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Die richtige Ladetechnik

17. Juli 2015

Ohne Energie ist Modellfliegen nicht möglich. Sowohl der Antrieb und die RC-Komponenten im Modell als auch die Fernsteuerung benötigen Strom aus Akkus. Der im Flugmodell verwendete Akkutyp kann sich in seinen Eigenschaften grundlegend von dem, der im Sender verwendet wird, unterscheiden. Akkus richtig zu laden, ist kein Hexenwerk.

Man benötigt nur ein geeignetes Ladegerät und Grundkenntnisse über die Eigenschaften gängiger Akkutypen im RC-Modellflug. Die beiden am häufigsten verwendeten Akkutypen werden mit LiPo (Lithium-Polymer) und NiMH (Nickel-Metall-Hydrid) bezeichnet sowie abgekürzt. Erster kommt bevorzugt als Antriebsakku und der zweite als Senderakku zum Einsatz – andersrum geht es aber genauso gut. Weiterhin gibt es die Typen LiIon (Lithium-Ionen), LiFe (eigentlich LiFePO, also Lithium-Eisen-Phosphat), NiCd (Nickel-Cadmium) und Pb (Blei). Da Cadmium aus Umweltschutzgründen aus dem Verkehr gezogen wurde und Bleiakkus einfach zu schwer sind, begegnet man diesen beiden Akkutypen nicht im Modellflug. LiIon- und LiFe-Akkus spielen im Einsteigerbereich kaum eine Rolle, hier prägen überwiegend LiPos und im begrenzten Umfang NiMH-Akkus den Modellflugalltag. Die beiden Letzteren sind bewährt, robust und – das ist das Entscheidende – am weitesten verbreitet. Sie stehen in diesem Artikel im Fokus.

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Das erste „normale“ Ladegerät

Modellflugeinsteiger haben es leicht – zumindest dann, wenn sie ein Komplettset zum Einstieg erworben haben. Darin ist nicht nur das fertig ausgestattete und aufgebaute Modell samt RCZubehör und Sender enthalten, sondern auch der Antriebsakku – bevorzugt ein LiPo – sowie ein passendes LiPo-Ladegerät. In den Sender kommen mit Sicherheit nicht wiederaufladbare Mignonbatterien. Zwar wenig umweltfreundlich, doch dafür ist zunächst kein Ladegerät erforderlich. Mit dieser Grundausstattung steht die Basis für einen erfolgreichen Einstieg ins Modellfliegen. Das einfache LiPo-Ladegerät wird den Antriebsakku sicher vollladen. Abhängig von der Leistungsfähigkeit des Ladegeräts kann das jedoch bis zu vier Stunden beanspruchen. Um die Ladezeit zu verkürzen und aus einer Reihe weiterer Gründe empfiehlt sich schon bald der Kauf eines „normalen“ Ladegeräts.

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Das Angebot auf dem Ladegerätemarkt ist bei weit über 100 möglichen Kandidaten unüberschaubar geworden. Die Qualität vieler Geräte ist hoch und die Preisspanne extrem. Geeignete Allround-Lader kosten zwischen 100,- und 150,- Euro. Wer mehr ausgeben möchte, erhält ein klasse Produkt, wird dessen Möglichkeiten aber wohl lange Zeit nicht ausschöpfen. Der Preis zählt erst zum Schluss zu den wesentlichen Faktoren bei der Wahl eines geeigneten Ladegeräts. Wichtiger sind andere Aspekte. Das Gerät sollte:

– Alle gängigen Akkutypen (LiPo, LiIon, LiFe, NiMH, NiCd, Pb) laden können
– Über ein gut lesbares Display verfügen
– Eine inhaltlich verständliche und deutschsprachige Bedienungsanleitung haben; optimal ist auch eine deutsche Menüführung auf dem Display
– Sich leicht über Taster oder Drehgeber bedienen lassen
– Einen integrierten Balancer haben

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Um herauszufinden, ob sich das Gerät gut und nachvollziehbar bedienen lässt, sollte man die Beratung und Auswahlmöglichkeiten nutzen, die ein gut sortierter Fachhändler bietet. Schauen Sie sich dort zwei bis drei Geräte intensiv an und lassen sich diese nach Möglichkeit vorführen. Um später einen größtmöglichen Komfort beim Laden zu haben, sollte das Gerät sowohl mit 230 Volt (V) als auch mit 12 V (Autobatterie oder Netzteil) betrieben werden können. Bei kompakten Allroundladern ist oft ein Schaltnetzteil integriert, sodass sich beide Stromquellen nutzen lassen. Ist nur ein 12-V-Anschluss vorgesehen, was keinen Nachteil darstellen muss, sollte man ein 230-V-Netzteil mit erwerben.

Leistungsträger

Leistung kostet. Das gilt auch bei Ladegeräten. Ein 50-Watt-Lader ist preiswerter zu haben als einer mit 150 oder gar 300 Watt (W) Ladeleistung. Aber wie viel ist wirklich nötig? Das lässt sich leicht ausrechnen. LiPos verhalten sich beim Laden recht konservativ. Sie wollen mit dem Strom geladen werden, der der aufgedruckten Nennkapazität entspricht, also mit 2 Ampere (A) Ladestrom bei einem Akku mit 2.000 Milliamperestunden (mAh) Kapazität. Allgemein bezeichnet man das mit 1C. Eine LiPo- Zelle (1s) hat eine Nennspannung von 3,7 V und eine Ladeschlussspannung von 4,2 V. Handelt es sich um einen dreizelligen LiPo (3s), liegt dessen Gesamtspannung im vollgeladenen Zustand bei 12,6 V. Leistung ist das Produkt aus Strom und Spannung. Um einen 3s-LiPo mit 2.000 mAh Kapazität zu laden, muss das Ladegerät 25,2 W aufbringen (12,6 V × 2 A = 25,2 W). Für einen 3s-LiPo mit 4.000 mAh sind 50,4 W erforderlich. Da stößt der 50-Watt-Lader an seine Grenze. Ist geplant, Akkus mit noch höherer Kapazität oder mehr Zellen zu laden, muss in diesem Fall entweder der Ladestrom reduziert oder ein leistungsstärkeres Gerät verwendet werden. Aus Sicht des Einsteigers kann ein preiswerter 50-W-Lader in vielen Situationen und für lange Zeit ausreichen. Wer schon früh mit dem Betrieb größerer Modelle und Akkus plant, sollte ein stärkeres Gerät wählen. Aktuelle Kompaktlader bis 150,- Euro bieten – je nach Anbieter – bis zu 150 W. Eine Übersicht von neun Kompaktladern finden Sie in Ludwig Retzbachs Elektroflug Magazin Ausgabe 1/11. NiMH-Akkus und LiPos sollte man grundsätzlich nicht schneller als mit 1C laden. Schnelleres Laden kann die Lebensdauer beeinträchtigen. NiMH-Akkus, die in Sendern verwendet werden, sind mit Rücksicht auf die zwischengeschaltete Senderelektronik ebenfalls nicht mit mehr als 1C und optimaler Weise mit 0,1C zu laden.

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Abgabemengen

Wenn es um die Abgabe von Energie geht, unterliegen Akkus spezifischen Rahmenbedingungen. Bei LiPos steht drauf, welchen Belastungen sie dauerhaft und welchen sie kurzzeitig standhalten, beispielsweise 25C/35C. Das bedeutet nichts anderes, als dass ein 2.000-mAh-Akku 50 A (25C × 2 A) auf Dauer und 70 A für einige Sekunden bereitstellen kann, ohne ihn zu überlasten. Hält man sich nicht daran, oder hält der Akku sein Versprechen nicht, kann er sich „aufblähen“. Ein solcher LiPo ist vermutlich dauerhaft beschädigt und sollte aus Gründen der Sicherheit – auch der Betriebssicherheit des Modells – nicht weiter verwendet werden. Modellfliegen ist Leidenschaft – im wahrsten Sinne des Wortes. Manch ein Akku beugt sich bei Überlastung, andere hingegen verausgaben sich völlig. Tiefentladung, also eine weitgehend vollständige Abgabe der mitgeführten Energie, zerstört die innere Zellenstruktur eines LiPos nachhaltig. Hier hilft die 80-20-Regel dem Antriebsakku. Sie besagt, dass von 100 Prozent der möglichen Kapazität nur maximal 80 entnommen werden und 20 im LiPo verbleiben. Nach dem Landen des Modells sollten bei einem 2.000-mAh-Akku noch zirka 400 mAh Restkapazität enthalten sein. Um nicht raten zu müssen, wann die Flugzeit abgelaufen ist, sind etwas Mathematik und eine Strommessung hilfreich. Verbraucht der Antrieb im Schnitt 20 A, so wäre der 2.000-mAh-Akku nach 6 Minuten beziehungsweise 360 Sekunden restentleert. 20 Prozent Restkapazität entsprechen 72 Sekunden, sodass eine Motorlaufzeit von über 4,5 Minuten bleibt. Auch der NiMH-Senderakku kann tiefentladen werden, beispielsweise im Betrieb oder durch zu lange Lagerzeit. Mit etwas Glück lässt sich der Akku aufpäppeln. Um die Betriebssicherheit des Senders zu gewährleisten, ist auf einen pfleglichen Umgang mit dem NiMH-Akku zu achten.

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Balanceakt

LiPos mögen es gar nicht, wenn sie im leergeflogenen Zustand viele Tage oder gar Wochen rumliegen. Ihre Neigung zur Selbstentladung kann dazu führen, dass sie sich still und heimlich doch noch tiefentladen. Sie sollten möglichst bald nach dem Fliegen wieder mit Energie aufgefüllt werden. Und zwar über das LiPo-Programm des Ladegeräts. Bei diesem sind dann mit größter Sorgfalt manuell die Kapazität und der Ladestrom vorzugeben. Eine falsche Eingabe kann zur Überladung und Zerstörung des Akkus führen. Ebenfalls wichtig ist die Verwendung des im Ladegerät integrierten Balancers. Dieser gleicht die Spannung aller Zellen eines Akkupacks beim Laden an und sorgt automatisch dafür, dass die zuerst vollgeladene Zelle nicht weiter überladen wird und die Zelle mit dem niedrigsten Ladezustand genügend Zeit erhält, auch voll zu werden.

Gefahrgut?

In Internetforen kursieren immer wieder Horrorstorys von abgefackelten LiPos, die Autos, Keller oder gar Häuser in Flammen gesetzt haben. Hier und da mag das auch zutreffen. Im Vergleich zu millionenfachen, ereignislosen LiPo-Einsätzen ist Panikmache fehl am Platz. Sicher, das Lithium in den Akkus ist unter bestimmten Voraussetzungen – meist mechanischer Defekt durch Modellabsturz oder Überladen – hoch reaktiv und kann entflammen. Der Balancer ist eine bewährte Methode, das beim Laden zu verhindern. Zusätzlich sollte man LiPos in einem feuerfesten Behälter, zum Beispiel LiPo-Sack oder Keramiktopf laden beziehungsweise lagern und transportieren. Sollte ein LiPo wider erwarten doch einmal brennen, dann ist dieser mit Sand zu löschen. Wasser fördert den Brand. Grundsätzlich gilt aber: Wer sorgsam mit LiPos umgeht, wird auch zukünftig nur in Internetforen von „gefürchteten“ LiPo-Bränden lesen.

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Servicestation

Moderne Ladegeräte bieten eine Reihe von nützlichen Features, die Akkus eine lange Lebensdauer sichern. Zum Überwintern von LiPos eignen sich die so genannten Storage-Programme. Sie laden/entladen jede einzelne Zelle eines Akku-Packs auf zirka 3,7 V. In diesem Zustand ist die Tendenz zur Selbstentladung weniger stark ausgeprägt, sodass sie über mehrere Wochen problemlos gelagert werden können. Für NiMH-Akkus stehen Pflegeprogramme zur Verfügung. Bei diesen werden fast automatisch ein oder mehrere Lade/Entladezyklen vorgenommen, die dem Akku seine alte Frische wiedergeben.

Eines der meistgenutzten Features ist das Schnellladeprogramm für LiPos. Statt mit mehr als 1C zu laden, beispielsweise 2C, um dem Akku in der Hälfte der Zeit die gleiche Energie zuzuführen, übernimmt eine intelligente Ladeautomatik das Regiment bei 1C. LiPos zeigen eine beinahe menschliche Eigenschaft. Anfangs ist der Energiehunger groß und der Teller voll Strom wird sehr schnell leerer, doch gegen Ende fällt es immer schwerer, auch noch die letzten Milliampere zu konsumieren. Das Leeren des Tellers zieht sich in die Länge. Die Automatik erkennt, wenn es nur noch wenige Krümmel sind und beendet den Ladevorgang. Dann fehlen vielleicht noch 2 bis 3 Prozent zur Vollladung, doch dafür spart man sich bis 20 Prozent der Ladezeit. Diese Methode ist wesentlich akkuschonender und sicherer als eine 2C-Ladung.

Richtig laden

Weitere Optionen, wie Ladekurven, die man am PC auswerten kann, sind eine klasse Erweiterung der Möglichkeiten im Umgang mit Akkus. Aber für Einsteiger zunächst unbedeutend. Vielleicht nutzt man diese Funktionen später einmal, und da trifft es sich, wenn kein neues Ladegerät gekauft werden muss. Nur sollte man kritisch entscheiden, ob diese Zukunftsmusik die Wahl des Laders wesentlich bestimmt. Als Einsteiger ist vielmehr dem richtigen Laden und bewusstem Einsatz des Akkus Beachtung zu schenken. Die Technik kann einem dabei helfen, viel Spaß beim Modellfliegen zu erleben.

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