Batterien

Funktion der Bord-Batterie

Die Bord-Batterie speichert elektrische Energie chemisch und gibt sie als Gleichstrom (DC) ab. Sie hat drei Hauptaufgaben:

Anlassen des Motors — liefert den hohen Strom für den Anlasser (Starter), typisch 100–300 A für wenige Sekunden.
Reserveversorgung bei Generator-/Alternator-Ausfall — überbrückt den Stromausfall für 20–60 Minuten, je nach Lastprofil und Batterie-Kapazität.
Spannungs-Glättung und -Puffer — stabilisiert das Bordnetz, fängt Spannungsspitzen ab.

Typen von Bord-Batterien

1. Blei-Säure-Batterie (Lead-Acid) — weit verbreitet in PPL-Maschinen

Zellspannung: 2 V nominal.
6 Zellen in Serie → 12 V Batterie (14 V Bordnetz).
12 Zellen in Serie → 24 V Batterie (28 V Bordnetz, mehr in Verkehrsmaschinen).
Elektrolyt: Schwefelsäure (verdünnt) — bei einigen Modellen flüssig (vented), bei moderneren als VRLA (Valve-Regulated Lead-Acid) oder AGM (Absorbed Glass Mat) versiegelt.

2. Nickel-Cadmium (NiCd) — in einigen Helikoptern und größeren GA-Maschinen

Zellspannung: 1,25 V nominal.
19–20 Zellen für 24 V System.
Vorteil: lange Lebensdauer, robust bei extremen Temperaturen.
Nachteil: Memory-Effekt, Cadmium ist umweltbelastend.

3. Lithium-Ionen — neu, in modernen Mustern (z. B. Garmin G3X-Avionik-Backup)

Hohe Energiedichte, geringes Gewicht.
Erfordert spezielle Lade-/Schutzelektronik.
EASA STC-pflichtig in zertifizierten Flugzeugen.

Kapazität

Kapazität = Menge der elektrischen Ladung, die die Batterie speichern kann. Einheit: Amperestunden (Ah).

C172: typisch 28-Ah-Batterie (14 V System).
Beispiel: Bei 5 A Last (mehrere kleine Verbraucher) hält 28 Ah / 5 A = 5,6 h theoretisch — praktisch deutlich weniger, da Restkapazität nicht vollständig nutzbar.

Wichtig: Die nutzbare Kapazität sinkt mit:

Sinkender Temperatur: bei −20 °C nur etwa 50 % der Nennkapazität.
Höherem Entladestrom: schnelle Entladung verringert die effektive Kapazität (Peukert-Effekt).
Alterung: nach 5–7 Jahren signifikant geringer.

Spannung der Batterie vs Lade-Spannung

Batterie-Spannung (Open Circuit):

12,7 V bei voll geladener 14-V-Batterie (Lead-Acid).
24,4 V bei voll geladener 28-V-Batterie.
Bei 11,8 V (oder 23,5 V): zu 50 % entladen.
Unter 11,5 V: tief entladen, dauerhaft schädlich.

Lade-Spannung (Charging Voltage):

Vom Alternator/Generator geliefert; höher als Batteriespannung, um die Batterie zu laden.
14,2–14,5 V bei 14-V-Bordnetz, 28,4–28,5 V bei 28-V-System.
Wird vom Spannungsregler konstant gehalten.

Ammeter im Cockpit zeigt:

Positiver Wert: Batterie lädt (Alternator liefert mehr als Verbraucher ziehen).
Null: Last gleich Ladung.
Negativer Wert: Batterie entlädt (Alternator-Ausfall oder Überlast).

Einfluss der Temperatur

Bei Kälte: chemische Reaktionen verlangsamen sich → geringere Kapazität, schwächere Startleistung. Bei −20 °C nur ~50 % der Nennkapazität.
Bei Hitze: höhere Selbstentladung, schnellere Alterung, Risiko von Gasung.
Aufbewahrung: bei abgestellten Flugzeugen Batterie warm halten (Hangar) oder regelmäßig nachladen.

Sicherheitsaspekte

Wasserstoff-Gasung: Beim Laden kann Knallgas entstehen — Lüftung des Batteriefachs zwingend.
Korrosion: Säure-Auslauf greift Aluminium und Stahlstrukturen an; Pre-Flight-Check.
Kurzschluss: Sehr hohe Ströme; Batteriekabel müssen abgesichert sein (Hauptbus-Sicherung oder Master-Solenoid).