Sicherheit von Batterieladeanlagen / 4.2 Bestimmung der erforderlichen Lüftung

Die Lüftung von Batterieladestationen gilt als ausreichend, wenn während des Ladens mind. ein bestimmter Luftvolumenstrom Q sichergestellt ist. Wenn mehrere Batterien gleichzeitig im Raum geladen werden, muss für jede Batterie der erforderliche Luftvolumenstrom Qe bestimmt werden. Der für die Batterieladestation erforderliche Luftvolumenstrom Qges errechnet sich aus der Summe der erforderlichen Luftvolumenströme aller in dem Raum zu ladenden Batterien.

Qges

= ∑ Qe

Qges:	erforderlicher Luftvolumenstrom der gesamten Ladestation
Qe:	erforderlicher Luftvolumenstrom der einzelnen Ladestellen

Die Größe des erforderlichen Luftvolumenstroms einer einzelnen Ladestelle Qe hängt von der Anzahl der zu ladenden Batteriezellen n und der Stromstärke I des Batterieladestroms ab. Die Stromstärke hängt vom Material der positiven Elektroden in der Bleibatterie und von der sog. Ladekennlinie ab. Das Ladeverfahren und das Ladegerät sind entscheidend. Der erforderliche Volumenstrom einer einzelnen Batterieladestelle berechnet sich also wie folgt:

Qe	= 0,05 × n × I
Qe:	erforderlicher Luftvolumenstrom in m3 pro Stunde [m3/h] der einzelnen Ladestelle
n:	Anzahl der Batteriezellen
I:	Ladestromstärke in Ampere [A]

Die Ladestromstärke I ist abhängig von der Kennlinie des Ladegeräts. Diese Kennlinie stellt die Zuordnung der Ladespannung zum Ladestrom dar. Die unterschiedlichen Ladearten gemäß Tab. 3 werden durch Buchstaben gekennzeichnet. Die Ladekennlinie Typ U bedeutet, dass mit konstanter Spannung, Typ I bedeutet, dass mit konstantem Strom geladen wird. Die Ladekennlinie der gängigen Ladegeräte setzt sich i. d. R. aus verschiedenen Zeitabschnitten mit verschiedenen Ladearten zusammen. So bedeutet z. B. "IU-Kennlinie", dass die Batterie zunächst mit konstantem Strom bis zu einer bestimmten Grenzspannung geladen und dann mit konstanter Spannung weitergeladen wird. Durch zusätzliche Angaben kann beschrieben werden, wie der Ladevorgang geändert bzw. beendet wird. Ein angehängtes "a" bedeutet z. B., dass der Ladevorgang nach einer bestimmten Zeit selbstständig abgeschaltet wird.

I	Ladung mit konstantem Strom
U	Ladung mit konstanter Spannung
W	Fallende Kennlinie
O	Automatische Änderung der Ladekennlinie
a	Selbsttätige Abschaltung

Tab. 3: Kurzzeichen für Ladekennlinien

Die Bildung von Knallgas findet hauptsächlich bei der Überladung von Batterien statt. Moderne, elektronisch geregelte Ladegeräte verhindern diese Überladung und können das Risiko der Knallgasbildung deutlich reduzieren.

Für die üblicherweise eingesetzten Bleibatterien, deren positive Elektroden aus Blei-Antimon-Legierungen mit mehr als 3 % Antimon bestehen, sind für die Stromstärke I für jeweils 100 Ah Nennkapazität der zu ladenden Batterien die in Tab. 4 aufgeführten Werte einzusetzen. Die Angaben zur Kennlinie, nach der das Ladegerät arbeitet, und die Angaben zum Nennstrom des Wa-Ladegeräts sowie zum Strom im zweiten I-Teilzweig bei einer IUI-Kennlinie können der Betriebsanleitung des Ladegeräts entnommen werden. Die Stromstärke I je 100 Ah Nennkapazität der Batterie ist bei den üblichen Ladegeräten i. d. R. kleiner als 5 A. Daher können Sie, falls keine genaueren Informationen vorliegen, eine Abschätzung des erforderlichen Luftvolumenstroms mit diesem Wert vornehmen.

Ladekennlinie	Stromstärke I je 100 Ah Nennkapazität
Wa-Kennlinie	¼ IN (IN = Nennstrom des Wa-Ladegeräts nach DIN 41 774 "Halbleiter-Gleichrichtergeräte mit W-Kennlinie für das Laden von Bleibatterien")
WOWa-Kennlinie	4 A
IU-Kennlinie bis 2,4 V/Zelle	2 A
IUI-Kennlinie	Strom im zweiten I-Teilzweig
IU-Kennlinie bis 2,25 V/Zelle	1 A

Tab. 4: Richtwerte für die Stromstärke I für verschiedene Ladekennlinien

Die Zu- und Abluftöffnungen müssen in Abhängigkeit von dem erforderlichen Luftvolumenstrom einen bestimmten Mindestquerschnitt haben. Dieser beträgt nach DIN VDE 0510:

A = 28 × Q

A: Mindestquerschnitt in [cm²]

Q: erforderlicher Luftvolumenstrom in [m³/h]