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Akku-Technik für Elektrowerkzeuge heute und morgen

Akkubetriebene Geräte machen immer dann Sinn, wenn ein Netzanschluss weit entfernt oder gar nicht vorhanden ist. Immer dann, wenn es darum geht, eine definierte und begrenzte Anzahl an Arbeitsgängen auszuführen, beispielsweise bei der Montage von Rohrtrassen oder Bohren von Dübellöchern, ist das Akku-Gerät erste Wahl.

In vielen Bereichen des täglichen Lebens und auch auf dem Werkzeugmarkt haben sich die akkubetriebenen Geräte ihr Feld erobert und sind ihren kabelgebundenen Verwandten in vielen Fällen nahezu ebenbürtig. Leistungsfähige Akku-Werkzeuge stehen heute für die unterschiedlichsten Anwendungen zur Verfügung. Die wichtigsten sind immer noch das Bohren und Schrauben. Ergänzt wird das Spektrum der Einsatzmöglichkeiten mittlerweile durch Schlagschrauber, Hammerbohrer sowie Sägen oder Metall-Handkreissägen.

Elektronisch gesteuerte Ladegeräte unterstützen den Anwender beim optimalen Laden der Akkus. Dieses Schnellladegerät von AEG lädt Akkus von 7,2 bis 18 Volt und ist für NiCd- und NiMH-Akkus geeignet.

Blick ins Innere

Erreicht wird diese Vielseitigkeit durch eine ständig weiterentwickelte Akku-Technik einerseits und andererseits durch Maschinen, die immer besser auf den Einsatz von Akkus abgestimmt sind. Spezielle Motoren und effiziente Getriebetechnik reduzieren die Verluste in der Maschine und ermöglichen maximale Leistung bei der Arbeit.

Der geläufige Begriff "Akku" steht eigentlich für Akkumulator, was nichts anderes ist als eine Batterie, die allerdings mehrmals wieder aufgeladen werden kann. Die heute verbreiteten Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd) waren über viele Jahre hinweg die einzigen verfügbaren Akkus für portable Geräte. Erst Anfang der neunziger Jahre kamen Akkus auf Lithiumionen-Basis und fast zeitgleich Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH) auf den Markt, die sich jedoch im Werkzeugsektor bisher nicht nachhaltig durchsetzen konnten.

Selbstreinigende Kontakte sorgen für bessere Nutzung der Energie. Verdeckte Akku-Kontakte schützen vor Schmutz und Kurzschlüssen.

Lithiumionen-Akku

Mit Lithiumionen-Akkus können sehr hohe Kapazitäten realisiert werden. Mit einer Ladung könnte also länger gearbeitet werden. Zudem kennen sie keinen Memory-Effekt und bieten Vorteile bei gleichbleibenden, konstanten Entladeströmen. Außerdem weisen sie nur eine sehr geringe Selbstentladung auf, was bei Geräten, die nur gelegentlich verwendet werden, von Vorteil wäre. Doch beim Einsatz in Werkzeugen ist von häufig und schnell wechselnden Belastungen auszugehen. Schon bei einem Akku-Schrauber können kurzzeitig Entladeströme von bis zu 60 Ampere auftreten, die diese Akkus noch nicht vertragen. Alle führenden Hersteller arbeiten an dieser Problematik, sodass in zwei bis drei Jahren auch leistungsfähigere Werkzeuge mit Lithiumionen-Akkus ausgerüstet sein könnten.

Kraftvolle Schlagschrauber werden überall dort für Schraubarbeiten eingesetzt, wo herkömmliche Akku-Schrauber nicht über genug Drehmoment verfügen. Aber auch dann, wenn die sonst mühselige Tätigkeit schneller und leichter von der Hand gehen soll, sind diese Geräte eine gute Wahl.

Nickel-Metallhydrid-Akku

Auch Nickel-Metallhydrid-Akkus können pro Ladung deutlich mehr Energie (bis zu 40 Prozent) speichern als ein NiCd-Akku. Dem stehen allerdings nur etwa 600 Lade- und Entladezyklen gegenüber. Ein NiCd-Akku kann dagegen bis zu 1500 mal wieder aufgeladen werden. Dadurch relativiert sich die bessere Umweltverträglichkeit der NiMH-Akkus.

Leistungsfähigkeit

Entscheidend für die Funktionalität der akkubetriebenen Geräte ist die Leistungskraft der Akkus. Einst galt eine hohe Voltzahl als das Maß der Dinge. Mehr Volt bedeutete mehr Leistung, denn die Kapazität der Akkus war mit 1,2 Amperestunden (Ah) stets die gleiche. Mittlerweile gibt es aber auch NiCd-Akkus mit 1,4 Ah, 1,7 Ah oder gar 2,4 Ah. Für einen aussagekräftigen Vergleich ist die Voltzahl mit der Amperestunde zu multiplizieren. Das Ergebnis sind Wattstunden (Wh). Je mehr Wattstunden, umso größer ist der Energieinhalt und umso länger kann damit gearbeitet werden.

Vielseitigkeit ist Trumpf: Längst hat akkubetriebenes Werkzeug neben Schrauben und Bohren weitere Anwendungsfelder erobert. Diese kraftvolle Metallhandkreissäge durchtrennt unterschiedlichste Metalle. Die Leerlaufdrehzahl liegt bei 3200 U/min.

Schon heute sind deshalb Bohrhämmer mit 24-Volt-Technik auf dem Markt. Theoretisch sind auch Akkus mit 48 oder 64 Volt Spannung denkbar.

Gesetzliche Vorgaben erzwingen jedoch ohnehin eine "natürliche" Grenze bei 42 Volt. Bei höheren Spannungen müssen aufwendigere Sicherheitsbestimmungen eingehalten werden. So dürfen dann keine Kontakte mehr offen liegen, was nach derzeitigem Stand der Technik bedeutet, dass keine Akkus mehr verwendet werden können.

Temperatur und Selbstentladung

NiCd-Akkus verlieren beständig Kapazität, selbst dann, wenn sie nicht benutzt werden. Deshalb ist es besser, Akkus immer erst unmittelbar vor der Verwendung zu laden. Der Effekt der Selbstentladung kann vor allem bei hohen Temperaturen problematisch werden. Unter Belastung steigt die Temperatur in den Zellen eines vom Sonnenlicht aufgeheizten Akkus noch weiter an. Das kann in den Zellen zu chemischen Reaktionen führen, die den Akku unbrauchbar machen.

Ladetechniken

In der Praxis kommt es vor allem auf den richtigen Umgang mit den Akkus an, damit diese über ihre gesamte Lebensdauer hinweg ihre maximale Leistung abgeben können. Besondere Bedeutung spielt hierbei der Einsatz der Ladegeräte, von denen es eine ganze Bandbreite an Qualitäten gibt.

Dieser starke 24-Volt-Bohrhammer ist für den harten professionellen Einsatz entwickelt. Die Maschine ist mit einer SDS plus Werkzeugaufnahme für einfachen und schnellen Bohrerwechsel ausgestattet.

Führende Hersteller statten ihre Akku-Werkzeuge mit intelligenten Ladegeräten aus, die den Ladevorgang steuern und optimal geladene Akkus ermöglichen. Dazu wird vom Ladegerät die Spannung und die Temperatur in den Zellen gemessen, um den Verlauf der Ladung anzupassen und den besten Zeitpunkt für die Beendigung des Ladevorganges zu ermitteln.

Drei Geräte in einem: Bohrhammer, Bohrer und Schrauber. Leistungsstarke Maschinen mit 18 Volt und mehr erweitern das Anwendungsspektrum.

Memory-Effekt

Ein Problem bei NiCD-Zellen ist der Memory-Effekt: Bei unvollständigen Lade- und Entladezyklen verliert der Akku im Laufe der Zeit seine Kapazität und wird unbrauchbar. Beim Einsatz von NiCd-Akkus in Werkzeugen hat der Memory-Effekt aber nicht die negativen Auswirkungen, die ihm zugeschrieben werden. Denn dieser Effekt wird vor allem durch konstante Entladestromstärken ausgelöst. Doch beim Werkzeug kommt es bei der Anwendung zu stark wechselnden Belastungen, wodurch die Zellen immer wieder neu animiert werden und der Memory-Effekt seinen "Schrecken" verliert.

www.atlascopco.de

B i l d e r : Atlas Copco Elektrowerkzeuge Gmbh, Essen

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