Stromausfall? Die Batterie entscheidet: VRLA und Lithium-Ionen im Vergleich

Auf dem Markt dominiert derzeit noch die bewährte Technologie der ventilgeregelten Blei-Säure-Batterien, auch bekannt als VRLA. Auch in USV-Anwendungen gewinnen zukünftig Lithium-Ionen-Systeme zunehmend an Bedeutung. Beide Technologien bringen anwendungsspezifischen Vorteile, unterscheiden sich jedoch dabei in ihrem Verhalten, ihrer Wirtschaftlichkeit und ihren Einsatzgrenzen.

VRLA-Batterien gelten als robuste und bewährte Lösung. Sie sind vergleichsweise kostengünstig in der Anschaffung und kommen seit Jahren in unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz, beispielsweise in der Telekommunikation oder in klassischen USV-Installationen. Ihre Technik ist ausgereift und ihr Verhalten gut kalkulierbar. Allerdings bringt diese Stabilität auch Einschränkungen mit sich. Die Systeme reagieren empfindlicher auf höhere Umgebungstemperaturen und bei Einstiegsanwendungen liegt die Lebensdauer typischerweise im Bereich von drei bis fünf Jahren. Auch Gewicht und Platzbedarf sind nicht zu unterschätzen, insbesondere bei größeren Kapazitäten.

Lithium-Ionen-Batterien verfolgen einen anderen Ansatz. Sie sind kompakter aufgebaut, erreichen längere Lebenszyklen und punkten mit kürzeren Ladedauern. In vielen Anwendungen bedeutet das eine spürbare Entlastung bei Wartung und Betrieb. Dabei verschieben sich die wirtschaftlichen Parameter. Zwar fällt die Anfangsinvestition höher aus, doch relativieren sich die Kosten über die gesamte Betriebsdauer hinweg. In der Praxis zeigt sich häufig, dass die Gesamtbetriebskosten unter denen klassischer VRLA-Lösungen liegen können.

Ein zentraler Aspekt bei Lithium-Ionen-Systemen ist das Batteriemanagement. Moderne USV-Lösungen setzen hier auf intelligente Batteriemanagementsysteme (BMS), die Kriterien wie Zellspannung, Temperatur und Ladezustand kontinuierlich überwachen. Bei 1-phasigen USV-Systemen ist das BMS ein integrierter Bestandteil der USV-Anlage. Dadurch lassen sich Risiken frühzeitig erkennen und die Betriebssicherheit erhöhen. Anbieter wie ABB kombinieren Lithium-Ionen-Systeme mit speziell entwickelten Batteriemanagementsystemen, die auf die Anforderungen von USV-Anwendungen abgestimmt sind. Diese anwendungsbezogene Integration ist relevant, da die Batterien in solchen Systemen oft lange in Bereitschaft sind und nur im Ernstfall unter Last stehen.

Ein konkretes Beispiel: die einphasige USV-Anlage PowerValue 11RT G3 LIB kombiniert Lithium-Eisenphosphat-Technologie (LiFePO4) mit einem speziell von ABB entwickelten BMS. Die kompakte 19-Zoll-Rackmount-USV mit nur zwei Höheneinheiten erreicht dabei eine Lebensdauer von acht Jahren bei bis zu 2.000 Ladezyklen – rund drei-mal so viel wie vergleichbare VRLA-Systeme. Gleichzeitig spart sie bis zu 70 Prozent Platz gegenüber konventionellen Lösungen. Auch die Wiederaufladezeit ist deutlich kürzer: Nach einer vollständigen Entladung erreicht die Batterie bereits nach etwa 3,7 Stunden wieder 90 Prozent Kapazität – bei VRLA-Systemen dauert dies typischerweise doppelt so lang. Das reduziert das Ausfallrisiko bei aufeinanderfolgenden Netzstörungen deutlich.

Dieses Prinzip gilt jedoch nicht nur für einphasige Systeme. Auch für dreiphasige USV-Lösungen – von 10 kW bis in den Megawattbereich – bietet ABB Lithium-Ionen-Batteriesysteme an. Damit lässt sich die Technologie über nahezu alle Leistungsklassen hinweg einsetzen: vom mittelgroßen Industriebetrieb bis zur hochverfügbaren Rechenzentrumsinfrastruktur. Je nach Systemanforderung kommen dabei unterschiedliche Zellchemien zum Einsatz. LiFePO4 hat sich auch in diesem Leistungssegment als bevorzugte Wahl etabliert.

Die häufig diskutierte Sicherheitsfrage rund um die Lithium-Ionen-Technologie lässt sich nur differenziert betrachten. Tatsächlich hängt das Sicherheitsniveau maßgeblich von der Systemintegration und den Schutzmechanismen ab. In kritischen Infrastrukturen und industriellen Anwendungen gelten Lithium-Ionen-Batterien bei entsprechender Auslegung als zuverlässig. Gleichzeitig zeigt sich, dass auch verschlossene Blei-Säure-Batterien per se nicht vollständig wartungsfrei sind, wie oft angenommen wird. Alterungseffekte und Umgebungsbedingungen beeinflussen beide Technologien, wenn auch in unterschiedlicher Ausprägung.

„Die Diskussion wird oft zu stark auf einzelne Eigenschaften verkürzt“, betont Simon Kessler. „In der Praxis zählt das Zusammenspiel aus Umgebung, Lastprofil und Wartungskonzept. Erst daraus ergibt sich, welche Technologie wirklich sinnvoll ist.“

Maßgeblich für die Auswahl ist daher weniger die Technologie an sich als vielmehr der konkrete Anwendungsfall. In klassischen Büroumgebungen oder kleineren Serverräumen, in denen kurze Überbrückungszeiten ausreichen und genügend Installationsraum zur Verfügung steht, können VRLA-Systeme weiterhin eine sinnvolle Lösung darstellen. Die PowerValue 11RT G2-Serie von ABB etwa setzt bewusst auf VRLA-Batterietechnologie und Online-Spannungsregelung. Mit einem Leistungsbereich von 1 kVA bis 10 kVA bietet die Serie für kleine und mittlere Unternehmen Lösungen für zuverlässigen Schutz vor Stromausfällen und Spannungsschwankungen.

Anders sieht es in Umgebungen aus, in denen hohe Temperaturen, begrenzter Raum oder lange Überbrückungszeiten eine Herausforderung darstellen. Hier spielen Lithium-Ionen-Batterien ihre Stärken aus. Die PowerValue 11RT G3 LIB von ABB erreicht einen Wirkungsgrad von bis zu 96 Prozent dank Online-Doppelwandlungstechnologie. Das intelligente Batteriemanagementsystem überwacht kontinuierlich den Batteriezustand zur Gewährleistung des sicheren Betriebs. Die Anlagen sind im Leistungsbereich von 1 bis 3 kVA verfügbar und lassen sich um bis zu vier externe Batteriemodule erweitern.

Auch im industriellen Umfeld, etwa in Produktionsanlagen oder bei kritischen Infrastrukturen, verändern sich die Voraussetzungen. Anlagen werden kompakter, jedoch steigt parallel dazu die Abhängigkeit von einer stabilen Energieversorgung. In solchen Szenarien gewinnen platzsparende und langlebige Speicherlösungen an Wert. USV-Anlagen von ABB zeigen, wie sich beide Batterietechnologien in modularen USV-Konzepten einsetzen und an unterschiedliche Bedingungen anpassen lassen.

Die Wahl zwischen VRLA und Lithium-Ionen ist somit keine Entscheidung von richtig oder falsch, sondern eine Abwägung technischer und wirtschaftlicher Faktoren. Wer ausschließlich auf den Anschaffungspreis blickt, greift häufig zu kurz. Erst im Zusammenspiel von Lebensdauer, Wartungsaufwand, Energieeffizienz und Platzbedarf entsteht ein realistisches Bild der tatsächlichen Kosten und Leistungsfähigkeit.

Mit zunehmender Elektrifizierung und wachsender Sensibilität für die Versorgungssicherheit rückt diese Perspektive stärker in den Mittelpunkt. USV-Systeme entwickeln sich vom reinen Absicherungsinstrument hin zu einem integralen Bestandteil moderner Energie- und Infrastrukturkonzepte. Damit verschiebt sich auch die Rolle der Batterietechnologie: Sie wird zu einem zentralen Element bei der Auslegung zukunftsfähiger Systeme.