Werkzeugtechnik: Akku oder Kabel?

01.06.2023 | Veröffentlicht in Ausgabe 05-2023

Steht kein Stromanschluss zur Verfügung oder stört das Kabel – etwa bei Arbeiten über Kopf –, ist das ein klarer Fall für Akkugeräte. - © Bild: Bosch Powertools — © Bild: Bosch Powertools

Steht kein Stromanschluss zur Verfügung oder stört das Kabel – etwa bei Arbeiten über Kopf –, ist das ein klarer Fall für Akkugeräte.

Akkugeräte haben viele Vorteile und bieten eine mit Netzgeräten vergleichbare mobile Power, ohne lästiges Kabel. Aber ist der Akku dem Kabel wirklich ebenbürtig, wie steht es mit der Umweltbilanz und überhaupt: Muss es immer Akku sein? Marian Behaneck ist der Sache auf den Grund gegangen.

Wichtig bei Akkugeräten: Die Merkmale Spannung und Kapazität entscheiden über die Leistungsfähigkeit.

Lithium-Ionen-Akkus haben Vorteile: kein Memory-Effekt und eine nur geringe Selbstentladung.

Elektronisch gesteuerte Schnellladegeräte verlängern die Lebensdauer.

Die Haltbarkeit des Akkus hängt auch von der Betriebstemperatur ab. Manchmal empfiehlt sich das Vorwärmen.

Nach sechs Monaten „Ruhephase“ sollten Akkus nachgeladen werden.

Vor dem Kauf muss klar sein, für welche Anwendungen das Gerät vorgesehen ist.

Vereinfachte Handhabung: Manche Akkus sind baureihen- oder gar herstellerübergreifend kompatibel.

Bei extremem Einsatz flacht die Leistungskurve der Akkugeräte schnell ab.

Akkuwerkzeuge werden immer leichter, kompakter und bieten auch ohne Netzanschluss viel Leistung – bei völliger Bewegungsfreiheit bei Arbeiten über Kopf, auf der Leiter oder auf dem Gerüst. Insbesondere leistungsstärkere Geräte mit 18 bis 54 V und einer Speicherkapazität ab 4 Ah stehen sie Herstellerangaben zufolge in ihrer Leistungsfähigkeit netzgebundenen Geräten kaum nach. Auch deshalb liegt der Anteil verkaufter Akkuwerkzeuge am Gesamtumsatz aktuell über 50 % – Tendenz steigend. Das freut Hersteller und Handel, weil durch die Akkus und Ladegeräte mehr verdient wird als mit Kabelgeräten.

Akkus entscheiden über Leistung

Akkumulatoren (kurz: Akkus) sind wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie. Sie bestehen aus mehreren in Reihe geschalteten einzelnen Zellen und bestimmen im Wesentlichen die Leistungsfähigkeit von Akkuwerkzeugen. Zu den wichtigsten Parametern zählt die in Volt (V) gemessene Spannung des Akkus, die – je nachdem wie viele Akkuzellen hintereinandergeschaltet werden – zwischen 2,4 V (2 Zellen) und 54 V (45 Zellen) liegt.

Ein weiteres wichtiges Leistungskriterium ist die Kapazität – quasi das Speichervermögen des Akkus. Sie wird in Amperestunden (Ah) angegeben und definiert, wie viel Strom, gemessen in Ampere (A), der Akku pro Stunde liefern kann. Aktuell sind das 2 bis 12 Ah und mehr.

Wie groß die im Akku gespeicherte Energiemenge ist, gibt schließlich die dritte wichtige Kenngröße an: Multipliziert man die Akkuspannung (Volt, V) und Kapazität (Amperestunden, Ah) miteinander, erhält man die Einheit Wattstunde (Wh). Sie definiert die elektrische Energie, die ein Akku pro Stunde liefert. Mithilfe dieser Kenngröße lassen sich Akkus unterschiedlicher Spannung und Kapazität vergleichen. So hat beispielsweise ein 18-V-Akku mit 0,8 Ah den gleichen Energiegehalt wie ein 7,2-V-Akku mit 2 Ah, nämlich 14,4 Wattstunden.

Neben dem Zusammenspiel von Motor, Getriebe und Elektronik ist sie ein entscheidendes Kriterium für die Leistung eines Akkuwerkzeugs. Je nachdem, aus welchen Materialien die Akku-Elektroden bestehen, unterscheidet man zwischen Nickel-Cadmium- (NiCd), Nickel-Metallhydrid- (NiMH) und den Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion). Durchgesetzt hat sich die Lithium-Ionen-Technologie, denn Li-Ion-Akkus verfügen über eine hohe Energiedichte, praktisch keinen Memory-Effekt und nur eine sehr geringe Selbstentladung. In der Praxis bedeutet das: leichtere, kompaktere Geräte bei hoher Voltzahl mit wenigeren, durch einen Akkuwechsel bedingten Zwangspausen, eine problemlosere Handhabung sowie eine längere Lebensdauer.

**Kabellose Power ohne lange Leitung ist insbesondere bei Arbeiten auf Leitern oder Gerüsten von Vorteil.**

Worauf achten bei Ladung und Betrieb?

Die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Akkus hängen auch davon ab, wie man diese behandelt. Aufgeladen werden sollten Li-Ion-Akkus nur mit den dazugehörigen Ladegeräten. Elektronisch gesteuerte Schnellladegeräte, die kontinuierlich den Ladezustand, die Akkuspannung und die Temperaturentwicklung überwachen und den Ladestrom entsprechend steuern, laden schonend und schnell (ca. 30 Minuten). Eine Abschaltautomatik verhindert eine Überladung und wechselt nach dem Ladevorgang in einen „Erhaltungsmodus“, um den Akkuladestand konstant bei 100 % zu halten. Außerdem wird sichergestellt, dass sich der Akku nicht über das Ladegerät entladen kann.

Während des Betriebs muss man darauf achten, dass es zu keiner Tiefentladung kommt, was aktuelle, hochwertige Akkuwerkzeuge mit einer Schutzschaltung verhindern. Werden Akkugeräte über längere Zeit nicht benutzt, geht die darin gespeicherte Energie aufgrund elektrochemischer Vorgänge allmählich verloren. Wie schnell, hängt vom Akkutyp und von der Umgebungstemperatur ab. Bei Li-Ion-Akkus liegt die Selbstentladung pro Monat bei etwa 2 %. Li-Ion-Akkus können jederzeit geladen werden, auch wenn sie noch nicht leer sind. Man kann sie auch aus dem Ladegerät nehmen und nutzen, bevor sie voll geladen sind. Allerdings wird dabei der Akku öfter ge- und entladen, was insgesamt die Anzahl möglicher Ladezyklen reduziert.

Auch auf die Betriebstemperatur sollte man achten: Li-Ion-Akkus arbeiten nur in einem Temperaturbereich zwischen etwa –15 und +50 °C einwandfrei. Ist der Akku kälter, weil er etwa während einer Frostnacht im Fahrzeug lag, sollte er vorgewärmt werden – insbesondere, wenn er geladen werden muss. Bei hoher Belastung wird der Akku schnell heiß. Kommen hohe Umgebungstemperaturen hinzu, kann der Akku schnell die obere Leistungsgrenze von +50 °C überschreiten. Hochwertige Akkus schalten sich zum Selbstschutz ab einer bestimmten Temperatur (z. B. +80 °C) ab.

Wie lagert und entsorgt man Akkus korrekt?

Werden Akkus über längere Zeit nicht benutzt, sollte man sie vom Werkzeug oder Ladegerät trennen, kühl, trocken und vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt lagern. Feuchtigkeit und Nässe sollte man am Lagerungsort der Akkugeräte vermeiden, denn Kriechströme können zur Selbstentladung führen und Korrosion an den Kontakten verursachen.

Bei längerer Lagerung sollte man Li-Ion-Akkus zu 40 bis 60 % aufladen – so sind sie bei optimalen 5 bis 15 °C über Monate problemlos lagerfähig. Empfohlen wird allerdings ein regelmäßiges Nachladen nach etwa sechs Monaten. Am besten ist jedoch, wenn der Akku regelmäßig benutzt wird. Die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Akkus ist bei regelmäßigen und möglichst vollständigen Lade-/Entladezyklen am höchsten.

Wie viele Lade- und Entladezyklen möglich sind, hängt von mehreren Faktoren ab – u. a. von der systembedingten Alterung und einer sachgerechten Behandlung. Während theoretisch bis zu 1000 Zyklen und mehr möglich sind, werden in der Praxis meist weniger Zyklen erreicht. Das hat mehrere Gründe: Lade-/Entladeverhalten, Nutzungsprofil, Umgebungstemperaturen, Lagerung etc. So kann ein Akku schon nach 500 Zyklen oder früher – und damit, je nach Nutzung, nach zwei bis drei Jahren – verbraucht sein.

Akkus dürfen dann keinesfalls im Müll landen. Sie müssen laut Batterienverordnung Herstellern oder Händlern zurückgegeben werden, die zur Rücknahme gesetzlich verpflichtet sind und meist auch einen entsprechenden Service anbieten. Manchmal lassen sich Akkus auch reparieren. Einige Anbieter haben sich darauf spezialisiert (z. B. www.akkuman.de, www.akkuplus.de oder www.akkuwerk.de).

**Leistungsstarke Akkugeräte bieten inzwischen ein mit kabelgebundenen Modellen vergleichbares Leistungsniveau.**

Worauf sollte man beim Kauf achten?

Für die verschiedenen Einsatzprofile offeriert der Markt mehrere Volt-Klassen. Das größte Sortiment findet man in der 18-V-Klasse, denn diese Geräte sind auch für den professionellen Einsatz leistungsfähig genug. An der Leistungsspitze stehen 36-V- und 54-V-Geräte. Sie bieten sowohl Kraft als auch Ausdauer und müssen den Vergleich mit Netzgeräten nicht scheuen. An ihre Leistungsgrenzen geraten allerdings auch leistungsstarke Akkugeräte, wenn viel Leistung und ein hohes Drehmoment im Dauerbetrieb abverlangt werden. Die wichtigste Frage bei der Kaufentscheidung lautet deshalb: Für welche Anwendungen wird das Akkugerät benötigt?

Geräte mit hoher Voltzahl und hohem Drehmoment sind gefordert, wenn man zum Beispiel häufig Löcher mit großem Durchmesser bohrt oder dicke und lange Schrauben verwendet. Akkugeräte mit hoher Kapazität werden gebraucht, wenn man mit einer Akkuladung möglichst viele Löcher bohren und viele Schrauben eindrehen will. Wer also ein Akkuwerkzeug kauft, sollte vorher überlegen, ob Kraft oder Ausdauer gefragt sind. Wichtig sind aber auch praktische Aspekte, wie die Ladedauer sowie die Austauschbarkeit von Akkus.

Bei einigen Herstellern sind die Akkus inzwischen innerhalb einer Geräte-Baureihe, baureihen- oder sogar herstellerübergreifend kompatibel (Cordless Alliance System, Power for All Alliance etc.). Praktisch ist auch, wenn beispielsweise zwei 18-V-Akkus in ein 36-V-Akkugerät passen. Ein Kaufkriterium sollte auch die Herstellergarantie auf Akkus sein. Einige Hersteller, wie etwa Bosch oder Metabo, gewähren eine Drei-Jahres-Garantie. Ob Akku-Zusatzfunktionen notwendig sind, die eine digitale Werkzeugverwaltung oder eine Geräteeinstellung per App ermöglichen, sollte individuell entschieden werden.

Bei der Gerätetechnik sollte man auf bürstenlose Motoren achten, die leistungsfähiger und langlebiger sind. Wichtig bei leistungsstarken Geräten ist ein elektronischer Blockierschutz, andernfalls kann es zu Verletzungen kommen. Last but not least sollte das Gehäuse spritzwassergeschützt, robust und stoßsicher sowie durch eine Voll- oder Teilgummierung rutschfest sein. Motor und Getriebe sollten durch eine Vollkapselung gegen Staub möglichst unempfindlich sein.

Die Kehrseite der Akkutechnik

Der Preis, den man für mehr Bewegungsfreiheit beim Arbeiten zahlen muss, ist die gegenüber Netzgeräten schlechtere ökonomische und ökologische Bilanz von Akkugeräten. Das liegt zum einen daran, dass Akkugeräte deutlich teurer sind als vergleichbare Kabelgeräte. Zum anderen wird beim Akkuladen und -entladen Wärme freigesetzt, sodass ein Teil der zum Aufladen aufgewandten Energie ungenutzt als Abwärme verpufft.

Das Verhältnis der verwendbaren zu der beim Laden aufzuwendenden Energie wird als energetischer Wirkungsgrad bezeichnet. Er liegt bei Li-Ion-Akkus zwischen 90 und 98 %, das heißt, 2 bis 10 % der Ladeenergie gehen verloren. Beim kabellosen (induktiven) Laden liegen die Verluste noch höher.

Zur Kehrseite der Akkutechnik gehören auch die Probleme bei der Akkuherstellung, -entsorgung und dem -recycling. So erfolgt der Abbau der Rohstoffe wie Lithium, Kobalt oder Mangan häufig unter prekären Bedingungen für die Arbeiter und er verursacht durch einen hohen Wasserverbrauch sowie eine Absenkung und Versalzung des Grundwassers regional soziale und ökologische Probleme.

Verbrauchte Akkus sind zudem Problemabfälle. Sie enthalten Schwermetalle, die Mensch und Umwelt gefährden. Dennoch landen Akkus immer wieder im Restmüll und belasten dort durch auslaufende Giftstoffe die Umwelt. Achtlos „entsorgte“ Lithiumakkus können sich zudem selbst entzünden.

Abhilfe könnte ein Akku-Pfandsystem schaffen. Dann ließen sich auch mehr wertvolles Kupfer, Mangan, Nickel, Lithium oder Kobalt recyceln und in den Rohstoffkreislauf zurückführen. Allerdings besteht für Recyclingverfahren noch Optimierungsbedarf in puncto Wirtschaftlichkeit, Energie- und Materialeffizienz.

**Nicht nur in der Werkstatt – auch unterwegs sind mithilfe mobiler Ladestationen im Fahrzeug Akkugeräte schnell geladen und betriebsbereit.**

Vor- und Nachteile

Akkugeräte haben zweifellos Vorteile – vor allem dort, wo kein Strom vorhanden ist. Bei kleinen Bohr-, Säge- oder Schleifarbeiten immer das Verlängerungskabel herauszuholen hemmt die Produktivität, stört bei Überkopfarbeiten und ein vor dem Sägeblatt oder der Trennscheibe baumelndes Kabel kann auch gefährlich sein.

Aber es gibt auch Nachteile: Akkugeräte können die von den Herstellern angegebenen Leistungswerte nicht durchgängig halten. Bei extremem Dauereinsatz mit großen Bohrerdurchmessern und Materialien wie Stahl, Stein oder Beton fällt die Leistungskurve technisch bedingt ab. Bei Dauerbelastung mit hohem Drehmoment können auch aktuelle, leistungsstarke Akkugeräte mit Netzgeräten nicht Schritt halten.

Es muss nicht immer Akku sein

Neben dem begrenzten Durchhaltevermögen und der Leistung stören manchmal auch das zusätzliche Gewicht, die größeren Abmessungen und die geringere Akkuleistung bei großer Kälte, die auch zu Komplettausfällen führen kann. Auch wenn die Ladezeiten mittlerweile mit wenigen Minuten deutlich kürzer sind als früher, so sind sie dennoch lästig, weil das Aufladen für den nächsten Arbeitstag häufig vergessen wird. Liegen Akkuwerkzeuge länger unbenutzt herum, sind sie nicht spontan nutzbar und können bei unsachgemäßer Lagerung Schaden
nehmen.

Je nach Nutzungsverhalten, Akkuqualität und anderen Parametern kann der Akku bereits nach wenigen Jahren kaputtgehen. Akkugeräte sind deshalb nicht immer die bessere Wahl und Kabelgeräte sind manchmal sinnvoller, weil sie langlebiger, leichter, unempfindlicher und umweltverträglicher sind.