Blei-Säure-Akkus vs. Lithium-Ionen-Akkus für USV-Batterien in Unternehmen

Da der Strombedarf weiter wächst, stehen Unternehmen vor einer kritischen Entscheidung bei der Auswahl von Batterien für unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV): traditionelle Blei-Säure- oder die aufkommende Lithium-Ionen-Technologie. Mitsubishi Electric analysiert die Stärken und Schwächen beider Optionen, um Unternehmen bei der fundierten Auswahl zu unterstützen.

Als konventionelle Wahl für USV-Systeme haben sich Blei-Säure-Batterien über Jahrzehnte hinweg zu verschiedenen Varianten entwickelt:

• Ventilregulierte Blei-Säure-Batterien (VRLA): Einschließlich Absorbent Glass Mat (AGM) und Gel-Batterien dominieren diese wartungsfreien Optionen den Markt. AGM bietet eine hohe Leistung, während Gel eine überlegene Zyklenfestigkeit und Hitzebeständigkeit bietet.
• Geflutete (VLA) Batterien: Diese Flüssigelektrolyt-Systeme erfordern vierteljährliche Wartung und nehmen viel Platz ein, was zu einer abnehmenden Akzeptanz führt.
• Reine Blei-Batterien: Mit fortschrittlichen Gitterdesigns und katalytischen Technologien liefern diese eine höhere Leistungsdichte als herkömmliche VRLA, hinken aber immer noch den Lithium-Ionen-Alternativen hinterher.

Seit 2018 hat die Lithium-Ionen-Technologie in kritischen Stromanwendungen rasch an Bedeutung gewonnen. Fünf primäre Varianten dienen den USV-Anforderungen:

• Lithium-Mangan-Oxid (LMO): Hohe Leistung mit moderater thermischer Stabilität
• Lithium-Eisenphosphat (LFP): Die bevorzugte USV-Option aufgrund außergewöhnlicher Sicherheit und Langlebigkeit
• Nickel-Mangan-Kobalt (NMC): Ausgewogene Energie-/Leistungsdichte und Zyklenlebensdauer
• Lithium-Titanat (LTO): Ultra-lange Lebensdauer mit schnellem Laden, wenn auch zu höheren Kosten
• Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA): Maximale Energiedichte, die ein strenges Management erfordert

Lithium-Ionen-Batterien bieten eine 3-5-mal höhere Energiedichte als VRLA-Äquivalente, was kompaktere Installationen ermöglicht.

Lithium-Ionen-Systeme benötigen nur jährliche Sichtprüfungen im Vergleich zu vierteljährlicher Wartung für VLA- und halbjährlicher Überprüfung für VRLA-Batterien.

Während typische Blei-Säure-Batterien alle 3-7 Jahre ausgetauscht werden müssen, können Lithium-Ionen-Einheiten 15-20 Jahre lang betrieben werden, bevor sie 60-70 % ihrer Kapazität erreichen.

Die längere Lebensdauer, der minimale Wartungsaufwand und die Platzeffizienz von Lithium-Ionen reduzieren die Kosten für USV-Systeme um über 65 % im Vergleich zu Blei-Säure-Alternativen.

Beide Technologien erfordern ein ordnungsgemäßes Management, aber Lithium-Ionen-Systeme integrieren spezielle Batteriemanagementsysteme (BMS) für eine präzise Lade-/Entladekontrolle, während Blei-Säure-Batterien auf generische Überwachungsplattformen angewiesen sind.

Der kritische Stromsektor setzt zunehmend auf die Lithium-Ionen-Technologie, da diese betriebliche Vorteile und niedrigere Lebenszykluskosten bietet. Wenn sich die Batteriewechselzyklen nähern, müssen Unternehmen ihre spezifischen Leistungsanforderungen sorgfältig gegen die sich entwickelnden Fähigkeiten beider Batterietechnologien abwägen.