Welcher Strom kommt aus einer Autobatterie?

Eine Waschmaschine verbraucht im Standardprogramm etwa eine Kilowattstunde, ein Trockner anderthalb. Damit gehören sie zu den größten Stromverbrauchern im Haushalt. Ein Elektroauto schafft mit dieser Strommenge gerade einmal zehn Kilometer Strecke. Die Batterie im Auto hält jedoch genug Strom bereit, um einen Haushalt zu versorgen, meint Dennis Lindroth von Mitsubishi. Und so kam man bei dem japanischen Autohersteller auf die Idee, den Strom aus dem Elektroauto für die Wohnung zu nutzen:

"Und so ein Einfamilienhaushalt mit ein bis zwei Kindern verbraucht mal am Tag so um die drei oder dreieinhalb Kilowattstunden. Das reicht aus, an einem Tag oder zwei oder drei Tage das Haus mit dem Strom aus dem Fahrzeug zu versorgen."

Möglich macht dies ein bidirektionales Ladesystem, bei dem der Strom in beide Richtungen zwischen Haus und Auto fließen kann. In Japan wurde diese Idee nach der Atomkatastrophe von Fukushima weiter entwickelt.

"In Japan funktioniert das schon. Die haben allerdings ein anderes Spannungsnetz, es ist nicht so umfangreich und komplex wie in Deutschland. Deswegen ist es in Japan ein bisschen einfacher, das ganze Thema dort umzusetzen. Da war ja der Hauptgrund Strom-Blackout, deswegen hat man da versucht, dass die Hauseigentümer oder die öffentlichen Stromnetze losgelöst von einem nicht vorhandenen Stromnetz dennoch Strom liefern."

Angst vor einem Stromausfall ist in Deutschland aber nicht der Grund, das bidirektionale Laden einzuführen.

Solarstrom vom Dach effizient nutzen

Es geht vielmehr darum, den selbst auf dem Haus mit einer Solaranlage erzeugten Strom zu speichern, wenn die Sonne scheint, aber die Energie nicht unmittelbar verbraucht wird. Für Bioverfahrenstechniker Sven Andres von der Hochschule Hannover ist das eine Möglichkeit, die Solarenergie besser auszunutzen.

"Soweit ich selbst erzeuge, macht dieser Akku Sinn, denn dann habe ich den Eigenverbrauch des Stroms, den ich erzeuge, und das wirkt sich positiv auf den Ausbau der regenerativen Energien aus. Also das Potential ist da, dass dieses System die Energiewende auch unterstützt."

Mitsubishi ist der erste Autohersteller, der nun ein solches Ladesystem für Endkunden anbieten will und zwar bis Mitte dieses Jahres. Es kann mit einer weiteren, kleinen Pufferbatterie verbunden werden, die ständig im Keller verbleibt.

Der Nutzer soll die ganze Anlage programmieren können, so dass auch noch genug Strom im Auto verbleibt, um die nächste Fahrt anzutreten.

"Die Batterie wird nie vollkommen entladen, weil unser Fahrzeug startet ja immer elektrisch und braucht dafür natürlich immer Strom. Über das Batteriemanagementsystem kann der Nutzer selbstständig einstellen, wie viel Batteriekapazität soll im Fahrzeug drin verbleiben."

Das System läuft über den Chademo-Anschluss des Autos, der als Schnellladestecker auch in Deutschland verbreitet ist. Dennis Lindroth beteuert, die Autokäufer müssten sich keine Sorge um eine zusätzliche Abnutzung des Akkus im Auto machen.

"Also die Anzahl der Ladezyklen hat keinen Einfluss auf die Langlebigkeit der Batterien, auf die Funktionsfähigkeit der Batterien. Wir reden von einem dynamischen Laden, wir haben nicht permanent die höchste Leistung, mit der die Batterie geladen oder entladen wird, sondern das schwankt ja etwas, so dass es dadurch batterieschonender ist."

Hürden für die Verbindung zum öffentlichen Netz

Theoretisch könnte das Auto nicht nur mit dem Hausnetz, sondern auch mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden werden. Dort würde es für eine Stabilisierung sorgen oder als fernsteuerbarer Stromspeicher eingesetzt. Doch noch gibt es rechtliche Hürden wie das Gesetz für erneuerbare Energien, EEG, meint Markus Duchon vom fortiss Forschungsinstitut in Bayern.

"Wir haben es hier mit Stromspeichern zu tun, da gehen gerade die Diskussionen, ob man dann nicht in die ganzen EEG-Regularien fällt. Wo bei Speicher be- und entladen jeweils die EEG-Umlage fällig wäre."

Das eigene Haus können Elektroautofahrer aber bedenkenlos mit ihrem Auto koppeln und somit den Verbrauch ihres selbst erzeugten Solarstroms besser ausnutzen.

Ohne eine Batterie kann ein Auto nicht funktionieren. Sie wird nicht nur zum Anlassen des Motors benötigt, sondern versorgt auch andere elektrische Geräte im Auto mit Strom. In einem Auto ist häufig eine Blei-Säure-Batterie verbaut. Diese Art von Batterie gibt es seit mehr als 150 Jahren. Die dahinter liegende Technologie und der Aufbau der Batterie haben sich seit ihrer Erfindung 1859 kaum verändert. Doch wie funktioniert eine Autobatterie eigentlich?

Bild einer Batterie bereitgestellt von Autoersatzteile.de

Aufbau

Bei der Blei-Säure-Batterie, umgangssprachlich auch Bleiakku genannt, wird chemische Energie in Elektrizität umgewandelt. Da dieser Prozess auch umgedreht werden kann, kann man mit dieser Batterie Energie speichern und diese wieder freigeben, wenn sie benötigt wird.

Meistens besteht eine Autobatterie aus sechs Zellen, die in einem Kunststoffgehäuse in Reihe angeordnet sind. Dabei befindet sich in jeder Zelle eine Bleidioxidplatte und eine Bleiplatte. Jede Zelle erzeug dabei eine Spannung von 2 Volt, so dass die gesamte Batterie eine Spannung von 12 Volt besitzt. Sie wird daher auch als 12-Volt-Batterie bezeichnet.

Bei der Blei-Säure-Batterie sind die beiden Platten in Schwefelsäure getaucht. Durch die Schwefelsäure kommt eine chemische Reaktion zwischen Bleidioxid und Bleiplatten in Gang. Hierbei bewegen sich die Ionen frei um die Bleiplatte und chemische Reaktion sorgt dafür, dass Wasserstoff und Bleisulfat entstehen.

Aufgrund der Bewegung der Ionen entsteht Elektrizität. An den beiden Polen der Batterie werden dann die Kabel angeschlossen, durch die die Elektrizität zu den Verbrauchern fließt und dadurch anschließend an den anderen Pol der Batterie gelangt. 

Woher kommt die Energie?

Damit ein Auto Strom in der Batterie speichern kann, muss dieser zunächst hergestellt werden. Dieses macht beim Auto die sogenannte Lichtmaschine. Dieses ist ein Generator, bei dem die Bewegung der Kurbelwelle benutzt wird, um Strom zu erzeugen. Hierzu ist die Lichtmaschine über einen Keilriemen mit der Kurbelwelle verbunden, wodurch der Generator angetrieben wird, wenn der Motor läuft. Zum einen wird der Strom an die Verbraucher verteilt, zum anderen wird ein Teil wieder zur Batterie geleitet, damit diese aufgeladen wird. Gerade bei Autos mit Start-Stopp-Funktion wird bei einem stehenden Motor kein Strom erzeugt, während Verbraucher wie die Beleuchtung, das Radio oder Lüftung weiter Strom aus der Batterie beziehen. Dieser Strom wird, wenn der Motor wieder läuft, wieder der Batterie zugeführt.

Um ein Überladen der Batterie zu verhindern, wird ein Spannungsregler benutzt, der den Stromfluss auf einem optimalen Niveau hält.

Die verschiedenen Arten von Autobatterien

Da die Blei-Säure-Batterie einfach und günstig herzustellen ist, hat sich diese als gebräuchlichster Batterietyp in Fahrzeugen durchgesetzt. Die Technik ist zwar schon mehr als 150 Jahre alt, ist aber zuverlässig. 90 % der Batterien am Markt sind Blei-Säure-Batterien. 

Es gibt aber auch noch andere Batterietypen, wie die Lithium-Ionen-Batterie. Bei dieser laufen andere chemische Prozesse ab. Sie hat ein hohes Leistungsniveau und eine sehr hohe Kapazität. Daher werden sie hauptsächlich in Elektrofahrzeugen verwendet.

Die Blei-Säure-Autobatterien werden noch in zwei Untertypen unterschieden: Es gibt Trocken- und Nassbatterien. Zwar ist bei beiden der zugrunde liegende chemische Prozess derselbe, es gibt aber den Unterschied, dass bei einer Trockenbatterie die Zellen einen Glasmattenseparator haben, welcher die Schwefelsäure aufnimmt, und bei einer Nassbatterien die Platten in der Lösung eingetaucht ist. Da man bei einer Trockenzellenbatterie nicht an den Elektrolyten muss, ist diese meistens versiegelt und auslaufsicher.

Durch ihre Auslaufsicherheit kann die Trockenzellenbatterie an verschiedenen Stellen verbaut werden. So kann man diese auch beispielsweise an der Seite im Kofferraum anbringen. Wenn man hier eine Nassbatterie verwenden würde, könnte das Elektrolyt auslaufen und den Innenraum beschädigen. Daher ist es besser, wenn eine Nassbatterie im Motorraum in aufrechter Position verbaut ist.

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