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Ratgeber

Ratgeber Stromversorgung


Im Zeitalter der Technik und des Wandels gibt es eine nahezu endlose Reihe von elektrischen Geräten, die den Menschen im Alltag unterstützen sollen. Auf dem Weg durch die eigene Wohnung begegnet man diesen Geräten an den verschiedensten Orten. Dazu gehört zunächst einmal die Kaffeemaschine für die Zubereitung des morgendlichen Kaffees. Hinzu kommen der Rasierer oder die elektrische Zahnbürste, die im Bad zu finden sind. Nicht wegzudenken sind außerdem der Laptop oder der PC. Obwohl all diese Geräte so unterschiedliche Aufgaben erfüllen, haben sie eines gemeinsam: Die Stromversorgung. Damit ein elektrisches Gerät funktionieren kann, muss ihm nämlich ausreichend Strom zugeführt werden. Dies geschieht zum Beispiel in Form von einfachen Batterien, wiederaufladbaren Akkus oder dem zum Gerät gehörenden Netzteil.

Die Stromversorgung – Worauf achten?

Je nachdem, für welche Art der Stromversorgung Sie sich entscheiden, müssen Sie verschiedene Punkte beachten. Diese haben wir im Folgenden genauer ausgeführt. Eine Liste der wesentlichen Kaufkriterien zu Batterien und Netzteil finden Sie anbei:

- Verfügt das Netzteil über einen Überspannungsschutz?
- Ist das Netzteil oder die Batterie angenehm zu handhaben?
- Kann ich die Batterie wiederverwenden?
- Unterliegt die Batterie einer Selbstentladung? Wenn ja, wie stark ist diese?
- Welchen Umsatz kann das Netzteil leisten?

Die Batterie – Einmal nutzen oder wiederverwenden?
Das wohl bekannteste, unabhängige Mittel zur Stromversorgung stellt die Batterie dar. Die elektrische Batterie kombiniert in ihrem Inneren mehrere, gleichartige galvanische Zellen. Sie stand zu Beginn ihrer Geschichte zunächst nur als nicht wiederaufladbares Modell zur Verfügung. Die heute bekannten wiederaufladbaren Batterien verfügen über die sogenannten wiederverwendbaren Sekundärzellen. Um sie von der herkömmlichen Batterie abzugrenzen, werden sie oft auch als Akkus bezeichnet.

Die Funktionsweise einer Batterie lässt sich schon mit wenigen Worten erläutern: Die Batterie ist eine elektrische Zelle, die gleichzeitig als Energiespeicher und Energiewandler fungiert. Legt man die Batterie in ein Gerät ein, beginnt der Prozess der Entladung. Das bedeutet, dass die gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Redoxreaktion in elektrische Energie umgewandelt wird. Die entstehende elektrische Energie kann der Verbraucher dann für die eigenen Zwecke verwenden. Der offensichtlichste Vorteil einer Batterie besteht also darin, dass der Verbraucher mit dem Einsatz der Batterie vom Stromnetz unabhängig ist. Die Batterie kann dementsprechend auch als Alternative bei kurzzeitigen Ausfällen oder Unterbrechungen des Stromnetzes eingesetzt werden.

Der wesentliche Unterschied zwischen Primärzellen und den oben genannten Sekundärzellen ist, dass Primärzellen lediglich für die einmalige Verwendung geeignet sind. Obwohl in den Primärzellen auch umkehrbare Reaktionen stattfinden, reicht dies allein noch nicht aus, um aus einer einfachen Zelle einen wiederaufladbaren Akku zu machen. Sekundärzellen oder auch Akkumulatoren sind hingegen in der Lage, die enthaltenen Zellen in einen den Ursprungszustand ähnlichen Neuzustand bringen. Dieser Vorgang kann in der Regel sogar mehrfach wiederholt werden.

Die Qualität einer Batterie kann anhand von bestimmten technischen Daten beurteilt werden. Die Nennspannung der Batterie wird zum Beispiel durch die verwendeten Elektrodenmaterialien festgelegt. Die Menge der Materialien legt gleichzeitig die zur Verfügung stehende Energie fest. Weitere charakteristische Eigenschaften der Batterie sind die Kapazität, die Leistung und die Selbstentladung. Als Kapazität wird die in einer galvanischen Zelle gespeicherte, elektrische Ladung bezeichnet. Die Leistung steht wiederum für die Menge an elektrischer Energie, die in einer festgelegten Zeiteinheit entnommen werden kann. Das letzte Merkmal ist die Selbstentladung. Ihr sollte man beim Kauf der Batterie eine große Aufmerksamkeit zukommen lassen. Galvanische Zellen unterliegen bei ihrer Lagerung nämlich im gewissen Maße einer Selbstentladung. Diese wird vom jeweiligen Batterietyp und der Temperatur beeinflusst. Das bedeutet, je niedriger die Lagertemperatur, desto geringer die Selbstentladung. Aus diesem Grund werden Batterien gerne auch im Kühlschrank aufbewahrt.

Wer den Kauf von (wiederaufladbaren) Akkus bevorzugt, sollte vorher gut überlegen. Hier stehen dem Käufer nämlich vor allem zwei wichtige Auswahlkriterien zur Verfügung: Dies wäre zum einen die maximale Anzahl der Ladezyklen. Hier gilt: Je mehr Ladezyklen der Akku überlebt, desto günstiger wird er in der Anschaffung. Als zweiter Punkt ist die Speicherkapazität zu nennen. Sie gibt die im Akku vorhandene Energiemenge an und wird in mAh ausgewiesen. Beachten Sie an dieser Stelle: Je höher die Energiemenge, desto besser. Allerdings nimmt mit steigender Energiemenge auch der Preis des Akkus zu.

Das Netzteil
Das Netzteil wird häufig in Kombination mit Computern und Mobiltelefonen eingesetzt. Hierbei handelt es sich um eigenständige Geräte, die in Kombination mit einem Hauptgerät, also dem PC oder dem Telefon, funktionieren. Dabei fungieren Netzteile als Wandler, welche die Geräte aus dem vorliegenden Stromnetz mit Strom versorgen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, die variierende Ausgangsspannung an das jeweilige Gerät anzupassen. Im Allgemeinen werden zwei Formen des Netzteils unterschieden. Die erste Gruppe bilden die geregelten Netzteile. Sie sind für die Lieferung von Gleichspannung verantwortlich und lassen sich noch weiter in die Untergruppen der linear geregelten Computernetzteile und der Schaltnetzteile unterteilen. Im Gegensatz dazu stehen die ungeregelten Netzteile. Ihre Konstruktion ist meist kostenminimal angelegt, sodass der Hauptbestandteil des Gerätes in der Regel aus einem preisgünstigen Netztransformator besteht. Auf dem Markt sind natürlich verschiedene Baugruppen von Netzteilen erhältlich. Zu diesen gehören unter anderem Steckernetzteile, Festspannungsnetzteile, Labornetzteile und DC-Schaltwandler.

Die Umwandlung des Stroms aus der Steckdose erfolgt mit Hilfe eines Transformators. Dieser verwandelt den Wechselstrom aus der Steckdose in Gleichstrom. Solche Netzteile werden auch als Schaltnetzgeräte bezeichnet. Der Prozess der Umwandlung wird gern auch unter der Bezeichnung AC/DC zusammengefasst. Dabei steht AC für Alternating Current, also den Wechselstrom. Dementsprechend wird mit DC der Direct Current oder Gleichstrom bezeichnet. Die Besonderheit des Transformators besteht darin, dass dieser den Strom nicht nur umwandelt, sondern diesen auch auf verschiedene Kabel aufteilt. Der aufgeteilte Strom verfügt über unterschiedliche Spannungen, die an die einzelnen PC-Komponenten angepasst sind.

Eine besondere Gruppe stellen die DC-DC-Netzteile dar. Die Abkürzung DC-DC steht dabei für Direct Current to Direct Current, zu Deutsch Gleichstrom-Umwandlung. Solche Netzteile arbeiten mit einer kleinen Zusatzplatine und liefern nur die 12V-Spannung. Sie haben den Vorteil, dass die anderen Spannungsschienen entlastet werden. Diese sind demzufolge keinen großen Schwankungen mehr ausgesetzt, wodurch insgesamt die Effizienz des Netzteils ansteigt.

Bevor Sie sich für den Kauf eines bestimmten Computernetzteils entscheiden, sollten Sie einige Kleinigkeiten überprüfen. Wichtig ist zum Beispiel, dass das Netzteil über eine Leistungsfaktorkorrektur verfügt. Sie wird im Englischen als Power Factor Correction, kurz PFC, bezeichnet. Grundsätzlich wird zwischen einer aktiven und einer passiven PFC unterschieden. Die Passiv-PFC hat den Nachteil, dass sie ein hohes Gewicht des Netzteils zur Folge hat. Außerdem weisen diese Netzteile in der Regel eine geringe Leistungsausbeute und einen hohen Verbrauch auf. Bei der Aktiv-PFV wird im Gegensatz zur Passiv-PFC nicht mit einem groß ausfallenden Transformator gearbeitet. Hier kommt lediglich eine elektronische Karte zum Einsatz. Diese weist beim eingehenden Strom einen Umsatz von bis zu 99% auf.

Gute Netzteile stellen Leistungen von bis zu 500 Watt zur Verfügung, sollten aber auch einen Überspannungsschutz besitzen. Hierunter versteht man einen Schutz, der in elektrische und elektronische Geräte integriert wird, um diese vor einer zu hohen elektrischen Spannungen zu schützen. Eine erhöhte Ausfallsicherheit liefern vor allem redundante Netzteile. Sie bestehen in der Regel aus zwei oder mehreren, vollwertigen Netzteileinschüben. So wird erreicht, dass wenn ein Modul ausfällt, ein anderes Modul eingeschaltet wird und dieses im Anschluss die Stromversorgung übernimmt. Dies geschieht sogar im laufenden Betrieb, sodass die Gefahr eines Datenverlustes auf ein Minimum reduziert wird.