Eine kleine Geschichte des Akkus

Vor der Konstruktion des ersten elektrischen Generators erfand der Italiener die Batterie. Dank des neuen Energieträgers konnten Straßenbahnen ohne Oberleitungen fahren.

Im Dezember des Jahres 1802 kam es in Jena zu einer kleinen Revolution. Ihr Vater heißt Johann Wilhelm Ritter, ein junger Physiker an der dortigen, 1558 gegründeten Friedrich-Schiller-Universität. Der Forscher – nach Meinung des Schriftstellers Clemens Brentano „der einfachste, genialistische Mensch seiner Zeit“ – erfand die Vorform des Akkus. Das war nicht die erste Glanztat des heute nahezu vergessenen Wissenschaftlers: Bereits ein Jahr zuvor entdeckte Ritter im Alter von nur 25 Jahren die UV-Strahlung.

 Nun war es also geboren, jenes wiederaufladbare Gerät, ohne das unser modernes (Arbeits-)Leben auch im GaLaBau kaum vorstellbar wäre. Kurz vor Johann Wilhelm Ritters Pionierleistung, die als „Rittersche Ladungssäule“ in die Geschichte einging, machte Alessandro Volta ebenfalls Furore: Lange vor der Konstruktion des ersten elektrischen Generators, erfand der Italiener die Batterie – und damit die erste kontinuierliche Stromquelle.
Mit ihren Erfindungen läuteten die beiden Physiker das Zeitalter der Elektromobilität ein. So sorgten bereits zu ihrer Zeit erste Wettrennen mit Elektrofahrzeugen für Begeisterung, konnten doch elektrisch betriebene Geräte quasi über Nacht unabhängig von stationären Stromquellen eingesetzt werden.

Dank Ritter und Volta war auch der Grundstein zur Serienfertigung der neuen Energiespeicher gelegt, die schon zur Jahrhundertwende in großen Fabriken produziert wurden.

Ritters auf Kupferscheiben basierendes Prinzip ähnelte im Aufbau dem seines Kollegen Volta – und findet in seinen Grundzügen bis heute Anwendung in der Akkumulatoren-Fertigung. Doch bei aller Begeisterung für die neue Technologie haftete ihr ein gravierender Nachteil an, der im Grunde genommen bis in die Gegenwart fortbesteht: Die Akkus waren zu groß. Außerdem konnten sie die Energie nur für einen relativ kurzen Zeitraum speichern und nicht unendlich oft wieder aufgeladen werden.
Dieses Manko weckte den Forschergeist von Physikern und Autodidakten aus der ganzen Welt. Den größten Fortschritt auf diesem Gebiet erzielte der Deutsche Wilhelm Josef Sinsteden im Jahr 1850: Der Mediziner und Physiker entwickelte den ersten Blei-Akku – indem er zwei große Bleiplatten in ein mit verdünnter Schwefelsäure befülltes Gefäß gab. Über eine Spannungsquelle wurde er mehrfach auf- und entladen und erhielt so eine messbare Kapazität.

Neun Jahre darauf hatte der Franzose Gaston Planté dann die geniale Idee, die Bleiplatten spiralförmig anzuordnen, um so die Effektivität des Stromspeichers zu steigern.

Für noch mehr Speicherkapazität sorgte schließlich sein Landsmann Camille Alphonse Faure, der die Platten mit einer neuartigen Beschichtung versah. Bis zum Durchbruch des Blei-Akkus sollten jedoch noch einige Jahre ins Land ziehen. Seine Blütezeit erlebte er mit der Erfindung des elektrischen Generators durch Werner von Siemens 1866 – denn damit wuchs der Bedarf, die so erzeugten großen Energiemengen auch speichern zu können.

Batterien und Akkus trieben von nun an die Industrialisierung gewaltig voran. Einer, der das Marktpotenzial der innovativen Energiespeicher früh erkannt hatte, war Adolph Müller. Der Unternehmer gründete 1887 in Hagen die erste deutsche Akkumulatorenfabrik, aus der später der Varta-Konzern hervorging. Der Firmenname stand für „Vertrieb, Aufladung, Reparatur transportabler Akkumulatoren“. Müllers Unternehmen erhielt schnell Konkurrenz: AEG und Siemens stiegen ebenfalls in die Serienproduktion der Blei-Akkus ein.

Dank des neuen Energieträgers konnten zum Beispiel Straßenbahnen plötzlich ohne die ungeliebten Oberleitungen fahren. Und für die Preußische Staatsbahn markierte er ebenfalls eine Wende: Als weltweit erster Bahnbetreiber stellte sie systematisch moderne Akkutriebwagen in Dienst, die der Aachener Maschinenbauer Gustav Wittfeld entworfen hatte.

Wittfelds Konstruktion hatte jedoch einen
gravierenden Nachteil: Die riesigen Blei-Akkus waren auf einigen Nebenstrecken zu schwer. Deshalb mussten die Triebwagen mit einer zusätzlichen dritten Achse verstärkt werden. Ihrem Markterfolg tat das keinen Abbruch: 163 Exemplare dieser Baureihe wurden bis 1914 hergestellt. Die robusten Fahrzeuge
überlebten zwei Weltkriege und waren bis 1962 in Betrieb.

Auf den Blei-Akku folgte Ende des 19. Jahrhunderts der Akkumulator aus Nickel und Cadmium, den der Glühbirnen-Pionier Thomas Alva Edison und der Schwede Waldemar Jungner unabhängig voneinander erfunden haben – und sich damit einen jahrelangen Streit ums Patent lieferten, den Edison schließlich für sich entscheiden konnte. Der Nickel-Cadmium-Akku war zwar deutlich leistungsfähiger als sein Vorgänger, aber eben auch hochgiftig.

Das ist bei dem 1991 von Sony erstmals auf den Markt gebrachte Lithium-Ionen-Akku nicht der Fall, und dessen Leistungsfähigkeit ist seither kontinuierlich gestiegen. So sind etwa Speichersysteme, die es bei 7500 Zyklen mit einem Entladungsgrad von 85 Prozent noch auf eine Restkapazität von 80 Prozent und eine Lebensdauer von 20 Jahren bringen, längst Standard.