Titel: Die gebräuchlichen Automobilsysteme.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1900, Band 315 (S. 239–242)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj315/ar315058

Die gebräuchlichen Automobilsysteme.

Von Professor H. Bachner in Stuttgart.

(Fortsetzung des Berichtes S. 220 d. Bd.)

II. Akkumulatoren.

Es stehen bekanntlich zwei Hauptarten von Akkumulatoren in Verwendung, deren Unterschied in der Herstellungder positiven Platten begründet liegt. Diese sind bei dem nach Faure benannten Akkumulator aus Bleigittern hergestellt, in deren Zwischenräume eine aus Bleioxyd |240| bestehende Masse eingetragen ist; dem Volumen nach überwiegt weitaus diese sogen. aktive Masse. Die positiven Platten der Planté-Zellen hingegen besitzen verhältnismässig wenig aktive Masse, lassen dagegen durch Furchung eine derartige Gestaltung des Bleikörpers zu, dass die nur äusserlich mit Masse bedeckte Oberfläche eine sehr bedeutende Grösse zu erlangen vermag; die negativen Platten sind auch hier in der Regel nach dem System Faure hergestellt.

Obgleich nun die betriebsfertigen Zellen in beiden Fällen dieselbe chemische Zusammensetzung besitzen, sind ihre Eigenschaften in elektrischer Hinsicht doch wesentlich verschieden. Der die elektrische Energie aufspeichernde Teil ist lediglich die aktive Masse, und da die Faure-Platten reichlich mit solcher versehen sind, ist ihre Aufspeicherungsfähigkeit oder Kapazität gegenüber den mit einer nur dünnen Masseschicht bedeckten Planté-Platten eine grosse. Diese hingegen besitzen zufolge ihrer Konstruktion einen wesentlich geringeren inneren Widerstand, weil ihr Bleikörper viel besser leitet als die aus Oxyden und Bindemitteln bestehende Massefüllung.

Eine weitere Besonderheit der überwiegend aus metallischem Blei bestehenden Planté-Platten ist ihr relativ hohes Gewicht gegenüber den Faure-Platten, die überdies infolge ihrer höheren Aufspeicherungsfähigkeit ein geringeres Volumen besitzen werden. Hieraus erklärt sich von selbst die Bevorzugung, welche die letzteren bis heute noch gemessen: Bei verhältnismässig geringem Gewicht können sie eine bestimmte elektrische Leistung längere Zeit hindurch hergeben als die Planté-Zellen. Dies ergibt sich ohne weiteres aus der nachstehenden1) Tabelle, welche die für den vorliegenden Zweck wesentlichen Angaben über zwei der gebräuchlichsten Typen annähernd derselben Kapazität enthält, eine Faure-Zelle der Société de l'accumulateur Fulmen, Clichy, und eine Tudor-(Planté-)Zelle der Akkumulatorenfabrik Akt.-Ges. Berlin; daneben finden sich die entsprechenden Zahlen des den Watt-Akkumulatoren-Werken, Akt.-Ges., patentierten Watt-Trockenakkumulators; alle drei Zellen sind für Traktionszwecke bestimmt.

System Fulmen Tudor Watt
Type B 17 A 55 IV C 10
Gesamtgewicht der Zelle kg 10,4 16,7 18,5
Gesamte Oberfläche der positi-
ven Platten qdm

28,8

220

Höchste normale Ladestrom-
stärke Amp.

40

60

60
Bei einer Entladezeit von 5 Stunden:
Kapazität Amp./Std. 135 132 130
Entladestrom Amp. 27 26,4 26
Auf 1 kg Gesamtgewicht entfallen:
Spezifische Kapazität Amp./Std. 13 7,9 7
Spezifischer Entladestrom Amp. 2,6 1,6 1,4

Der Fulmen-Akkumulator (Fig. 87), von Brault konstruiert und in Frankreich bis vor kurzem für Automobilzwecke fast allein in Verwendung, dürfte wohl die Grenze der praktisch noch zulässigen Gewichtsreduktion erreicht haben. Er besitzt für die verschiedenen Typen die gleichen Platten von 100 mm Breite und 180 mm Höhe, die nur 4 mm stark und mit gleichfalls nur 4 mm Zwischenraum eingebaut sind. Die Eigenart der Zelle beruht auf ihrem geringen Totalgewicht von nur 10,4 kg gegenüber den 16,7 kg der Tudor-Zelle, und die Tabelle lässt erkennen, dass ein mit Zellen des letztgenannten Systems ausgerüstetes Fahrzeug für die gleiche Leistung ein 13 : 7,9 = 1,65mal grösseres Batteriegewicht mitschleppen muss, als bei Verwendung von Fulmen-Zellen; bei der üblichen Zellenzahlvon 44 ergibt dies, auf die vorliegende Fulmen-Zelle bezogen, ein Mehr von (17,2 – 10,4) 44=300 kg.

Aus dem Vorliegenden ergibt sich, dass eine hohe spezifische Kapazität der Akkumulatorenbatterie unter allen Umständen wünschenswert ist. Sie bildet aber nicht die für den rationellen Betrieb der Automobilen allein massgebende Grösse, es ist vielmehr dessen Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit noch von gewissen anderen Eigenschaften der Zellen abhängig, die wir aus der folgenden Betrachtung kennen lernen werden.

Textabbildung Bd. 315, S. 240

Das Laden und Entladen der Zellen steht in innigem Zusammenhang mit den chemischen Umwandlungen innerhalb der aktiven Masse, welche bei der normal geladenen Zelle bekanntlich aus Bleisuperoxyd auf der positiven, fein zerteiltem Blei auf der negativen Platte bestehen soll. Bei der Entladung überziehen sich beide Platten allmählich mit einer Schicht von Bleisulfat, die bei der nächsten Ladung wieder vollkommen zurückverwandelt werden sollte. Gelingt dies nicht völlig, so verstärkt sich die schlechtleitende Sulfatschicht, die an der Aufspeicherung nicht teilnimmt, erschwert dem Strom und der Säure den Zutritt zum Inneren der Masse und drückt die Kapazität und die Leitungsfähigkeit zunächst stark herab. Dieser Zustand ist die Folge zu starker und zu lange fortgesetzter Entladungen oder ungenügender Ladungen.

Aber auch zu starkes Laden ist den Zellen nicht zuträglich. Die lebhafte Gasentwickelung, die sich zum Teil ins Innere der Masse fortsetzt, lockert dieselbe; durch wiederholtes Aufquellen und Zusammenziehen wird der Zusammenhang zwischen Masse und Bleikörper gelöst, besonders bei den positiven Platten, und die Folge ist Abbröckeln der wirksamen Schichten. Besonders schädlich wirkt dabei eine ungleichmässige Stromverteilung zwischen den einzelnen Platten der Zelle. Dann überziehen sich wohl nur bestimmte Plattenteile mit einer bleibenden Sulfatdecke, die Ausdehnungen und Zusammenziehungen erfolgen ungleichmässig und die Platte krümmt sich, wobei noch nebenbei die Gefahr eines Kurzschlusses durch schliessliche Berührung positiver und negativer Zellenteile eintritt.

Die Erfahrung zeigt, dass insbesondere plötzliche starke Entlade- und Ladeströme verderblich wirken, und man schreibt daher bei stationären Batterien das zulässige Maximum der entsprechenden Stromstärke vor. Betrachtet man aber nun diese Verhältnisse bei einer sogen. Traktionsbatterie während der Fahrt, so sieht man, dass diese schädlichen Stromstösse gerade den normalen Betriebszustand darstellen, wie aus den Fig. 88 und 89 zur Genüge hervorgeht. In diesen Diagrammen sind die Belastungsschwankungen zum Ausdruck gebracht, denen während der oben bereits erwähnten2) Automobilwettfahrt die Batterien |241| zweier die gleiche Strecke befahrenden Akkumulatorwagen mit Zellen der Type Fulmen B 17 ausgesetzt waren; die Kurven entsprechen der zu den bestimmten Fahrzeiten gemessenen Stromstärke in Ampère und lassen erkennen, dass von einer irgendwie gleichmässigen Beanspruchung keine Rede sein kann, und dass Stromstösse bis zum Doppelten (Fig. 88) und Dreifachen (Fig. 89) der als normal bezeichneten Stromstärke (bei 5stündiger Entladung) auftreten. Nimmt man hierzu noch die ungünstige mechanische Beanspruchung durch die bei der Fahrt auftretenden Stösse, so wird klar, dass man von diesen Automobil-Akkumulatoren keinenfalls die gleiche Lebensdauer erwarten darf, wie von stationären Zellen etwa für Beleuchtungsanlagen.

Textabbildung Bd. 315, S. 241

Diesen zerstörenden Einflüssen gegenüber zeigt sich die Grossoberflächenplatte viel weniger empfindlich als die Kapazitätsplatte. Infolge ihrer geringeren Aufspeicherungsfähigkeit muss das Gewicht für eine verlangte Leistung grösser genommen werden; hierdurch wächst die ohnedies wesentlich grössere Oberfläche noch mehr, und im umgekehrten Verhältnis verringert sich die auf die Flächeneinheit entfallende Stromstärke (die sogen. Stromdichte), wodurch gleichzeitig die Intensität der chemischen Vorgänge gemildert wird. Dies und die geringe Stärke der aktiven Schicht erleichtert das gleichmässige und vollkommene Eindringen der Stromwirkungen, und die Folge ist eine bessere Haltbarkeit dieser Plattenart, ein dauerndes Festhalten der Kapazität auf der normalen Höhe.

Die Tabelle zeigt die ausserordentliche Ueberlegenheit der Tudor-Platten in dieser Hinsicht; die gesamte positive Plattenoberfläche ist 228 : 28,8 = 7,6mal grösser als bei der Fulmen-Zelle. Hieraus erklären sich nun auch die Verschiedenheiten in den Angaben über die zulässige Ladestromstärke: Während die Société Fulmen nur 40 Ampère als zulässig erklärt, ist für die Tudor-Zette 60 Ampère als normal angegeben, aber selbst eine dauernde Ladestromstärke von 165 Ampère als nicht bedenklich bezeichnet. Diese Unempfindlichkeit gegen Stromstösse lässt natürlich für die Grossoberflächenplatte auf eine entsprechend längere Lebensdauer schliessen.

Als beachtenswertes Ergebnis jener Wettfahrten hat sich gezeigt, dass die Kosten für die Lieferung oder Erzeugung der für den Betrieb der Wagen erforderlichen elektrischen Energie bisher bei weitem von den Unterhaltungskosten des Fahrzeuges (Verhältnis 1 : 12), darunter insbesondere denen der Batterie übertroffen werden, ein Hinweis darauf, dass man mit allen Mitteln auf Dauerhaftigkeitder Platten und Schonung derselben durch möglichste Reduktion der Grösse und Zahl der beim Betrieb auftretenden Stromstösse hinarbeiten sollte. So zeigt ein Vergleich der beiden Diagramme (Fig. 88 und 89) deutlich, dass von den beiden die gleiche Versuchsstrecke durchlaufenden Fahrzeugen das der Fig. 89 entsprechende eine wesentlich günstigere Beanspruchung der Batterie lieferte, auch wenn man von den nicht unbedeutenden Ladungsstössen bei Fig. 88 absieht, die, eine Folge der versuchten Rückgewinnung von Energie (s. unten), als negative Stromstärken eingetragen sind.

Es erschien der mit Ueberwachung der Versuchsfahrten betrauten Kommission des Automobile-Club de France so wichtig, über das Verhalten der Akkumulatoren und insbesondere von verschiedenartigen Typen bei solchen ungünstigen Betriebsverhältnissen nähere Aufschlüsse zu gewinnen, dass ein neuer Wettbewerb speziell für Akkumulatoren beschlossen wurde mit einer Versuchsanordnung, die eine ständige Kontrolle der einzelnen Zellen gestatten musste. Da mit Bezug auf diesen Punkt der Fahrbetrieb ausgeschlossen erschien, wurden Apparate konstruiert, welche die Erschütterungen des Fahrzeugs möglichst getreu zu erzeugen gestatteten und gleichzeitig eine bestimmte Zahl von Stromstössen und dauernden Entladungen verschiedener Art aufeinander folgen liessen. Das Versuchsprogramm war kurz das folgende3):

1. Batteriegewicht höchstens 110 kg, normale Kapazität bei 5stündiger Entladung 120 Ampère-Stunden mit höchstens 8,5 Volt Spannungsabnahme.

2. Wochenweis wiederholte Beanspruchung mit je 1 Ruhetag. 1 Tag mit normaler Dauerentladung in 5 Stunden mit 24 Ampère. 5 Tage mit 5stündigen Entladungen unter Benutzung des oben erwähnten Apparates. Die dabei künstlich erzeugten Belastungsschwankungen gibt das Diagramm (Fig. 90) wieder.

Textabbildung Bd. 315, S. 241

3. Gesamte Versuchsdauer 6 Monate.

Dieser Concours international d'accumulateurs pour voitures automobiles wurde in der Zeit vom 3. Juni bis 2. Dezember 1899 abgehalten. Ueber das Resultat liegen bisher nur spärliche4) Mitteilungen vor, aus denen zunächst hervorgeht, dass das Programm weder von der einen noch anderen Seite ganz erfüllt werden konnte; so funktionierte der Rüttelapparat nur vom 19. Juli bis 14. November, und |242| das vorgeschriebene Gewicht erscheint mehrfach überschritten. Infolge von Störungen wurde die berechnete Zahl von Entladungen vielfach nicht erreicht, so dass beschlossen wurde, in dem Prüfungsresultat nur solche Batterien aufzuführen, welche mindestens 60 volle Entladungen durchgemacht haben; dieser Bedingung genügen nur 8 von 18, darunter 3 mit Planté-Platten (nur die positiven). Gerade über die wichtigsten Ergebnisse dieser Versuche, insbesondere den Endzustand der Zellen, fehlen aber noch nähere Angaben, besonders günstige Erfahrungen scheinen, wie zu erwarten war, nicht gemacht zu sein.

Textabbildung Bd. 315, S. 242

Von Interesse ist es jedenfalls, zu sehen, dass man gegenwärtig wieder mehr den Grossoberflächenplatten Planté'schen. Systems, wenigstens für die Positiven, zuneigt. Dies erscheint besonders in den Fällen gerechtfertigt, wo man, wie bei Droschken, die mit einmaliger Ladung zu durchfahrende Strecke nicht sehr gross zu nehmen braucht, etwa 20 bis 30 km, wo dagegen andererseits auf möglichst hohe Wirtschaftlichkeit des Betriebes, d.h. lange Lebensdauer der Batterie, gerechnet werden muss, wie dies bei den grossen Verkehrsgesellschaften der Fall ist. So zieht die Compagnie Générale des voitures in Paris schon jetzt die mit positiven Planté-Platten versehenen Zellen der Société pour le travail électriques des métaux den Fulmen-Zellen5) vor, stellt übrigens selbst Versuche mit verschiedenen Systemen im praktischen Betriebe an, um jene wichtige Frage zu klären, und auch in Deutschland scheint man nicht einseitig die Kapazitätsplatten zu bevorzugen.

Uebrigens gibt es auch eine ganze Reihe von Akkumulatoren des Faure'schen Systems, welche von der Fulmen-Type wesentlich abweichen. Bei dieser sind es besondersder geringe Plattenabstand und die ausgedehnten Massefelder (Fig. 87), welche zu Bedenken Anlass geben. Ersterer begünstigt eine ungleichmässige Stromdichte zwischen den einzelnen Platten und einzelnen Punkten zweier Platten, denn die kaum zu vermeidenden kleinen Abweichungen erlangen einen verhältnismässig grossen Einfluss; krümmt sich die Platte, so wird die nur durch geringe Berührungsfläche gehaltene Füllung leicht ausfallen (ein Kurzschluss dürfte wohl durch Zwischenlagen, die in der Figur allerdings fehlen, vermieden sein). Man wird deshalb, sobald man nur nicht ausschliesslich auf die Höhe der spezifischen Kapazität Wert legt, Konstruktionen vorziehen, die durch Häufung der Querrippen und ähnliche Mittel eine bessere Berührung zwischen Blei und Masse gewährleisten, wobei allerdings das Gewicht zu-, die Kapazität abnehmen muss. Hierher gehören z.B. die deutschen Konstruktionen System Pollak, Kölner Akkumulatorenwerke, Correns, Pflüger und andere; unter ihnen sei wegen ihrer besonderen Eigenart die Konstruktion des Watt-Trockenakkumulators kurz erläutert. Viele wagerecht verlaufende, durch vertikale Leisten versteifte Doppelrippen halten die Masse und sichern der Platte eine ziemliche Haltbarkeit trotz sehr geringer Stärke; dadurch ist aber die Aufspeicherungsfähigkeit bis auf die Werte der Planté-Zellen gesunken (vgl. die Tabelle). Die Haltbarkeit der Platten erscheint nun noch dadurch begünstigt, dass an Stelle der gewöhnlichen Säurefüllung eine mit Säure getränkte sogen. Trockenmasse (den Watt-Akkumulatoren-Werken patentiert) Verwendung gefunden hat, welche den gegenseitigen Abstand der Platten fixiert, ihrem Verziehen widersteht und nicht nur das Schaukeln und Verspritzen der Säure beseitigt, sondern auch ihr Entweichen bei der Gasentwickelung verhindern soll. Da dieses System bereits längere Zeit in praktischer Verwendung6) erprobt wurde, steht zu hoffen, dass es das Schicksal seiner vielen Vorgänger nicht teilen wird.

Zu beachten ist für den Automobilbetrieb mit Akkumulatoren insbesondere das schon bei Besprechung der Fig. 88 und 89 Angedeutete: man soll auf möglichst günstige, d.h. stetige Belastung der Batterie hinwirken, und, nachdem der Wirkungsgrad der Motoren kaum mehr verbesserungsfähig erscheint, bei deren Dimensionierung im Auge behalten, dass die Schwankungen der Stromstärke nicht zu bedeutend ausfallen; dasselbe gilt für die nunmehr zu besprechenden Anordnungen zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit, die ausserdem noch der Bedingung genügen sollten, dass jede Energievergeudung vermieden werde.

(Fortsetzung folgt.)

|240|

Die Angaben über die Fulmen-Zelle sind dem Bericht von Forestier über den Concours des voitures de place automobiles, 1898, entnommen (Mém. Soc. Ing. Civ., November 1898), die übrigen Werte den dem Verfasser freundlichst zur Verfügung gestellten Listen der betreffenden Firmen.

|240|

Es waren dies je ein Wagen von Jeantaud und Krieger (Mém. Soc. Ing. Civ., November 1898).

|241|

Le Génie civil, Bd. XXXIV S. 93.

|241|

Le Génie civil, 13. Januar 1900 S. 171; Z. d. V. d. I., 1900 S. 166.

|242|

Revue industrielle, 20. Januar 1900 S. 28.

|242|

Berlin-Charlottenburger Strassenbahn.

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