Dieses drahtlose App-System hilft Feuerwehren, Batterien besser zu verstehen, intelligenter zu nutzen und sicher zu entsorgen.
RAMFAN
Von Robert Avsec für FireRescue1 BrandFocus
Feuerwehren suchen ständig nach Geräten mit geringerem Gewicht, kleinerem Platzbedarf in den Fahrzeugfächern und besserer Ergonomie – also Geräten, die Feuerwehrkräfte beim Tragen und Bedienen körperlich weniger belasten. Mit der Einführung von Lithium-Ionen-(Li-Ion)-Akkupacks, die Werkzeuge wie Sägen, hydraulische Rettungsgeräte und Lüfter antreiben können, haben Hersteller diese Anforderungen erfolgreich erfüllt. Kein Wunder also, dass Li-Ionen-Akkupacks weltweit zur bevorzugten mobilen Energiespeicherlösung für Feuerwehren geworden sind.
RAMFAN macht Batteriemanagement einfacher, sicherer und effizienter
Diese Popularität hat jedoch ihren Preis. Feuerwehren, die auf Li-Ionen-Technologie für ihre tragbaren Geräte umgestiegen sind, verzeichnen deutliche Kostensteigerungen im Betriebsbudget. Einige größere Feuerwehren haben bereits mehr als 100.000 US-Dollar in Li-Ionen-Akkupacks investiert.
Da viele Feuerwehren inzwischen die zweite Generation Li-Ionen-betriebener Geräte einführen, wächst bei den Verantwortlichen eine wichtige Frage:
Wie lässt sich der ROI (Return on Investment) für Li-Ionen-Akkus verbessern?
Immer mehr Führungskräfte in Feuerwehren fühlen sich unwohl mit der bisherigen Sichtweise, dass Li-Ionen-Akkus reine Verbrauchsmaterialien seien. Stattdessen wächst der Wunsch, diese Batterien besser zu verstehen, intelligenter einzusetzen und später sicher zu entsorgen.
Ein kurzer Überblick über Li-Ionen-Batterien
Viele Menschen glauben, dass eine höhere Spannung automatisch mehr Leistung bedeutet. Das stimmt jedoch nicht.
Leistung wird in Watt (W) gemessen. Watt berechnen sich aus Spannung (V) multipliziert mit Stromstärke (Ampere oder A).
Das bedeutet: Ein 18V-Akku und ein 54V-Akku können theoretisch dieselbe Leistung liefern. Der 54V-Akku erreicht dies jedoch mit zwei Dritteln weniger Stromstärke als der kleinere 18V-Akku.
Leistung allein ist allerdings nicht das Entscheidende. Feuerwehrkräfte interessieren sich vor allem dafür, wie lange ein Akkupack ein Gerät betreiben kann – also für die Laufzeit.
Hier kommt die Einheit Wattstunden (Wh) ins Spiel:
Laufzeit = Wattstunden
Wattstunden beschreiben, wie viele Watt eine Batterie über eine Stunde hinweg liefern kann. Zur Berechnung multipliziert man die Spannung (V) mit der Kapazität in Amperestunden (Ah).
Wie Li-Ionen-Akkupacks aufgebaut sind
Ein typisches Li-Ionen-Akkupack besteht aus mehreren zylindrischen Zellen – ähnlich den AA-Batterien in einer Fernbedienung. Die Ähnlichkeit endet jedoch dort.
Li-Ionen-Akkus sind nicht nur deutlich größer, sondern enthalten auch eine spezielle chemische Zusammensetzung mit wesentlich höherer Energiedichte als günstige Alkali-Batterien.
Batteriezellen sind keine perfekt identischen Produktionsprodukte. Man kann sie eher als „Chemie in einer Dose“ betrachten.
Hersteller verwenden deshalb den Begriff Nominalspannung, um den durchschnittlichen Spannungswert einer Zellchemie zu beschreiben. Die meisten gebräuchlichen Li-Ionen-Zellen besitzen eine Nominalspannung von etwa 3,6V.
Darüber hinaus gibt es Unterschiede bei:
- der Kapazität (Ah),
- dem maximalen Entladestrom,
- der Lebensdauer,
- und der Leistungsabgabe.
Serien- und Parallelschaltung von Batteriezellen
Um höhere Spannungen zu erreichen, verbinden Hersteller mehrere Zellen in Serie.
Beispiel:
- 10 Zellen × 3,6V = 36V-Akkupack
Dies wird als „10S“-Konfiguration bezeichnet.
Um die Kapazität (Ah) zu erhöhen, werden Zellen parallel geschaltet.
Beispiel:
- Zwei 4,0-Ah-Zellen parallel = 8,0 Ah
Dadurch kann die gewünschte Laufzeit erreicht werden.
Leistung erzeugt Wärme
Mit dem zunehmenden Einsatz von Li-Ionen-Akkupacks in Werkzeugen ist bekannt geworden, dass hohe Entladeströme Wärme erzeugen.
Bei Geräten mit kurzer Betriebsdauer – etwa hydraulischen Rettungsgeräten oder Sägen – entsteht meist nicht genug Wärme, um kritisch zu werden.
Viele Feuerwehrkräfte wissen inzwischen aus Einsätzen mit Elektrofahrzeugen und entsprechender Ausbildung:
Li-Ionen-Batterien vertragen hohe Temperaturen schlecht.
Wenn sie in Brand geraten, sind sie äußerst schwer zu löschen, da Lithium keinen zusätzlichen Sauerstoff zum Brennen benötigt.
Deshalb sollten Li-Ionen-Akkus niemals außerhalb ihres vorgesehenen Temperaturbereichs betrieben werden.
Vermeidung von Wärmeproblemen bei Li-Ionen-Akkus
Der beste Schutz vor Überhitzung besteht darin, ausschließlich die vom Hersteller vorgesehenen Akkupacks für das jeweilige Gerät zu verwenden.
Der Unterschied zwischen hydraulischen Rettungsgeräten und PPV-Lüftern zeigt dies deutlich.
Rettungsgeräte
Bei einer Fahrzeugrettung werden meist mehrere Werkzeuge eingesetzt:
- Schneidgerät
- Spreizer
- Kombigeräte
Jedes Werkzeug wird typischerweise nur für kurze Zeit belastet – oft weniger als 30 Sekunden.
Zwischen den Einsätzen können die Akkus wieder abkühlen.
PPV-Lüfter
Bei einem PPV-Lüfter sieht die Situation völlig anders aus.
Nach dem Einschalten erwartet die Feuerwehr:
- volle Leistung
- über mindestens 30 Minuten Dauerbetrieb
Das entspricht etwa 1.800 Sekunden – also rund dem 60-Fachen der typischen Betriebszeit eines Rettungsgeräts.
Um mehr als 12.000 cfm (20.000 m³/h) Luftleistung zu erzeugen, benötigt ein PPV-Lüfter etwa:
- 2 PS bzw.
- 1,4 kW Leistung
Um diese Leistung mit einem typischen 176-Wh-Rettungsgeräteakku über die erforderliche Zeit bereitzustellen, wären ungefähr fünf solcher Akkupacks notwendig.
Hier liegen die entscheidenden Unterschiede zwischen Akkupacks für Rettungsgeräte und für Hochleistungs-PPV-Lüfter.
Verbesserung des ROI für Li-Ionen-Akkus
RAMFAN entwickelt seit den 1980er-Jahren Lüfter für die Feuerwehr – ursprünglich Hochdruck-Entrauchungslüfter für die US Navy – und zählt heute zu den führenden Herstellern batteriebetriebener PPV-Lüfter.
Auf Basis dieser Erfahrung entwickelte RAMFAN das PRO//connect Battery Management System (BMS) für seine Li-Ionen-Akkupacks.
PRO//connect: Intelligentes Batteriemanagement
Mit der proprietären drahtlosen Verbindungstechnologie von RAMFAN vereinfacht PRO//connect das Lebenszyklusmanagement moderner Feuerwehr-Akkupacks.
Das System nutzt:
- NFC (Near Field Communication)
- Bluetooth Low Energy (BLE)
Dadurch erhalten Feuerwehren umfangreiche Möglichkeiten:
- Zustand der Akkus überwachen
- Interne Werte messen
- Ladezyklen verfolgen
- Firmware aktualisieren
- Fehler diagnostizieren
- Wartungsarbeiten durchführen
Alle RAMFAN-Akkupacks werden standardmäßig mit integrierter PRO//connect-Hardware ausgestattet und funktionieren mit der mobilen PRO//connect-App für:
- iOS
- Android
Fazit
Li-Ionen-Technologie bietet Feuerwehren enorme Vorteile hinsichtlich Mobilität, Leistung und Ergonomie. Gleichzeitig steigen jedoch die Anforderungen an Sicherheit, Wartung und Kostenkontrolle.
Mit intelligenten Batteriemanagementsystemen wie PRO//connect können Feuerwehren ihre Investitionen besser schützen, die Lebensdauer ihrer Akkupacks verlängern und gleichzeitig die Betriebssicherheit erhöhen.
Ein modernes Akkusystem ist heute weit mehr als nur ein Energiespeicher – es ist ein integraler Bestandteil der Einsatzstrategie.