Soll die Batterie dauernd ihre Kapazität behalten, so muß sie in jeder Woche (nach den Vorschriften der Akkum. Fabr. Akt.-Ges.) zweimal mindestens mit ihrer halben Kapazität beansprucht werden, außerdem muß sie täglich bis zu 2,75 Volt pro Zelle geladen werden. Sieht man von dieser umständlichen Behandlung ab, so erfolgt geringe Sulfatierung, die Batterie wird dann in irgend einem Bedarfsfalle nicht die volle Kapazität abzugeben in der Lage sein, jedoch immer noch allen praktischen Anforderungen gerecht werden.

Die Entladung darf mit der der einstündigen Beanspruchung entsprechenden Stromstärke geschehen. Die Kapazitäts-Batterie soll möglichst oft zur Arbeitsleistung herangezogen werden und täglich morgens vor Beginn des Maschinenbetriebes und abends nach Stillsetzen der Maschinen zur Stromabgabe benutzt werden.

Um die Pufferwirkung, die an und für sich wegen der schnellen Änderungen der elektromotorischen Kraft nicht in befriedigender Weise erfolgt, zu erhöhen, hat man besondere Schaltungen ersonnen. Eine häufig angewandte Anordnung besteht in der Verwendung der Piranischen Pufferzusatzmaschine. Diese wird durch einen Elektromotor angetrieben und hat 2 Magnetwicklungen. Die eine, mit hohem Widerstande, ist mit den Polen der Akkumulatorenbatterie verbunden, die zweite, von geringem Widerstand, ist einem vom Netzstrome durchflossenen Widerstande parallel geschaltet. Die beiden Ströme wirken im entgegengesetzten Sinne magnetisierend. Der normale Netzstrom sei J und der augenblickliche J¹. Ist J = J¹, so heben sich die beiden Erregerströme auf, die Zusatzmaschine entwickelt keine Spannung, und der Akkumulator gibt keinen Strom ab. Ist J¹>J, so hat die Maschine eine Spannung, die sich zu derjenigen der Batterie addiert, so daß sie Strom abgibt, etc.

Auch bei Drehstrom gelangen Akkumulatorenbatterien zum Puffern zuweilen zur Anwendung[137]. Man kann an das Netz einen Motorgenerator, d. h. einen Drehstrommotor, der eine Gleichstrommaschine antreibt, oder einen Drehstrom-Gleichstrom-Umformer anschließen. Die Gleichstromseite ist mit einer Batterie parallel geschaltet. Wenn nun in der Zentrale die Umdrehungszahl der Drehstromdynamo sinkt, so sinkt auch diejenige des Motors bezw. Umformers, die Gleichstrommaschine hat niedrige Spannung und die Batterie gibt Strom ab. Der Umformer wird durch Gleichstrom angetrieben und wirkt als Drehstromgenerator, d. h. er gibt Strom an das Netz ab. Umgekehrt nimmt die Batterie Strom auf, wenn sich die Umdrehungszahl der Motordynamo erhöht. Die Anordnung ist besonders dann am Platze, wenn der Kraftbedarf sehr stark schwankt, wie es z. B. bei Fördermaschinen in Bergwerken der Fall ist.

Umwandlung der Spannung. Bei großen elektrischen Anlagen benutzt man zuweilen auch Akkumulatorenbatterien, um die hohe Netzspannung in niedrigere Gebrauchsspannung umzuwandeln. Nehmen wir z. B. an, daß man Bahnstrom von 600 Volt einer an der Bahnstrecke gelegenen Gemeinde für die Speisung von Lampen von 110 Volt zuführen will. Man kann dann an dem betreffenden Orte etwa 220 Zellen, die in Reihe geschaltet sind, durch den Bahnstrom direkt oder durch eine Motordynamo laden, die durch den Bahnstrom angetrieben wird. Bei der Entladung bildet man aus der großen Batterie Gruppen, die parallel geschaltet werden.

Akkumulatorenwagen für Bahnbetrieb. In den letzten Jahren sind wieder vielfach Versuche mit Akkumulatoren-Triebwagen gemacht worden. Diese sollen dem Zwecke dienen, auf Haupt- und Nebenbahnen, wo ein genügendes Bedürfnis vorhanden ist, einen Zwischenverkehr neben den großen durchgehenden Hauptzügen zu ermöglichen (Vorortverkehr, Anschluß an Stationen, wo Schnellzüge halten usw.). Nach dem Entwurf des Geheimen Baurats Wittfeld sind für die preußischen Staatsbahnen Akkumulatoren-Doppelwagen[138] ausgeführt worden. Ein solcher besteht aus zwei kurzgekuppelten zweiachsigen Einzelwagen, von denen jeder in einem Vorbau mit einer Achse eine Akkumulatorenbatterie enthält. Diese besteht aus 168 Zellen mit 368 Amp.-Stdn. Kapazität. Die Wagen können ca. 100 km mit voller Belastung zurücklegen. Lötverbindungen sind vermieden, so daß man die einzelnen Teile (Hartgummikästen) leicht herausnehmen kann (Akk.-Fabrik, Akt.-Ges.). Auf pfälzischen Bahnen sind seit längerer Zeit mit Akkumulatorenwagen so günstige Erfahrungen gemacht worden, daß eine größere Anzahl von Wagen in Auftrag gegeben wurde.

Elektromobile. An die Batterien für Elektromobile werden besondere Anforderungen gestellt: Möglichst geringes Gewicht pro Einheit der Leistung, ohne daß die Lebensdauer zu sehr herabgesetzt wird (siehe S. 164), große Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Erschütterungen, die während der Fahrt oft recht stark sein können, Unempfindlichkeit gegen Überlastungen (Anfahren etc.), möglichst geringe Raumbeanspruchung. Für jede Tonne Gewicht, das zu bewegen ist, ist eine gewisse Zugkraft nötig (13-30 kg), die man als Traktionskoeffizient bezeichnet. Dieser hängt von verschiedenen Umständen ab: von der Bereifung (Vollgummi, Pneumatik, Eisen), von dem Totalgewichte selbst, vor allem von der Beschaffenheit und dem Zustande der Straßen. Ein Personen-Elektromobil erfordert etwa 3 PS. bei 20 km Geschwindigkeit einschl. Energie-Verlust im Motor und Kontroller, der durchschnittlich etwa 25% beträgt. Da schon geringe Steigungen recht hohe Anforderungen an die Batterie stellen, so sind in bergischen Gegenden Elektromobile nicht am Platze. Sie kommen einstweilen nur für Städte in Frage. (Näheres siehe Kammerhoff l. c. S. 116, ferner seien hervorgehoben die Arbeiten von E. Sieg in der E. T. Z. 1905, S. 311 und in E. T. Z. 1906, S. 1017.)

Auch bei Automobilen mit Benzinmotoren finden Akkumulatoren Anwendung und zwar für die Beleuchtung, die elektrische Huppe, als Zünderzellen etc.

Im Telegraphenbetrieb sind die Akkumulatoren besonders dann den Primärelementen überlegen, wenn es sich um den Betrieb langer Kabelleitungen handelt. Bei diesen spielt die elektrostatische Kapazität eine wichtige Rolle. Bei jedem Zeichen nämlich, das telegraphiert wird, d. h. bei jedem Stromschluß, muß das Kabel zunächst durch die Stromquelle geladen werden; die Ladung verläuft aber umso schneller, je kleiner der innere Widerstand der Batterie ist. Durch Verwendung von Akkumulatoren wird somit die Telegraphiergeschwindigkeit vergrößert. Bei vielen Ämtern werden seit Jahren Sammler von 14 Amp.-Stdn. Kapazität verwendet, die entweder aus Kupferelementen oder aus dem Netz des Elektrizitätswerkes geladen werden.

Im Telephonbetrieb haben sich Akkumulatoren als Stromquellen für die Vermittlungsämter und bei dem Vielfachsystem mit Zentralbatteriebetrieb[139] gut bewährt. Dagegen scheinen ausgedehnte Probeversuche, den Akkumulator als Stromquelle für die Mikrophone bei den einzelnen Sprechstellen zu verwenden, nicht zu einem befriedigenden Resultate geführt zu haben, indem die wegen des Mangels einer — kaum durchzuführenden — genügenden Überwachung der einzelnen Elemente häufig vorkommende Sulfatierung der Platten und die damit verbundene Schwierigkeit der Ladung große Unterhaltungskosten verursachen[140].

Sogenannte Kleinakkumulatoren finden zahlreiche Verwendungen, von denen noch folgende hervorgehoben seien: Beleuchtung von Lampen in Wagen, tragbare Lampen (Taschenlampen, Handlampen), Beleuchtung von Treppen, Antrieb von kleinen Ventilatoren usw.

Verwendung der Akkumulatoren im Laboratorium (Lehrzwecke, therapeutische Zwecke etc.). Bei sachgemäßer Behandlung bilden die Akkumulatoren eine Stromquelle, die allen Anforderungen in bester Weise genügt; sie sind stets betriebsbereit, die Bedienung und Kosten sind im Vergleich zu Primärelementen außerordentlich gering, man kann längere Zeit nahezu konstanten und starken Strom entnehmen. Versagt ein Akkumulator frühzeitig, so ist der Grund fast immer in Fehlern zu suchen, die bei der Behandlung gemacht worden sind; vor allem wird oft gegen die Vorschriften gesündigt, daß eine gewisse Stromstärke bei der Entladung nicht überschritten werden darf, daß die Entladung nur bis zu einem gewissen Punkte getrieben werden darf und daß zwischen Entladung und Ladung nur eine kurze Zeit liegen soll.

Am besten werden Glaszellen verwendet, damit man das Innere besichtigen kann. Werden die Elemente bald hier, bald dort verwendet, so stellt man sie in mit Griffen oder Tragriemen versehene Holzkästen, deren Höhe etwa ²⁄₃ der Höhe der Zelle beträgt, oder bei denen die Vorder- und Hinterwand zum Teil herausgenommen sind, wie es die Fig. 36 zeigt.

Damit man die Spannung leicht ändern kann, befestigt man an einer Seite des Kastens ein Schaltbrettchen, dessen Kontaktstücke mit den Polen der einzelnen Zellen verbunden sind. Durch Stöpsel, die man in die zwischen den Kontaktstücken befindlichen Löcher schiebt, kann man die Schaltungen vornehmen, z. B. kann man bei 4 Zellen auf 2, 4 und 8 Volt schalten. Zu beachten ist, daß man nicht durch falsche Stöpselung Kurzschluß herstellt. Bequemer ist die Verwendung eines Pachytrops, einer Einrichtung, bei der die verschiedenen Schaltungen durch Drehen einer Walze oder eines Rades vorgenommen werden; die Herstellung von Kurzschluß ist ausgeschlossen. In Fig. 37 ist eine Batterie aus 12 Elementen, wie sie von Kohl in Chemnitz in den Handel gebracht wird, abgebildet. Die auf der Pachytropwalze schleifenden federnden Kontaktstreifen sind mit den Polen der Elemente durch Drähte verbunden, die durch Klemmen festgehalten werden, so daß man jedes einzelne Element zwecks Besichtigung leicht aus dem Kasten heben kann.

Für kleine Batterien, die nur selten ganz entladen werden, sind Faure-Platten (als positive und negative) den Großoberflächenplatten vorzuziehen, da bei ersteren die Selbstentladung und daher auch die Gefahr, daß Sulfatierung eintritt, geringer ist als bei letzteren. Zu beachten ist auch, daß die Zellen zuweilen ganz entladen werden müssen (s. Kap. 7). Werden die Akkumulatoren oft transportiert, so fällt leicht aktive Masse heraus, durch die ein Kurzschluß bewirkt werden kann. Es empfiehlt sich daher, bei solchen Zellen den Plattenabstand reichlich groß zu wählen.

Für viele Untersuchungen, z. B. über die Bewegung der Elektrizität durch Gase, sind Hochspannungsbatterien die besten Stromquellen, weil sie bei der geringen erforderlichen Stromstärke den Elektroden der Röhre lange Zeit konstante Spannung zuführen. Größere Verbreitung hat die Hochspannungsbatterie nach Feußner[141] gefunden. In einem auf Rollen laufenden starken Eichenschrank befinden sich 500 kleine Elemente mit je einer positiven und einer negativen Elektrode. Als Glasgefäß dienen Pulverflaschen. Damit keine Säure herauskriechen und Nebenschlüsse herstellen kann, werden die Gläser mit einer Harzschicht luftdicht zugegossen; für die bei der Ladung auftretenden Gase wird ein besonderer Austrittsweg (Glasröhrchen) vorgesehen. Die die einzelnen Gruppen (25 Elemente) tragenden Bretter ruhen auf 4 Porzellanglocken. Zwei Schaltleisten aus Hartgummi mit Hartgummigriffen gestatten mit einem Handgriff Parallelschaltung der Batterie zur Ladung mit 125 Volt oder Hintereinanderschaltung auf 1000 Volt vorzunehmen. Die Kapazität beträgt ca. 1 Amperstunde bei 0,1 Amp. Entladestrom.

Am Schlusse dieses Kapitels sei noch hervorgehoben, daß der Bleiakkumulator selbst ein interessantes Versuchsobjekt ist. Es seien folgende Versuche und Arbeiten erwähnt: Änderung der elektromot. Kraft am Anfang und gegen Ende der Ladung und Entladung, Bestimmung der Kapazität, Abhängigkeit der Kapazität von der Säuredichte, Ermittelung des Wirkungsgrades und des Nutzeffektes, Änderung der elektromot. Kraft mit der Säuredichte und der Temperatur (s. S. 42). Bei verschiedenen dieser Arbeiten muß eine genaue Messung der elektrom. Kraft vorgenommen werden. Dieser wichtigen Aufgabe sollen noch einige Worte gewidmet werden. In den meisten Fällen erhält man die gesuchte Größe mit hinreichender Genauigkeit, wenn man die Klemmen des nicht belasteten Akkumulators mit einem empfindlichen Voltmeter für kleine Spannungen verbindet. Da aber solche Voltmeter einen Strom von 120-110 Amp. verbrauchen, so macht sich bei kleinen Zellen schon die Konzentrationspolarisation bemerkbar. Am einwandfreiesten ist die Kompensationsmethode nach Poggendorff, bei der die elektromot. Kraft bestimmt wird, ohne daß die Zelle Strom abgibt. Das Prinzip dieser Methode ist folgendes: Es sei B in Fig. 38 eine Batterie von 2 kleinen Akkumulatoren, W ein Widerstand von 4000 Ohm, a c ein Widerstand von 6000 Ohm, X ein Normalelement, dessen elektromotorische Kraft E_n man genau kennt. Die Batterie gibt, wenn die Gleichgewichtsbedingung erfüllt ist, d. h. wenn durch den Nebenkreis a X G d kein Strom fließt, einen Strom von E10000 Amp. ab, wo E ihre elektrom. Kraft ist. Mithin beläuft sich der Spannungsverlust in a c auf 6000 . E10000 = 0,6 . E Volt (angenähert auf 2,4 Volt). Da auf jeden Fall die elektrom. Kraft des Normalelementes kleiner ist als 0,6 . E, so gibt es zwischen a und c einen Punkt d, so daß der dem Batteriestrom entsprechende Spannungsabfall von a bis d gleich E_n ist. Hat man diesen Punkt gefunden, so fließt durch das Galvanoskop G kein Strom. Der Widerstand zwischen a und d betrage W_n Ohm, dann ist E_n = W_n . E10000 Volt.

Jetzt wird das Normalelement durch den Akkumulator ersetzt, dessen elektrom. Kraft man messen will, und man sucht wieder einen Punkt zwischen a und c so, daß G stromlos ist; dieser sei d′. Der Widerstand in a d′ betrage W′ Ohm, damit ist X = W′ . E10000. Dividiert man diese Gleichung durch die vorige, so ergibt sich X = E_n . W′W_n.

In Wirklichkeit wird G mit C verbunden und man variiert die Potentialdifferenz zwischen a und c. Zu diesem Zwecke ersetzt man den Widerstand a c durch einen Stöpselrheostaten und ändert diesen so lange, bis durch G kein Strom fließt. Selbstverständlich müssen jetzt die vorigen Gleichungen etwas umgeändert werden.

Zwischen den Punkten a und c muß ein großer Widerstand liegen, damit es ausgeschlossen ist, daß das Normalelement einen stärkeren Strom abgibt. Solche Elemente dürfen nämlich nur mit ganz schwachem Strome (etwa 0,0001 Amp.) beansprucht werden. Dadurch, daß man auch für W einen Widerstand von mehreren tausend Ohm wählt, erreicht man, daß der Spannungsabfall in a c der zu messenden elektrom. Kraft nahe kommt und daß, bevor die elektrom. Kraft E_n kompensiert ist, nur ein ganz schwacher Strom in das Element gelangen kann.

Druck: Otto Wigand m. b. H., Leipzig.