1 Einführung Aufbau und Funktion verschiedener Batterietypen 20

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Aufgaben der gesicherten Stromversorgung bzw. Notstromversorgung Anwendung der Batterie in gesicherten Strombzw. Notstromversorgungs-Anlagen USV-Anlagen (unterbrechungsfreie-strom-versorgung) Gleichstromversorgung Pufferbetrieb mit unterschiedlichem Lastverlauf 19 2 Aufbau und Funktion verschiedener Batterietypen Blei-Batterien Wirkungsweise einer Blei-Batterie Aufbau einer Blei-Batterie Geschlossene Batterien Einfacher Verschlussdeckel Labyrinth-Stopfen Keramik-Trichterstopfen Rekombinationsstopfen Verschlossene Batterien Rekombination Überdruck-Entlastung Eigenschaften und Typen von verschlossenen Batterien Allgemeine Merkmale der Batterie Hinweise zum Ausfall einer Batterie Konstruktiver Aufbau verschiedener Blei-Batterien Batterien mit positiver und negativer Gitterplatte (OGI) Ortsfeste Großoberflächenplatten-Batterien (GroE) Ortsfeste Panzerplatten-Batterien (OPzS) Ortsfeste Röhrchenplatten-Batterien (OCSM) Aus der Herstellung resultierende Merkmale der Batterie Separatoren Abschlussleiste an negativer Platte

2 Eigenschaften aufgrund des Herstellungsverfahrens Nickel-Cadmium-(NiCd)-Batterien Taschenplatten-Konstruktion Sinterplatten-Technologie Funktionsweise der NiCd-Batterien Ladung von NiCd-Batterien Eigenschaften von NiCd-Batterien Lithium-Ionen-(Li-Ion)-Batterien Funktion und Aufbau Eigenschaften verschiedener Li-Ion-Batterietypen Ladung, Entladung, Lagerung Sicherer Umgang mit Li-Ion-Batterien Anwendungsfälle verschiedener Batterietypen Kraftwerke und industrielle Anlagen Kerntechnische Anwendungen und Erdbebensicherheit USV-Anlagen für den Notfallbetrieb Photovoltaik Einsatz unterschiedlicher elektrochemischer Energiespeicher 66 3 Temperatur und Ladung Auswirkungen der Umgebungstemperatur auf die Batterie Temperaturabhängiger Innenwiderstand Batterieladung Erstbefüllung Batterie-Ladeverfahren /-Kennlinie (Konstantstrom-Ladung nach DIN 41776) U-Kennlinie (Konstantspannungs-Ladung) /C-Kennlinie (nach DIN 41773) W-Kennlinie (Widerstands-Kennlinie nach DIN 41774) Delta-L/-Ladung Impulsstrom-Ladung/Reflex-Ladung Überlagerte Wechselspannung Qualitativer Ladungsverlauf in Abhängigkeit der Entladetiefe Selbstentladung von Batterien Bestimmung des Ladezustandes einer Batterie 8

3 durch Messen der Leerlauf-Klemmenspannung Säure-Schichtung 82 4 Anforderungen an Batterieräume Belüftung von Batterieräumen Belüftung von Batterieräumen nach DIN EN (VDE ) Berechnung der erforderlichen Belüftung Nahbereich der Batterie nach DIN EN (VDE ) Anhang B Aufstellung von Batterien Aufstellung und Belüftung einer verschlossenen Batterie bei Schrankeinbau Erdbebensicherheit Bodenbeschaffenheit und elektrische Anforderungen an elektrische Betriebs-/Batterieräume Bodenbeständigkeit Bodenleitfähigkeit Sicherheitsschuhe, Handschuhe und Kleidung Isolationswiderstand zu Spannung führenden Teilen Erdung Berührungsschutz Kennzeichnung elektrischer Betriebsräume/Batterieräume CE-Konformitätsbescheinigung Weitere Hinweise Vorschriften und Normen Sicherer Umgang mit Batterien Gesundheitsrisiko Gefährdung durch Blei- bzw. NiCd-Batterien Inverkehrbringen und Entsorgen von Blei-/NiCd-Batterien (BattG) Lebenszykluskosten (Life-Cycle-Cost) 121 9

4 7 Alternativen zur stationären Batterie Brennstoffzellen Supercaps Schwungradgeneratoren Diesel-Generator en NiMH-Batterien Natrium-Schwefel-Batterien Zusammenfassung zum Kapitel Für jede Anwendung die richtige Batterie Beispiel Photovoltaik-Anlage Veranschaulichendes Funktionsprinzip Aufbau einer Photovoltaik-Anlage Anforderungen an Batterien für Photovoltaik-Anlagen Zyklenbelastung einer PV-Batterie Blei-Batterien Li-Ion-Batterien NiCd-Batterien Wichtige Punkte bei der Auslegung einer Solar"-Batterie Beispiel IT-Anwendung Beispiel Telekommunikations-Anwendung Beispiel Anwendung mit hohen Sicherheitsanforderungen Aufbau der gesicherten Stromversorgung Festlegung der Überbrückungszeit Ermittlung des Energiebedarfs Verschaltung der Batterie Leitungsdimensionierung und Absicherung der Batterie Zulässige Strombelastbarkeit für Kabel und Leitungen Batterie-Anschlusskabel Batterie-Mittelanzapfung Auslegung der Batterie-Anlage Auslegung der Pufferbatterie einer USV-Anlage Berechnung der Anzahl der benötigten Batteriezellen

5 Berechnung der am Gleichrichter einzustellenden Oberspannungsgrenze (Ladeerhaltungsspannung) Am Wechselrichter einzustellende Unterspannungsgrenze (Entladeschlussspannung) Dimensionierung der USV-Batterie Aufbau der gesicherten Gleichstromversorgung mit begrenzter Stromaufnahme Betriebszustände einer gesicherten Niederspannungs- Gleichstromversorgungsanlage (dynam. Stromaufnahme) Batterie-Ladeerhaltungs-Betrieb Batterie-Entladebetrieb Kurzschluss-Fall im 24 V-Gleichstromversorgungs- Netz DIN EN (VDE ) Elektrische Ausrüstung von Maschinen Betrachtung der Verbraucherspannung im Kurzschluss-Fall Auslegung der Batterie einer gesicherten 220 V-Gleichstromversorgung mit dynamischer Stromaufnahme Entladekurve der Batterie ( Spannungssack") Berechnung in Anlehnung an die Methode der KTA Auslegung der Batterie bei dynamischem Lastprofil Auslegung des Energiespeichers einer PV-Anlage zur vollständigen Deckung des Bedarfs eines Einfamilienhauses Schadensbilder einer Batterie Sulfatierung Lagern einer geladenen Batterie Ausgleichsladung oder Aufwecken einer Batterie" Batterie-Tiefentladung Wiederherstellung einer tiefentladenen Batterie Korrosion Plattenkrümmung/Plattenwachstum Plattenwachstum

6 11.6 Poldurchführung Abschlämmung Dendritenbildung Brandgefahr Brandbekämpfung in Batterieräumen Wartung von Batterien Sichtprüfung Äußere Sichtprüfung Sichtprüfung des Inneren der Batterie Spannungsmessung Batterieladekreisüberwachung Ruhespannung der Batterie Raumtemperatur Wasserstand Säuredichte Batteriekapazität Vorbereitende Maßnahmen Testarten Vorgehensweise beim manuellen" Batteriekapazitätstest Dokumentation Prüfgeräte mit Messwertspeicher Schlussbetrachtung Erläuterung verschiedener Begriffe Quellenverzeichnis