Die Wahl einer Akkutechnologie beginnt häufig mit dem Vergleich technischer Datenblätter. Für eine fundierte Entscheidung reicht das jedoch nicht aus. Entscheidend ist, welche Anforderungen die spätere Anwendung tatsächlich an die Energieversorgung stellt.
In diesem Beitrag erfahren Sie
- Welche Anforderungen vor der Technologieauswahl geklärt werden sollten.
- Warum Datenblätter allein nicht ausreichen.
- Welche Eigenschaften verschiedene Akkutechnologien mitbringen.
- Wie fundierte Technologieentscheidungen entstehen.
Welche Akkutechnologie passt zu Ihrer Anwendung?
Das Lastenheft ist abgestimmt. Der verfügbare Bauraum steht fest. Die gewünschte Laufzeit ebenfalls. Im Projektmeeting fällt die nächste Entscheidung: „Welche Akkutechnologie setzen wir ein?“ Auf dem Tisch liegen Datenblätter. Lithium-Ionen. Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄). Nickel-Metallhydrid. Vielleicht sogar eine bestehende Blei-Lösung. Jetzt beginnt der Vergleich: Energiedichte, Ladezyklen Gewicht, Kapazität, Kosten.
Es wirkt, als müsste nur noch die passende Technologie ausgewählt werden. Und genau hier nimmt die Entwicklung häufig eine Richtung, die später nur mit zusätzlichem Aufwand korrigiert werden kann. Nicht weil die ausgewählte Akkutechnologie schlecht wäre. Sondern weil die eigentliche Frage noch gar nicht beantwortet wurde.
Die wichtigste Entscheidung fällt früher
Bevor unterschiedliche Zelltechnologien miteinander verglichen werden, sollte zunächst geklärt werden, welche Anforderungen die Energieversorgung im späteren Produkt tatsächlich erfüllen muss. Denn ein Akkupack arbeitet nicht für sich allein. Er wird Bestandteil eines technischen Gesamtsystems. Er muss zum verfügbaren Bauraum passen, definierte Lastprofile zuverlässig versorgen, unter den vorgesehenen Umgebungsbedingungen funktionieren und den geplanten Produktlebenszyklus unterstützen.
Erst wenn diese Anforderungen bekannt sind, lässt sich bewerten, welche Akkutechnologie ihre technischen Eigenschaften in der jeweiligen Anwendung tatsächlich ausspielen kann. Damit verändert sich auch die eigentliche Fragestellung in: Welche Akkutechnologie erfüllt die Anforderungen meiner Anwendung am zuverlässigsten? Dieser Unterschied wirkt auf den ersten Blick klein. Für die spätere Produktentwicklung ist er jedoch grundlegend.
Worum es in diesem Beitrag geht
Dieser Insight zeigt, welche technischen und praktischen Faktoren bereits vor der Auswahl einer Akkutechnologie betrachtet werden sollten.
Sie erfahren,
- welche Anforderungen die Technologieauswahl beeinflussen,
- warum technische Kennwerte allein nicht ausreichen,
- welche Eigenschaften verschiedene Akkutechnologien mitbringen
- und wie daraus eine fundierte technische Entscheidung entsteht.
Unser Ziel ist, einen Entscheidungsrahmen zu schaffen, mit dem sich unterschiedliche Akkutechnologien systematisch und anwendungsorientiert bewerten lassen.
Bevor Technologien verglichen werden, muss die Anwendung verstanden werden
Der Vergleich verschiedener Akkutechnologien beginnt häufig mit technischen Kennwerten. Energiedichte, Kapazität, Ladezyklen oder Temperaturbereiche liefern wichtige Informationen und helfen dabei, unterschiedliche Zelltechnologien miteinander zu vergleichen. Für eine fundierte Entscheidung reicht dieser Vergleich jedoch nicht aus.
Denn technische Daten beantworten zunächst nur eine Frage: Welche Eigenschaften besitzt eine Akkutechnologie? Die entscheidendere Frage lautet jedoch: Welche Anforderungen muss die Energieversorgung im späteren Produkt erfüllen?
Erst wenn diese Anforderungen bekannt sind, lässt sich beurteilen, welche Technologie ihre Stärken in der jeweiligen Anwendung tatsächlich ausspielen kann. Deshalb beginnt eine belastbare Technologieentscheidung nicht beim Datenblatt, sondern beim Verständnis der Anwendung.
Jede Anwendung erzählt ihre eigene Geschichte
Auf den ersten Blick können zwei Produkte sehr ähnliche Leistungsdaten besitzen. Trotzdem unterscheiden sich ihre Anforderungen an die Energieversorgung erheblich. Ein tragbares Messgerät soll möglichst leicht sein und einen gesamten Arbeitstag ohne Nachladen funktionieren. Ein fahrerloses Transportsystem benötigt dagegen regelmäßig hohe Leistungsspitzen beim Beschleunigen und Bremsen. Eine stationäre Industrieanlage stellt wiederum ganz andere Anforderungen an Verfügbarkeit, Wartungsintervalle und langfristige Betriebssicherheit.
Alle drei Anwendungen benötigen elektrische Energie. Die eigentliche Herausforderung besteht jedoch nicht darin, Energie bereitzustellen. Sie besteht darin, die Energie unter den jeweiligen Einsatzbedingungen dauerhaft zuverlässig zur Verfügung zu stellen. Genau deshalb beginnt die Auswahl einer Akkutechnologie immer mit der Anwendung und nicht mit der Zellchemie.
Welche Fragen sollten deshalb zuerst beantwortet werden?
Bevor verschiedene Technologien miteinander verglichen werden, lohnt sich ein Schritt zurück. Nicht die Technologie steht jetzt im Mittelpunkt. Sondern das Produkt.
- Welche Aufgabe übernimmt die Energieversorgung?
- Wie wird das Gerät später tatsächlich genutzt?
- Welche Belastungen treten im Betrieb auf?
- Wie viel Platz steht zur Verfügung?
- Welche Umgebungsbedingungen müssen berücksichtigt werden?
- Und welche Anforderungen ergeben sich aus Wartung, Service oder der geplanten Produktlebensdauer?
Erst aus den Antworten auf diese Fragen entsteht ein realistisches Anforderungsprofil. Dieses bildet die Grundlage für jede weitere Technologieentscheidung.
Aus Anforderungen entstehen Bewertungskriterien
Sind die Anforderungen beschrieben, lassen sie sich in konkrete technische Bewertungskriterien übersetzen. Plötzlich geht es nicht mehr nur um Kapazität oder Energiedichte.
Jetzt wird bewertet,
- ob eine Technologie das erforderliche Lastprofil zuverlässig abdecken kann,
- ob sie sich innerhalb der verfügbaren Einbausituation integrieren lässt,
- ob sie unter den vorgesehenen Temperatur- und Umgebungsbedingungen stabil arbeitet,
- ob sie die notwendigen Sicherheitsanforderungen erfüllt,
- und ob sie den geplanten Produktlebenszyklus langfristig unterstützt.
Die Technologie wird damit nicht isoliert betrachtet. Sie wird Teil einer technischen Gesamtlösung. Und genau das verändert die Qualität der Entscheidung.
Nicht die Akkutechnologie definiert die Anforderungen. Die Anforderungen definieren, welche Akkutechnologie geeignet ist.
Wer verschiedene Akkutechnologien ausschließlich anhand ihrer technischen Kennwerte vergleicht, erhält zwar einen Überblick über ihre Eigenschaften. Eine belastbare Entscheidung entsteht dadurch jedoch noch nicht. Erst das Zusammenspiel aus Anwendung, Integration und Einsatzbedingungen zeigt, welche Technologie ihre Vorteile im späteren Produkt tatsächlich ausspielen kann. Genau deshalb betrachten wir im nächsten Schritt die wichtigsten Akkutechnologien nicht isoliert, sondern im Zusammenhang mit ihren typischen Einsatzbereichen und technischen Stärken.
Nicht jede Akkutechnologie löst dieselbe Aufgabe
Sind die Anforderungen bekannt, beginnt der eigentliche Technologievergleich. An dieser Stelle entsteht häufig die Erwartung, dass sich eine Technologie grundsätzlich als die beste Lösung herausstellen müsste. In der industriellen Praxis funktioniert die Auswahl jedoch anders.
Jede Akkutechnologie besitzt Eigenschaften, die sie für bestimmte Anwendungen besonders geeignet machen. Gleichzeitig bringt jede Technologie technische Grenzen mit sich, die je nach Einsatzbedingungen unterschiedlich stark ins Gewicht fallen. Deshalb lautet die entscheidende Frage nicht: Welche Akkutechnologie ist die beste?Sondern: Welche Eigenschaften werden für meine Anwendung tatsächlich benötigt? Erst wenn diese Frage beantwortet ist, lassen sich unterschiedliche Technologien sinnvoll miteinander vergleichen.
Technologien im Überblick
Die folgende Übersicht dient bewusst nicht als Rangliste. Sie soll verdeutlichen, unter welchen Rahmenbedingungen einzelne Akkutechnologien ihre jeweiligen Stärken besonders gut ausspielen können.
| Akkutechnologie | Geeignet, wenn … | Typische Stärken | Zu beachten |
|---|---|---|---|
| Lithium-Ionen | Gewicht und Bauraum begrenzt sind | Hohe Energiedichte, kompakte Bauweise | Lade- und Schutzkonzept sorgfältig auslegen |
| LiFePO₄ | lange Lebensdauer und hohe Betriebssicherheit gefordert sind | Hohe Zyklenfestigkeit, robustes Verhalten | Geringere Energiedichte berücksichtigen |
| NiMH | bestehende Systeme weiterentwickelt oder spezielle Anforderungen erfüllt werden sollen | Bewährte Technologie, einfache Integration in bestimmten Anwendungen | Energie- und Gewichtsanforderungen prüfen |
| Blei | stationäre Anwendungen mit geringeren Anforderungen an Gewicht und Bauraum im Vordergrund stehen | Robuste und etablierte Technologie | Baugröße, Gewicht und zukünftige Verfügbarkeit bewerten |
Die Tabelle liefert bewusst keine Empfehlung. Sie zeigt vielmehr, dass dieselbe Eigenschaft je nach Anwendung unterschiedlich bewertet werden muss. Eine hohe Energiedichte ist beispielsweise nur dann ein Vorteil, wenn Bauraum oder Gewicht tatsächlich begrenzende Faktoren der Produktentwicklung sind. Stehen dagegen lange Lebensdauer, hohe Zyklenfestigkeit oder robuste Betriebsbedingungen im Vordergrund, können andere Eigenschaften deutlich wichtiger werden. Technische Kennwerte besitzen deshalb keinen absoluten Wert. Sie erhalten ihre Bedeutung immer erst im Zusammenhang mit der späteren Anwendung.
Warum technische Kennwerte allein keine belastbare Entscheidung ermöglichen
Nachdem die Anforderungen einer Anwendung beschrieben und verschiedene Akkutechnologien miteinander verglichen wurden, scheint die Entscheidung zunächst getroffen zu sein: Die Zelltechnologie steht fest. Die wichtigsten technischen Eigenschaften wurden bewertet. Damit könnte die Auswahl abgeschlossen sein.
In der industriellen Praxis beginnt an diesem Punkt jedoch erst der eigentliche Entwicklungsprozess. Denn die Auswahl einer Zelltechnologie beantwortet zunächst nur eine Frage: Welche technischen Eigenschaften bringt eine Technologie grundsätzlich mit? Noch nicht beantwortet ist die Frage: Wie werden diese Eigenschaften später zu einer zuverlässigen Energieversorgung für genau diese Anwendung?
Zwischen diesen beiden Fragestellungen liegen zahlreiche technische Entscheidungen, die den späteren Erfolg eines Produktes maßgeblich beeinflussen. In vielen Entwicklungsprojekten entscheidet dabei nicht die Wahl der Zelltechnologie über den späteren Erfolg einer Energieversorgung. Entscheidend ist, ob die Anforderungen an Integration, Lastprofil und Einsatzbedingungen bereits zu Beginn ausreichend beschrieben wurden.
Dieselbe Technologie bedeutet nicht automatisch dieselbe Lösung
Betrachten wir zwei Entwicklungsprojekte, die sich beide für Lithium-Ionen-Zellen entscheiden. Auf den ersten Blick scheint dieselbe Technologie eingesetzt zu werden. Trotzdem können die späteren Ergebnisse erheblich voneinander abweichen. Während eine Anwendung über viele Jahre zuverlässig arbeitet, erreicht eine andere nicht die gewünschte Laufzeit oder erfüllt die Anforderungen an Verfügbarkeit und Lebensdauer nur eingeschränkt.
Die Ursache liegt häufig nicht in der gewählten Zelltechnologie. Sie liegt vielmehr darin, wie diese Technologie an die Anforderungen der späteren Anwendung angepasst und in das Gesamtsystem integriert wurde.
Erst das Gesamtsystem entscheidet über die spätere Zuverlässigkeit
Eine Energieversorgung muss weit mehr leisten, als elektrische Energie bereitzustellen. Sie muss zum Lastprofil passen, sich in das Produkt integrieren lassen und unter den vorgesehenen Einsatzbedingungen dauerhaft zuverlässig funktionieren.
Erst das Zusammenspiel dieser Faktoren entscheidet darüber, ob aus einer geeigneten Zelltechnologie auch eine zuverlässige industrielle Energieversorgung entsteht. Die Auswahl der Zelltechnologie markiert deshalb nicht den Abschluss der Entwicklung. Sie bildet den Ausgangspunkt für die weitere Systemauslegung.
Zwischenfazit
Die Wahl einer geeigneten Akkutechnologie ist eine wichtige technische Entscheidung. Sie beschreibt jedoch zunächst lediglich die Grundlage der späteren Energieversorgung. Die richtige Akkutechnologie beantwortet die erste wichtige Frage eines Entwicklungsprojektes. Wie daraus eine zuverlässige Energieversorgung entsteht, entscheidet sich jedoch erst im nächsten Schritt. Genau dieser Fragestellung widmet sich der nächste Insight dieser Themenreihe.
Die eigentliche Entscheidung lautet nicht: Lithium-Ionen oder LiFePO₄
Wenn Sie bis hierher gelesen haben, könnten Sie den Eindruck gewinnen, die Auswahl einer Akkutechnologie sei die wichtigste Entscheidung eines Entwicklungsprojektes. Tatsächlich ist sie jedoch das Ergebnis einer anderen Entscheidung. Nicht die Zellchemie steht am Anfang. Am Anfang steht die Frage,welche Anforderungen die Energieversorgung im späteren Produkt erfüllen muss.
Erst aus dieser Betrachtung ergibt sich, welche technischen Eigenschaften tatsächlich benötigt werden – und damit auch, welche Akkutechnologie die Anforderungen einer konkreten Anwendung am besten erfüllt. Damit verändert sich der Blick auf den gesamten Auswahlprozess. Nicht die Technologie bestimmt die Lösung. Die Anwendung bestimmt, welche Technologie zur Lösung wird.Genau darin liegt der entscheidende Unterschied zwischen einer technologieorientierten und einer anwendungsorientierten Entwicklung.
Drei Gedanken, die Sie aus diesem Beitrag mitnehmen sollten
Wenn Sie künftig eine Akkutechnologie bewerten, beginnen Sie nicht mit dem Datenblatt. Beginnen Sie mit der Anwendung. Beschreiben Sie zunächst, welche Anforderungen die Energieversorgung tatsächlich erfüllen muss. Erst danach bewerten Sie, welche technischen Eigenschaften dafür erforderlich sind und welche Akkutechnologie diese Anforderungen langfristig am besten unterstützt. So entsteht aus einer Technologieentscheidung eine fundierte Entwicklungsentscheidung. Nicht durch den Vergleich einzelner Kennwerte. Sondern durch das Verständnis des späteren Einsatzes.
Jede Technologie ist nur so gut wie ihr späterer Einsatz
Lithium-Ionen, LiFePO₄, NiMH oder Blei besitzen unterschiedliche technische Eigenschaften. Keine dieser Technologien ist grundsätzlich überlegen. Ihre Eignung entscheidet sich immer im Zusammenhang mit der späteren Anwendung. Genau deshalb lohnt es sich, eine Akkutechnologie nicht isoliert zu betrachten. Sie ist kein Selbstzweck. Sie ist ein technisches Werkzeug, dessen Nutzen erst im Zusammenspiel mit Produkt, Integration und Einsatzbedingungen sichtbar wird. Wer diese Zusammenhänge frühzeitig berücksichtigt, schafft eine deutlich belastbarere Grundlage für die weitere Produktentwicklung.
Ausblick
Mit der Auswahl einer geeigneten Akkutechnologie ist die erste wichtige Entscheidung getroffen. Für eine zuverlässige industrielle Energieversorgung reicht die Wahl der Zelltechnologie jedoch noch nicht aus. Wie aus einer geeigneten Zelltechnologie eine anwendungsorientierte Akkulösung entsteht und welche Rolle Integration, Schutzkonzept, Mechanik und Systemauslegung dabei spielen, betrachten wir im nächsten Beitrag dieser Themenreihe.
Wie geht es jetzt weiter?
Die Auswahl einer geeigneten Akkutechnologie bildet die Grundlage für eine zuverlässige Energieversorgung. Im Entwicklungsalltag endet die technische Bewertung jedoch nicht mit der Entscheidung für Lithium-Ionen, LiFePO₄ oder eine andere Zelltechnologie. Erst die Integration in das spätere Produkt entscheidet darüber, ob eine Energieversorgung den Anforderungen an Zuverlässigkeit, Sicherheit und Lebensdauer dauerhaft gerecht wird.
Wenn Sie die nächsten Schritte auf dem Weg zu einer zuverlässigen industriellen Akkulösung nachvollziehen möchten, finden Sie auf unserer Themenseite weiterführende Inhalte zur Systemauslegung, Akku-Konfektionierung und zum Whitepaper.
Weiterführende Informationen
Auf der Themenseite finden Sie zusätzlich:
- Grundlagen zur Akku-Konfektionierung
- typische Anforderungen industrieller Anwendungen
- technische Hintergrundinformationen
- weiterführende Fachbeiträge
- Whitepaper zum Download
Häufige Fragen zu industriellen Akkulösungen
Welche Akkutechnologie eignet sich für industrielle Anwendungen?
Eine pauschale Empfehlung gibt es nicht. Die passende Akkutechnologie ergibt sich immer aus den Anforderungen der späteren Anwendung. Energiebedarf, Lastprofil, Bauraum, Einsatzbedingungen, Sicherheitsanforderungen und der geplante Produktlebenszyklus bestimmen gemeinsam, welche technischen Eigenschaften tatsächlich benötigt werden. Erst auf dieser Grundlage lässt sich beurteilen, welche Zelltechnologie für das jeweilige Produkt sinnvoll ist.
Wann ist Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄) eine sinnvolle Wahl?
LiFePO₄ eignet sich häufig für Anwendungen, bei denen eine hohe Zyklenfestigkeit, lange Lebensdauer und ein robustes Betriebsverhalten im Vordergrund stehen. Ob diese Technologie tatsächlich die beste Lösung ist, hängt jedoch immer von den Anforderungen des konkreten Produkts ab. Nicht die Zellchemie entscheidet, sondern die Anwendung.
Wann bieten Lithium-Ionen-Akkus Vorteile?
Lithium-Ionen-Technologien werden häufig eingesetzt, wenn Gewicht, Bauraum oder eine hohe Energiedichte entscheidende Anforderungen der Anwendung sind. Ob diese Vorteile im späteren Produkt tatsächlich relevant sind, ergibt sich jedoch erst aus der technischen Gesamtbetrachtung. Eine hohe Energiedichte allein macht eine Technologie noch nicht automatisch zur besten Lösung.
Warum reicht der Vergleich technischer Datenblätter allein nicht aus?
Datenblätter beschreiben die Eigenschaften einer Akkutechnologie unter definierten Bedingungen. Sie zeigen jedoch nicht, wie sich diese Eigenschaften im späteren Produkt verhalten. Erst das Zusammenspiel aus Lastprofil, Integration, Einsatzbedingungen, Sicherheitsanforderungen und Produktlebenszyklus entscheidet darüber, ob eine Technologie ihre Vorteile im praktischen Einsatz tatsächlich ausspielen kann.
Welche Rolle spielt der Produktlebenszyklus bei der Auswahl einer Akkutechnologie?
Viele industrielle Produkte bleiben über viele Jahre im Einsatz. Deshalb sollte bereits während der Entwicklung berücksichtigt werden, wie sich Anforderungen verändern können, welche Ersatzteilstrategie verfolgt wird und wie langfristig Komponenten verfügbar sind. Eine Akkutechnologie sollte nicht nur zum Projektstart passen, sondern auch zukünftige Produktgenerationen, Wartung und langfristige Verfügbarkeit unterstützen.
Warum entsteht aus einer geeigneten Akkutechnologie noch keine fertige Akkulösung?
Die Auswahl einer Zelltechnologie definiert zunächst lediglich die grundlegenden Eigenschaften der späteren Energieversorgung. Erst durch die Auslegung des Akkupacks, die elektrische und mechanische Integration, das Schutzkonzept sowie die Anpassung an die Anforderungen der Anwendung entsteht daraus eine zuverlässige industrielle Akkulösung.
Genau diese Zusammenhänge betrachten wir im nächsten Beitrag dieser Themenreihe sowie auf unserer Themenseite zur Akku-Konfektionierung ausführlicher.
Was macht POHL Electronic bei der Auswahl einer Akkutechnologie anders?
Die Auswahl einer Akkutechnologie beginnt bei POHL Electronic nicht mit dem Vergleich von Datenblättern oder einzelnen Zellchemien. Im Mittelpunkt steht zunächst die Anwendung.
Gemeinsam mit unseren Kunden analysieren wir die technischen Anforderungen an die spätere Energieversorgung – vom Lastprofil über den verfügbaren Bauraum bis hin zu Sicherheitsanforderungen und dem geplanten Produktlebenszyklus.
Erst auf dieser Grundlage bewerten wir, welche Akkutechnologie die Anforderungen der Anwendung langfristig am besten unterstützt. Dadurch entsteht eine fundierte technische Entscheidungsbasis, die über den reinen Technologievergleich hinausgeht.
Unser Ziel ist nicht, eine bestimmte Akkutechnologie zu empfehlen. Unser Ziel ist es, gemeinsam die technisch sinnvollste Lösung für die jeweilige Anwendung zu entwickeln.