schneller die Selbstentladung – und umgekehrt. Während sich beispielsweise die technisch überholten Ni-Akkus mit etwa 1 Prozent/Tag relativ schnell selbst entladen, ist bei Li-Ion-Akkus nur mit einer etwa zweiprozentigen Selbstentladung pro Monat zu rechnen. Das ist in der Praxis ein entscheidender Vorteil, denn was nützt ein Akkuwerkzeug, das genau dann entladen ist, wenn man es gerade dringend braucht? Li-Ion-Akkus arbeiten nur in einem Temperaturbereich zwischen etwa -15 und +50 Grad Celsius einwandfrei. Ist der Akku kälter, weil er etwa über Nacht im Fahrzeug lag, sollte er vorgewärmt werden – insbesondere, wenn der Akku geladen werden muss. Bei hoher Belastung wird der Akku schnell heiß. Kommen hohe Außentemperaturen hinzu, kann der Akku schnell die obere Leistungsgrenze von 50 Grad Celsius überschreiten. Manche Akkus schalten sich zum Selbstschutz ab einer bestimmten Temperatur (z. B. 80 Grad Celsius) einfach ab.

Kabellose Power ohne lange Leitung bieten immer leistungsstaerkere Akku Werkzeuge smalDer Preis, den man für mehr Bewegungsfreiheit beim Arbeiten zahlen muss, ist die schlechtere ökonomische und ökologische Bilanz. Hier schneiden Akkuwerkzeuge gegenüber Netzgeräten schlechter ab. Beim Aufladen und Entladen von Akkumulatoren wird nämlich Wärme freigesetzt, wodurch ein Teil der zum Aufladen aufgewandten Energie verloren geht. Das Verhältnis der verwendbaren zu der beim Laden aufzuwendenden Energie wird als Ladewirkungsgrad bezeichnet. Er liegt bei Li-Ion-Werkzeugen bei etwa 90 Prozent, das heißt 10 Prozent der Ladeenergie gehen ungenutzt als Abwärme verloren. Eine Berührung der Akku-Pole stellt aufgrund niedriger Betriebsspannungen übrigens keine Gefahr dar. Allerdings können durch Verschmutzung, Beschädigung oder Oxidation der elektrischen Kontakte bedingte Übergangsverluste zu einer unzulässigen Erwärmung, Kurzschlüsse sogar zu einer Explosion des Akkus führen. Bei höherwertigen Geräten sind mechanische Kurzschlüsse und Explosionen durch verdeckte Kontaktplatten und Sicherheitsventile jedoch praktisch ausgeschlossen.

Lagerung und Entsorgung. Werden Akkus über längere Zeit nicht benutzt, sollte man sie vom Werkzeug oder Ladegerät trennen, kühl, trocken und vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt lagern. Feuchtigkeit und Nässe sollte man am Lagerungsort der Akku-Geräte meiden, denn Kriechströme können zur Selbstentladung führen und Korrosion an den Kontakten verursachen. Bei längerer Lagerung sollte man Li-Ion-Akkus zu 30 bis 40 bis 60 Prozent aufladen – so sind sie bei optimalen 5 bis 15 Grad Celsius über Monate problemlos lagerfähig. Empfehlenswert ist allerdings ein Nachladen nach etwa sechs Monaten. Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Akkus sind generell dann am höchsten, wenn der Akku regelmäßig benutzt wird. Wie lange ein Akku hält, sprich: wie viele Lade- und Entladezyklen möglich sind, hängt von mehreren Faktoren ab – unter anderem der systembedingten Alterung und natürlich der sachgerechten Behandlung durch den Nutzer. Während theoretisch bis zu mehreren 1.000 Zyklen möglich sind, werden in der Handwerker-Praxis meist geringere Zyklen erreicht, so dass ein Akku nach vier bis fünf Jahren „verbraucht“ sein kann.

Keinesfalls vergessen sollte man den Umweltaspekt: Vor allem die in manchen Bereichen (Unterhaltungselektronik, Telekommunikation etc.) inzwischen verbotenen NiCd-Akkus müssen kontrolliert recycelt werden, weil sie relativ große Mengen des hochgiftigen Schwermetalls Cadmium enthalten. Aber auch alle anderen Akkus dürfen keinesfalls im Müll landen. Sie müssen gemäß österreichischer Batterienverordnung Herstellern und Händlern zurückgegeben werden, die zur Rücknahme und fachgerechten Wiederverwertung oder Beseitigung gesetzlich verpflichtet sind.

Fazit: Einsatzprofil entscheidet über Gerätewahl. Für die verschiedenen Einsatzprofile offeriert der Markt vier Volt-Klassen: 10,8 und 12 V-Geräte sind dann sinnvoll, wenn es auf ein geringes Gewicht und kompakte Abmessungen ankommt. Das größte Sortiment an Profigeräten findet man in der 14,4 und 18 V-Klasse. Diese Geräte sind auch für den professionellen Einsatz leistungsfähig genug. An der Leistungsspitze stehen 36 V-Geräte, die teilweise über zusätzliche externe Akkupacks verfügen, die als Rucksack oder um den Gürtel geschnallt getragen werden. Sie bieten sowohl Kraft als auch Ausdauer und müssen auch den Vergleich mit Netzgeräten nicht scheuen. An ihre Leistungsgrenzen geraten Akkugeräte, wenn viel Leistung und ein hohes Drehmoment im Dauerbetrieb abverlangt werden.

Die wichtigste Frage bei der Kaufentscheidung lautet: Für welche Anwendungen wird das Akku-Gerät benötigt? Geräte mit hoher Voltzahl und hohem Drehmoment sind gefordert, wenn man beispielsweise häufig Äste mit großem Durchmesser sägt. Akku-Geräte mit hoher Kapazität werden gebraucht, wenn man mit einer Akkuladung möglichst viele kleinere Äste absägen muss. Wer also ein Akku-Werkzeug kauft, sollte vorher überlegen, ob Kraft oder Ausdauer gefragt sind. Wichtig sind aber auch praktische Aspekte, wie die Ladedauer oder die Austauschbarkeit von Akkus innerhalb einer Baureihe, wenn mehrere Akkuwerkzeuge im Einsatz sind.

TIPPS ZUR WARTUNG DER AKKUS

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