USV-Know-how: Akkus für unterbrechungsfreie Stromversorgungen

Wer schon einmal eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, kurz USV, in den Händen gehalten hat, wird sich an eine maßgebliche Eigenschaft erinnern: das Gewicht. Bei kleineren Anlagen bis etwa 3 kVA sind die Akkus in der Regel mit im Gehäuse verbaut. Und weil nach wie vor Bleiakkus als wichtigste Technik zum Einsatz kommt, ist das resultierende Gewicht beachtlich.

Die meisten Kunden kennen die Akkus in der USV nur als Kostenfaktor beim Wechsel, der meist nach drei oder fünf Jahren fällig ist. Neue Akkutechniken liefern einen wichtigen Beitrag, damit die Akkus möglichst lange ihre Speicherkapazität behalten und die Wechselzyklen anwachsen. Umgebungsbedingungen, die Ladetechnik, Art der Lagerung und Wartungsintervalle üben jedoch einen starken Einfluss auf die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit von Akkus aus.

Auch wenn eine aktuelle USV mit jeder Menge Computertechnik voll gestopft ist, die Batterietechnik scheint aus der Steinzeit zu stammen. Das Prinzip des Bleiakkus ist seit über 200 Jahren bekannt, 1801 unternahm der Physiker Johann Wilhelm Ritter die ersten Versuche mit auf Blei, Kupfer, Zinn oder Zink basierenden Akkumulatoren.

1854 stellte der deutsche Arzt Josef Sinsteden zwei Bleiplatten in ein Gefäß mit verdünnter Schwefelsäure. Durch ständiges Laden und Entladen entstand daraus ein Bleiakkumulator, der bereits eine nennenswerte Kapazität besaß. Die ablaufenden chemischen Reaktionen entsprachen den heute üblichen Vorgängen in Bleiakkus und werden später noch genauer erläutert.

15 Jahre später verbesserte der Franzose Gaston Planté die Anordnung der Bleiplatten, an der sich bis heute nicht allzu viel geändert hat. Allerdings war der Weg zum industriell einsetzbaren Akku noch weit. Die Elektroden der Planté-Batterie bestanden wie bei Sinsteden aus Bleiblechen, die durch wiederholte Lade- und Entladevorgänge zu Anode und Kathode formiert wurden.

Um 1881 entwickelten A. C. Faure und E. Volckmar unabhängig voneinander pastierte Gitterplatten, die mit Bleipulver und Schwefelpaste bestrichen waren. Damit hatte der Akku schon nach der ersten Ladung eine hohe Kapazität. Kurz danach entwickelte Henri Tudor um 1886 den ersten technisch einsetzbaren Bleiakkumulator.