Eine Traktionsbatterie aus Blei sieht nach zehn Jahren Schichtbetrieb von außen kaum anders aus als nach zwei. Trog, Zellverbinder und Stecker verraten fast nichts darüber, wie viel Energie die Zellen noch speichern können. Wenn du eine gebrauchte Batterie für deinen Stapler, einen Hubwagen oder dein eigenes Speicherprojekt ins Auge gefasst hast, brauchst du deshalb Messwerte statt Augenschein.
Was Typenbezeichnung und Prozentangabe verraten
Traktionsbatterien bestehen jeweils aus einzelnen Zellen mit einer Nennspannung von 2 Volt. Eine 24-Volt-Batterie hat also 12 Zellen, eine 48-Volt-Batterie 24 und eine 80-Volt-Batterie 40. Die Typenbezeichnung verrät etwas über den Aufbau jeder Zelle. Bei „4PzS620“ ist die 4 die Anzahl der positiven Platten, „PzS“ die Bauart mit Panzerplatten und flüssigem Elektrolyt und die 620 die Nennkapazität in Amperestunden. PzB bezeichnet eine schmalere Bauform nach britischem Maß, PzV die verschlossene Variante mit Gel-Elektrolyt. Die Nennkapazität ist immer auf fünfstündige Entladung bezogen, kurz C5. Hier setzt die Zustandsbewertung an: Bei einer gebrauchten Gabelstaplerbatterie sagt nicht das Baujahr am meisten aus, sondern die gemessene Restkapazität in Prozent der Nennkapazität. Eine 620-Ah-Batterie mit 85 Prozent liefert unter Normbedingungen noch etwa 527 Ah.
Der C5-Kapazitätstest Schritt für Schritt
Der Kapazitätstest ist nichts anderes als eine geregelte Entladung unter bestimmten Bedingungen. Er benötigt einschließlich Vorbereitung meist mehr als einen Tag, weil zunächst eine Voll- und dann eine Wiedervollladung erfolgen muss.
So geht es in der Praxis:
- Vollladung und Ausgleichsladung: Die Batterie wird vollgeladen. Eine anschließend durchgeführte Ausgleichsladung stellt alle Zellen auf das gleiche Niveau ein.
- Ruhezeit: Nach dem Laden ruht die Batterie einige Stunden, bis sich Temperatur und Säureschichtung stabilisiert haben.
- Entladung mit konstantem Strom: Ein elektronisches Entladegerät zieht den fünfstündigen Strom I5, also bei 620 Ah 124 Ampere.
- Abbruchkriterium: Die Entladung wird abgebrochen, sobald die mittlere Zellspannung 1,70 Volt erreicht hat. Für 24 Zellen ergibt sich damit eine Gesamtspeicherspannung von 40,8 Volt.
- Protokollierung: Während der Entladung werden in gleichmäßigen Intervallen Gesamtspannung, Einzelzellspannungen und Elektrolyttemperatur protokolliert.
Die Rechnung ist dann einfach. Hält eine 4PzS620 124 Ampere vier Stunden lang, hat sie 496 Ah abgeben können, also 80 Prozent ihres Nennvermögens.
Ein kleines Detail entscheidet aber über die Vergleichbarkeit: die Temperatur. Die Norm bezieht sich auf 30 °C Elektrolyttemperatur. Ist der Elektrolyt kälter, so fällt die gemessene Kapazität geringer aus, ist er wärmer, so fällt sie höher aus. Gegen diese Temperaturabweichung sieht die Norm einen Korrekturwert von 0,006 pro Kelvin vor. Ein Test bei 20 °C in einer ungeheizten Halle schätzt den Zustand also um rund 6 Prozent zu niedrig ein, wenn niemand korrigiert. Seriöse Prüfprotokolle geben deshalb immer die gemessene Temperatur an.
Säuredichte, Zellspannung und Innenwiderstand
Alle diese Werte ergeben für sich genommen die Restkapazität der Batterie. Sie drücken aber noch nichts darüber aus, ob vielleicht alle Zellen gleichmäßig altern oder ob einzelne Zellen die Gesamtleistung nach unten ziehen.
Es gibt drei Detailmessungen:
Säuredichte: Bei Batterien mit flüssigem Elektrolyt bestimmst du die Dichte mit einem Aräometer oder einem digitalen Dichtemessgerät in jeder Zelle. Vollgeladen liegt sie bei PzS-Zellen etwa bei 1,29 kg/l bei 30 °C. Pro Kelvin Abweichung verändert sich der Wert etwa um 0,0007 kg/l. Zellen, die nach der Vollladung deutlich unter dem Durchschnitt stehen, deuten auf Sulfatierung, Anschluß oder Säureschichtung hin.
Zellspannung am Testende: Die aufschlußreichsten Werte erhältst du in der letzten Stunde des Kapazitätstests. Gesunde Zellen sinken dort gemeinsam ab. Übrige Zellen fallen früher unter den Mittelwert und zeigen am Schluss eindeutig, wer es ist. Wenn die Batterien insgesamt noch gut dastehen, macht es oft Sinn, gezielt eine schwache Zelle zu tauschen, anstatt gleich neue Batterien anzuschaffen.
Innenwiderstand: Mit zunehmendem Alter steigt der Innenwiderstand, weil aktive Masse verloren geht und die Gitterkorrosion zunimmt. Die Messung ersetzt keinen Kapazitätstest, ist aber gut für schnelle Vergleichsmessungen zwischen Zellen derselben Batterie verwendbar.
Bei Gel-Batterien vom Typ PzV brauchst du die Dichtemessung nicht durchzuführen, weil die Zellen verschlossen sind. Hier bleiben Kapazitätstest, Zellspannungen und Innenwiderstand als Kriterien.
Messwerte dauerhaft erfassen: Batteriemonitoring und Datenlogger
Ein einzelner Test ist Momentaufnahme. Er zeigt nur indirekt, wie die Batterie in den Monaten zuvor behandelt wurde. Moderne Batteriemonitore, die direkt am Batteriekabel sitzen, schließen diese Lücke. Sie erfassen Ladezyklen, entnommene Amperestunden, Tiefentladungen, Temperaturverläufe und je nach Modell auch den Elektrolytstand.
Die Daten lassen sich per Funk oder USB ablesen und in eine Tabellenkalkulation oder eine Flottenmanagement-Software übernehmen. Für den Gebrauchtmarkt sind solche Aufzeichnungen wichtig. Eine Batterie mit dokumentierter Entladetiefe von meist unter 80 Prozent hat in der Regel merklich weniger Verschleiß als eine, die regelmäßig bis zur Abschaltung gefahren wurde. Hersteller geben für PzS-Zellen in der Regel etwa 1.500 Zyklen bei dieser Entladetiefe an.
