9 Branchen, die auf Bleibatterien und Fahrzeuganwendungen angewiesen sind

Bleibatterien spielen in allen elektrischen Anwendungen eine wichtige Rolle.

Lithium-Ionen-Batteriensind weltweit zum Favoriten für die Energiespeicherung geworden, da sie die Vorteile von geringem Gewicht, hoher Leistung und langer Lebensdauer bieten. Damit sind sie eine Hauptquelle für mobile Anwendungen wie Elektrofahrzeuge, Unterhaltungselektronik, Mobiltelefone sowie batteriebetriebene Elektrowerkzeuge. Traditionelle Bleibatterien (die nach und nach durch Lithium-Ionen-Batterien ersetzt werden) verzeichnen jedoch weiterhin einen Wachstumstrend: Statistisch gesehen werden sie im Jahr 2026 voraussichtlich 59,7 Milliarden Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 5,2 % entspricht.

Bleiakkumulatoren werden seit über 160 Jahren in verschiedenen Anwendungen eingesetzt und sind nach wie vor die am häufigsten verwendete wiederaufladbare elektrochemische Batterie für kleine bis mittelgroße Energiespeicheranwendungen. Bleiakkumulatoren sind sicher, kostengünstig, leicht wiederaufladbar und recycelbar. Der Akku besteht aus zwei Elektroden, die in einen Schwefelsäureelektrolyt eingetaucht sind. Die positive Elektrode besteht aus metallischem Bleioxid, während die negative Elektrode aus metallischem Blei besteht.

Bleibatterien werden in zwei Typen unterteilt: geflutete Bleibatterien und wartungsfreie ventilgeregelte Bleibatterien (VRLA). Geflutete Bleibatterien sind relativ kostengünstig, erfordern jedoch im Vergleich zu wartungsfreien VRLA-Batterien viel Wartung und Belüftung. AGM-Batterien sind eine Art VRLA-Batterie mit einem Glasfaserseparator, der Schwefelsäureelektrolyt enthält und in jeder Position und ohne das Risiko eines Elektrolytaustritts betrieben werden kann, selbst wenn dieBatterieDas Gehäuse ist durchstochen.

Bleibatterien werden am häufigsten in Start-Stopp-Systemen in Kraftfahrzeugen verwendet, da sie kostengünstig sind, für kurze Zeit hohe Ströme erzeugen können und von Wechselstromgeneratoren im Fahrzeug geladen werden können. Für andere Anwendungen sind Bleibatterien mit einigen Herausforderungen verbunden, darunter eine relativ geringe Zyklenlebensdauer und eine geringe Energiedichte aufgrund ihres hohen Gewichts (aus Blei).

Obwohl Bleibatterien bereits seit über 100 Jahren auf dem Markt sind, spielen sie auch im 21. Jahrhundert noch eine wichtige Rolle, insbesondere in industriellen Umgebungen. Wir haben 9 Anwendungsgebiete für Bleibatterien zusammengestellt, die Sie vielleicht überraschen werden.

Bleibatterie zum Starten von Fahrzeugen (SLI)

Bleibatterien werden hauptsächlich zum Starten von Fahrzeugen verwendet. Diese Anwendung wird als Starten, Beleuchten und Zünden (SLI) bezeichnet. Bleibatterien können hohe Ströme erzeugen, die zum Starten eines kalten Verbrennungsmotors (ICE) erforderlich sind.

Eine 12-V-Bleibatterie kann das Starten des Fahrzeugs, die Beleuchtung, die Zähleranzeige, das Radio, die Kaltluftregelung usw. mit Strom versorgen. Die Entwicklung des elektrischen Transports kann letztendlich zu einer Reduzierung der Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor führen. Die Produktion von kostengünstigen Benzin- und Dieselfahrzeugen in Indien und Asien wird jedoch einen hohen Bedarf an SLI-Bleibatterien aufrechterhalten.Batterienin den kommenden Jahrzehnten.

Blei-Säure-Batterien können mit Wechselstromgeneratoren im Fahrzeug und einigen elektronischen Geräten aufgeladen werden, wohingegen Lithium-Ionen-Batterien während des Ladevorgangs durch hochentwickelte Elektronik sorgfältig überwacht werden müssen, um ein thermisches Durchgehen aufgrund von Überladung zu vermeiden.

Es gibt immer noch eine große Menge an SLI-Bleibatterien, die nicht recycelt werden, und das in den Batterien enthaltene Bleimetall verursacht Umweltverschmutzung. Daher hat die Regierung zahlreiche regulatorische Richtlinien und Steueranreize erlassen, um das Recycling von Bleibatterien zu fördern. Die Recyclingrate liegt bei bis zu 95 %, was ein weiterer entscheidender Faktor für die dauerhafte Verwendung von Bleibatterien ist.

Bleibatterie für Gabelstapler

Batteriebetriebene Gabelstapler haben die mit Erdgas betriebenen Gabelstapler weitgehend ersetzt. Sie können elektrische Gabelstapler in Gebäuden oder geschlossenen Räumen fahren, ohne Angst vor der Ansammlung von giftigen Dämpfen und Kohlenmonoxid haben zu müssen, das für die menschliche Gesundheit schädlich ist.

Der Gabelstapler ist ein mobiles Gerät, bei dem das Gewicht der Bleibatterien hilfreich ist. Die Bleibatterie wird normalerweise in einer niedrigeren Position platziert, um das Gleichgewicht zu verbessern, insbesondere wenn der Gabelstapler Produkte in einer höheren Position platzieren muss. Beim Ersetzen von Bleibatterien durch leichtere Batterien (z. B. Lithium-Ionen-Batterien) kann eine Ballastierung des Gabelstaplers erforderlich sein, um einen sicheren Betrieb aufrechtzuerhalten.

Für Gabelstapler, die einen bedeutenden Teil der Materialtransportbranche ausmachen, sind Produktivität und niedrige Kosten wichtige Überlegungen. Aus diesem Grund werden Bleibatterien bei Gabelstapleranwendungen auch weiterhin die führende Rolle spielen.

Notstromversorgung für Rechenzentrum

Internetgiganten wie Amazon, Facebook und Google sind alle auf Datensysteme angewiesen, um am Laufen zu bleiben. Bei einem plötzlichen Stromausfall oder einer kurzen Unterbrechung der Stromversorgung wird das unterbrechungsfreie Stromversorgungssystem (USV) aktiviert, um die Online-Verbindung der Rechenzentren aufrechtzuerhalten. Wiederaufladbare Akkus dienen jederzeit als Notstromversorgung.

Aufgrund der Vorteile niedriger Kosten und geringer technischer Anforderungen zum Laden sind Bleibatterien traditionell die erste Wahl für ein Langzeit-Standby-System. Das Gewicht der Bleibatterie ist bei dieser Anwendung kein entscheidender Faktor mehr, da sich die Batterie während ihrer gesamten Lebensdauer immer in einem statischen Zustand befindet.

Lithium-Ionen-Batterien ersetzen in bestimmten Anwendungen von Rechenzentren bereits Bleibatterien. Neben ihrer längeren Lebensdauer (Li-Ionen-Batterien haben eine Lebensdauer von etwa 1.000 Zyklen im Vergleich zu 300 bis 400 Zyklen bei Bleibatterien) können Lithium-Ionen-Batterien auf kleinerem Raum die gleiche Energiemenge speichern wie Bleibatterien, was ein wichtiger Gesichtspunkt sein wird, wenn die belegte Fläche eines Rechenzentrums teuer ist. Bleibatterien werden jedoch nicht so schnell verschwinden, da sie immer noch einen kostengünstigen Vorteil bieten.

Signalturm/5G-Dienst

Mobiltelefone sind im modernen Leben zu einem unverzichtbaren Gerät geworden. Bei einem Stromausfall sollte der Signalturm über eine Notstromversorgung für den normalen Betrieb des Mobiltelefons verfügen. Die Notstromversorgung erfolgt in Form von Notstrombatterien und manchmal einem Hilfsstromgenerator, der den Telefondienst mehrere Stunden lang aufrechterhalten kann, selbst wenn das Stromnetz ausfällt.

Aufgrund ihrer relativ geringen Kosten und des geringen Wartungsaufwands sind Bleibatterien die bevorzugte Wahl für die Notstromversorgung von Signaltürmen.

5G-Dienste sind auf Innovationen in verschiedenen Bereichen spezialisiert, von der Telemedizin bis hin zu selbstfahrenden Autos. Der Strombedarf wird wahrscheinlich steigen. Im Vergleich zu Bleibatterien können kleine Lithium-Ionen-Batterien auf derselben Fläche mehr Strom liefern. Der Ausbau der Telekommunikationsbranche in den USA, Brasilien, Indien und Hongkong erfordert unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme. Es bleibt abzuwarten, ob Lithium-Ionen-Batterien in diesen Anwendungen Bleibatterien ersetzen werden.

Speicherung erneuerbarer Energien

Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien verzeichnen in Amerika den schnellsten Zuwachs. Intermittierende erneuerbare Energien wie Windenergie und Solarenergie werden in Energiespeichersystemen gespeichert und bei Bedarf freigegeben.

Kostengünstige Bleiakkumulatoren spielen wieder eine Rolle, da elektrochemische Batterien zu einer beliebten Option für die Speicherung erneuerbarer Energie für den privaten und industriellen Einsatz geworden sind. Bleiakkumulatoren werden häufig in netzunabhängigen Anwendungen wie unabhängigen Mikronetzen eingesetzt, insbesondere dort, wo die Anschaffungskosten ein Hindernis darstellen können.

Dieselbetriebene Atom-U-Boote

Wenn Sie einige Filme über dieselbetriebene U-Boote aus dem Zweiten Weltkrieg gesehen haben, wissen Sie, wie wichtig Batterien für diese waren. In einem Hollywood-Film ist die Fähigkeit eines U-Bootes, unter Wasser zu operieren und an die Oberfläche zurückzukehren, vor allem einer großen Anzahl von Bleibatterien zu verdanken, die die ständige Aufmerksamkeit fast der gesamten Besatzung erfordern.

Die US-U-Boot-Flotte wuchs und vergrößerte sich während des Zweiten Weltkriegs. 263 U-Boote führten Kriegspatrouillen durch. Das US-U-Boot verfügt über zwei Batterien, von denen eine aus 126 Blei-Säure-Batterien besteht. Das Aufladen kann an der Wasseroberfläche oder über einen Dieselmotor erfolgen, der unter Wasser über ein Ventilatorsystem atmet.

Die routinemäßige Wartung bestand darin, die Batterien mit destilliertem Wasser aus einem großen Tank in der Nähe des Batterieraums aufzufüllen. Wie bei früheren U-Booten wurden die Batterien in einer tieferen Position platziert, um die Stabilität des U-Bootes aufrechtzuerhalten.

1954 änderte sich mit dem Stapellauf der nuklearbetriebenen USS Nautilus für die U-Boote alles. Mit Dampfturbinen und viel Elektrizität zur Reinigung von Wasser und Luft können Atom-U-Boote monatelang unter Wasser bleiben und große Entfernungen mit hoher Geschwindigkeit zurücklegen. Interessanterweise sind die Atom-U-Boote immer noch mit Bleiakkumulatoren ausgestattet, um im Falle von Problemen mit Kernreaktoren und Generatoren den Betrieb aufrechtzuerhalten und an die Wasseroberfläche zurückzukehren.

Die Verwendung von Hochleistungs-Bleibatterien sorgt nicht nur für Notstromversorgung für Atom-U-Boote, sondern auch für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts. Dies liegt daran, dass die Luft im Inneren des U-Boots für Auftrieb sorgt und die große Menge an Blei in den Bleibatterien hilft, das U-Boot während eines Tauchgangs unter Wasser zu ziehen. Es können auch leichtere Batterien verwendet werden, aber U-Boote benötigen möglicherweise trotzdem Bleiballast, um ihren neutralen Auftrieb unter Wasser aufrechtzuerhalten.

Notstromversorgung für Krankenhäuser

Krankenhäuser sind komplexe Infrastrukturen, die eine konstante, stabile und zuverlässige Stromversorgung erfordern. Jeder kurze Stromausfall kann zum Verlust von Patientendaten und zur Störung von Rettungsgeräten, Überwachung, Notbeleuchtung, Notausgangsschildern und Sicherheitssystemen führen.

Die meisten Krankenhäuser verfügen über ein Batterie-Backup-System für kurzfristige Stromausfälle und ein Generatorsystem für längere Stromausfälle. Es kann 10 Minuten oder länger dauern, einen Stromausfall zu beheben und die Notstromversorgung wiederherzustellen.

Krankenhaus-Notbatterien befinden sich die meiste Zeit im Standby-Status. Bei einem Stromausfall muss sich das USV-System schnell mit hohem Strom entladen, bis der Generator ordnungsgemäß laufen kann. Wenn die Stromversorgung wiederhergestellt ist, lädt das unterbrechungsfreie Stromversorgungssystem die Batterie weiter auf und wechselt dann in eine weitere Standby-Periode. Obwohl USV-Batterien nicht oft verwendet werden, sind diese Batterien normalerweise schnell und solide, was sie gut für die Stromversorgung von Krankenhäusern geeignet macht.

Anforderungen zur Netzspitzenverschiebung

Das Netz muss über starke Erzeugungskapazitäten verfügen, um in Spitzenzeiten zuverlässigen und stabilen Strom zu liefern. In der Vergangenheit wurde die Spitzennachfrage in der Regel durch teurere Generatoren gedeckt, die heute durch Batteriespeichersysteme abgedeckt werden.

Bleibatterien haben niedrige Anschaffungskosten, was sie bei Spitzenlasten attraktiv macht. Allerdings schränken ihre kurze Lebensdauer und die Unfähigkeit, über längere Zeiträume ungeladen oder tief entladen zu bleiben, ihre Verwendung in Stromversorgungssystemen im Versorgungsmaßstab ein. Bleibatterien sind für einige Netzdienste besser geeignet, die häufige Regulierung sowie geringes Laden und Entladen erfordern.

Im Jahr 2012 entwickelte East Penn Manufacturing eine 3-MW-Superbatterie, die über ein Blei-Säure-Batterie-Hybridsystem Frequenzregulierung und Bedarfsmanagement bereitstellen kann. Wenn das Energiespeichersystem keine zusätzlichen Dienste für das Netz bereitstellt, kann es Bedarfsmanagementdienste für das lokale Versorgungsunternehmen bereitstellen.

Bleibatterien für Elektrofahrzeuge

Lithium-Ionen-Batterien sind die erste Wahl bei Antriebsbatterien für Antriebsmotoren von Elektrofahrzeugen (EV), aber viele verwenden weiterhin Blei-Säure-Batterien für die Stromversorgung von Systemen wie Mikroprozessoren von Startersystemen, Beleuchtung, Radios und Unterhaltungsgeräten. Niederspannungs-Blei-Säure-Batterien werden normalerweise mit einem DC-DC-Wandler geladen, der die hohe Spannung (300-600 V) des Lithium-Ionen-Batteriepakets in eine niedrige Spannung (12 V) umwandelt, die die Ladung der Blei-Säure-Batterie aufrechterhält.

Kosten und einfache Handhabung sind die Hauptgründe für den Einsatz von Bleibatterien in Zubehöranwendungen für Elektrofahrzeuge. Bleibatterien sind schwer, doch mit der Zeit werden in Elektrofahrzeugen zunehmend leichtere 12-V-Hilfsbatterien aus Lithium-Ionen-Akkus oder gar keine Hilfsbatterien verwendet, sondern die Niederspannungsschaltkreise der Bleibatterien werden direkt über einen DC-DC-Wandler mit Strom versorgt.