Beim Laden von Batterien entstehen durch Elektrolyse die Gase Wasserstoff und Sauerstoff. Wasserstoff bildet zusammen mit Sauerstoff ein explosionsfähiges Gemisch (Knallgas). In der Umgebungsluft kann sich dadurch eine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Gegen Ende des Ladevorgangs und vor allem beim Überladen ist die Bildung der Gase am grössten. Auch nach Abschalten des Ladestroms ist noch während einer Stunde mit Gasbildung zu rechnen.
Entlüftung von Batterieladeräumen
Das Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre lässt sich durch Lüftungsmassnahmen vermeiden (Verdünnungseffekt). Die Wasserstoffkonzentration muss dazu unter 4 Vol-% gehalten werden. Dies ist die untere Explosionsgrenze (UEG) für Wasserstoff. Wenn diese Lüftungsanforderung erfüllt ist, gelten Batteriestandorte als nicht explosionsgefährdet. In unmittelbarer Nähe der Batterie (Abstand bis zu 1 m) ist jedoch die Verdünnung nicht immer sichergestellt. Deshalb sind dort Zündquellen zu vermeiden.
Zur Berechnung der notwendigen Lüftungsleistung stehen Ihnen hier zwei Tools zur Verfügung: Eines für stationäre Batterien und eines für Fahrzeugbatterien (z.B. für Stapler). Für eine abschliessende Beurteilung sind die Normen SN EN 62485-2 und SN EN 62485-3 massgebend.
Stationäre Batterieanlagen sind dauerhaft mit einem Ladegerät und in vielen Fällen zusätzlich mit der Last und der Stromversorgung verbunden. Sie werden in stationäre Geräte eingebaut oder in Batterieräumen installiert für den Einsatz in der Telekommunikation, für unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), Schaltanlagen, Sicherheitsstromversorgung oder für ähnliche Anwendungen.
Geben Sie Ihre Daten ein. Wenn Sie den gaserzeugenden Strom (Igas) nicht kennen, können Sie den Wert aus der Tabelle unten entnehmen.
n
Igas
Crt
Q = 0.05 x n x Igas x Crt x 0.001 = m3/h
A = 28 x Q = cm2
A = Querschnittsflächen der Lüftungsöffnugen bei natürlicher Lüftung
Q = Erforderlicher Luftvolumenstrom bei künstlicher Lüftung
Nennkapazität C10 für Blei-Säure-Zellen (Ah) oder Nennkapazität C5 für NiCd-Zellen.
Die Lüftung reicht aus, wenn eine dieser beiden Bedingungen zutrifft:
Werden Rekombinationsstopfen verwendet, kann die notwendige Lüftungsleistung halbiert werden.
Bleibatterien geschlossene Zellen Sb < 3 % |
Bleibatterien verschlossene Zellen |
NiCd-Batterien geschlossene Zellen |
|
---|---|---|---|
Strom (Erhaltungsladen) Igas [mA pro Ah Nennkapazität] |
5 |
1 |
5 |
Strom (Starkladen) Igas [mA pro Ah Nennkapazität] |
20 |
8 |
50 |
Anforderung an den Luftstrom der Belüftung für zwei geschlossene Blei-Batterie-Zellstränge von 48V im gleichen Batterieraum: jeder Strang mit 120 Ah Bemessungskapazität C10. Berechnung unter Betriebsbedingungen Erhaltungsladung und Starkladung.
Erhaltungsladung insgesamt: Q = 0,05 × 24 × 5 × 120 × 0,001 = 0,72 m3/h je Strang oder 1,44 m3/h
Starkladung insgesamt: Q = 0,05 × 24 × 20 × 120 × 0,001 = 2,88 m3/h je Strang oder 5,76 m3/h
Das übliche Ladeverfahren ist das Laden mit Konstantstrom/Konstantspannung (I-U-Kennlinie). Werden andere Ladeverfahren angewendet, bemessen Sie den Luftstrom Q für die Belüftung entsprechend dem höchsten Ausgangsstrom des Ladegerätes.
Geben Sie Ihre Daten ein:
n
Igas
Q = 0.05 x n x Igas = m3/h
A = 28 x Q = cm2
A = Querschnittsflächen der Lüftungsöffnugen bei natürlicher Lüftung
Q = Erforderlicher Luftvolumenstrom bei künstlicher Lüftung
Die Lüftung reicht aus, wenn eine dieser Bedingungen zutrifft:
Wird ein geregeltes Ladegerät mit Ausgangskennwert verwendet, und ist der genaue Ladestromwert während des letzten Ladeabschnitts eindeutig bekannt? Dann verwenden Sie diesen Wert als Igas zur Berechnung des Luftvolumenstroms.
Ist der Wert des Ladestroms während des letzten Ladeabschnitts nicht sicher bekannt und wird ein geregeltes Multispannungs-Ladegerät verwendet? Dann Verwenden Sie für Igas den höchsten Ladeschlussstrom, den das Gerät liefern kann.
Erkundigen Sie sich beim Hersteller des Ladegeräts über den Ladestromwert während des letzten Ladeabschnitts, wenn Ihnen der Wert nicht bekannt ist.
Beispiel
Eine 48-V-Blei-Säure-Antriebsbatterie aus 24 Zellen, wird von einem geregelten Ladegerät geladen, das einen Ladeendstrom von höchstens 30 A bereitstellt. Für Igas kann deshalb der Wert 30 A angenommen werden. Für den Bedarf des notwendigen Luftvolumenstroms ergibt sich somit:
Q = 0,05 × 24 × 30 = 36 m3/h.
Wählen Sie für Igas einen Wert von 40 % des Bemessungsausgangsstroms (In) beim Verwenden von ungeregelten Ladegeräten.
Igas = 0,4 × In (A)
Beispiel
Eine 48-V-Blei-Säure-Antriebsbatterie, bestehend aus 24 Zellen, wird von einem ungeregelten Ladegerät geladen, das eine Ausgangsleistung von 48 V/100 A bereitstellt. Der Wert für Igas beträgt 0,4 × 100 = 40 A. Für den Bedarf des notwendigen Luftvolumenstroms bei ergibt sich somit:
Q = 0,05 × 24 × 40 = 48 m3/h.