Disclaimer: Aufgrund der medialen Brisanz um das Thema Onlinemarketing (Influencer) und Schleichwerbung sind Blogartikel, hinter denen eine materielle Profitabsicht steckt als (Schleich-)Werbung zu kennzeichnen. An dieser Stelle möchte ich darauf verweisen, dass alle hier besprochenen Geräte/Produkte aus meinen privaten finanziellen Mitteln erstanden wurde und es sich explizit nicht um ein Sponsoring handelt. Absicht des Artikels ist die Schilderung eines persönlichen Erfahrungsberichts und das zur Verfügung stellen möglichst unabhängiger Einblicke und Informationen für interessierte Leser.

Vor einiger Zeit habe ich hier ein paar Hintergrundinformationen zum Thema Akkutechnologie zusammengestellt.
Nun bleibt die Entwicklung nicht stehen, also macht es manchmal Sinn "alte" Themen neu aufzurollen. Oft lernt man selbst in der Zwischenzeit auch etwas hinzu oder entwickelt einen anderen Blickwinkel auf die Dinge, wodurch dasselbe Thema in einem anderen Licht erscheint.

Kürzlich bin ich auf eine "neue", mir noch unbekannte Akkutechnologie gestoßen: Der Nickel-Zink-Akku.
Mit einem Blick aufs Datenblatt und dem Taschenrechner in der Hand, kam ich zu dem Schluss, dass er eine bis zu 89% höhere Energieentnahme in gleicher Zeit erreichen kann wie der bisherige "Goldstandard" eneloop. Daher habe ich mir jeweils einen Satz AAA- und AA-Zellen bestellt und die beiden Zellen gegeneinander antreten lassen.
Die Kapazität fällt etwas größer aus als die der weißen eneloops und etwas kleiner als die der schwarzen eneloop pro. Also absolut praxistauglich.
Als Einsatzzweck schweben mir Aufsteckblitze vor - die höhere Energieentnahme ermöglicht schnellere Blitzfolgezeiten und weniger "Fehlzündungen" - in der Theorie.
Aber ob die "schönen" Datenblattwerte auch in der Praxis ihre PS auf den Boden bringen ist die wesentliche Frage.

Leistungsvermögen einer Batterie: Zellspannung und Innenwiderstand

Im Wesentlichen gibt es zwei Einflusskenngrößen, die darüber entscheiden wie viel Energie einer Batterie zeitgleich entnommen werden kann:
Zellspannung und Innenwiderstand.
Entladekurve und Kapazität hingegen entscheiden darüber, wie lange der Batterie diese Energie entnommen werden kann. Wichtiger Unterschied!

Die angegebene Zellspannung entspricht dem Leerlaufzustand - also so wie die Batterien unverbraucht aus der Packung kommen.
Tatsache ist jedoch, dass die Batterie eine geringere Spannung aufweist, wenn ihr Strom entnommen wird - die Lastspannung.
Je mehr Strom eine Batterie liefern muss, desto weiter sinkt ihre Lastspannung unter die Leerlaufspannung ab. Diese Spannungsdifferenz macht sich in Form von Wärmeverlusten im Inneren der Batterie bemerkbar. Wer mal einen Speedlight auf 1/1 im Dauerfeuer betrieben hat, dürfte heiß gelaufene Batterien kennen.

Bei geringer Stromentnahme ist dieser Effekt vernachlässigbar, die Spannung bricht nur um wenige Millivolt ein.
Innerhalb eines Speedlights wird jedoch impulsartig so viel Strom entnommen, dass die Zellspannung von 1,2 Volt auch mal auf 0,3-0,4 Volt einbrechen kann.
Die Verluste am Innenwiderstand begrenzen die mögliche Stromentnahme massiv!
Daher können Speedlights mit unterschiedlichen "baugleichen" Batterien unterschiedliche Blitzfolgezeiten aufweisen.

 Der Innenwiderstand ist neben diversen anderen Einflussfaktoren auch von der Bauform der Batterie abhängig. Eine größere Batterie ermöglicht geringere Innenwiderstände.

Ein D-Akku besitzt bei selber Technologie einen halb so großen Innenwiderstand wie eine AA-Zelle. Das bedeutet einen halb so großen Spannungseinbruch und damit eine doppelt so hohe Stromfähigkeit. Durch seine kompakte Bauform kann er die Wärmeverlust aber schlechter an die Umgebung abgeben und neigt schneller zum Überhitzen. Im Verhältnis Stromentnahme/Kapazität bieten kleine Batterien bessere Energieentnahmen durch bessere Eigenkühlung.

Um Energie "besonders schnell" verfügbar zu machen bietet sich in der Regel an sie in Kondensatoren mit geringem Innenwiderstand zwischenzuspeichern. Da die Elektronen hier "frei" auf den Metallkontakten "warten" und nicht erst durch chemische Reaktion gebildet werden müssen, ergeben sich mitunter schnellere Energiedepots.
Im Foto oben ist solch ein "Schnellspeicher" zu sehen - es handelt sich um den ausgebauten Hauptladungskondensator eines günstigen Speedlights.
Trotz seiner exorbitanten Größe im Vergleich zu den Akkus speichert er weniger Energie (60 Ws im Kondensator - 8200 Ws im AA-Akku), diese ist aber schneller verfügbar.

Alte, defekte, "verbrauchte" Akkus haben übrigens genau dieses Problem des Innenwiderstands - eine isolierende Salzschicht hat sich auf den Elektroden gebildet. Die Zellspannung ist zunächst unauffällig und liegt bei voller Ladung genau so hoch, wie die einer gesunden Zelle. Aber durch die isolierende Schicht im Inneren besitzt sie einen so hohen Innenwiderstand, dass sie einfach keinen Strom mehr an die Umgebung abgeben kann. Unter Lastbedingungen fließen die Elektronen schnell ab, können aber durch die Salzschicht nicht durch chemische Reaktion nachgebildet werden.

Zurück zu Nickel-Zink... Leistungsvergleich NiMh zu NiZn

Die Innenwiderstände auf dem Datenblatt lesen sich vergleichbar ~25 mOhm (eneloop) zu < 30 mOhm (NiZn).
Allerdings waren die Messbedingungen bei der Ermittlung dieser Werte unterschiedlich. Auch ist das Messerverfahren (Impedanzmessung bei harmonischer Anregung von 1 kHz) meiner Meinung nach grundsätzlich praxisfern und liefert prinzipbedingt bessere Werte als real erzielt werden können. Gemessen wird nämlich nur der Widerstand der metallischen Kontaktierungen, nicht das "Elektronenbildungsvermögen", welches sich aus der elektrochemischen Reaktion im Inneren ergibt und dies hat einen großen (!) Einfluss auf die Praxis. Eigene Messwerte für den Innenwiderstand unter Realbedingungen lagen mit leichter Schwankung (+/- 5 mOhm) eher bei 45 mOhm für beide Zelltypen.

Bei gleichem Innenwiderstand leisten die Nickel-Zink-Zellen grundsätzlich höhere Ströme.
Dadurch lässt sich eine bessere Performance erreichen. DIES KANN EIN GERÄT IM ZWEIFELSFALL AUCH ÜBERLASTEN UND ZERSTÖREN. Insbesondere für teure Geräte möchte ich daher an dieser Stelle warnen. Bei einem 50€ Blitzgerät ist ein Ausfall durch Überlastung wohl zu verkraften, bei einem Originalhersteller-Gerät für 550€ tut das weh!
Daher ist Vorsicht geboten - insbesondere wenn viele Zellen in Reihe geschaltet werden. Meine getesteten Speedlights (Modellnummern weiter unten) kamen alle gut mit den NiZn-Zellen klar - ob dies auch im Dauereinsatz so bleibt, steht noch aus.

Die meisten Speedlights besitzen einen Überhitzungsschutz. Wie der aussieht ist von Modell zu Modell unterschiedlich. Einige Speedlights "zählen" nur die Anzahl an Blitzen in einem gewissen Zeitraum - wird ein Grenzwert erreicht, schalten sie sich ab, unabhängig ihrer realen Temperatur. Andere Geräte dürften wohl die Erhitzung am "kritischsten" Bauteil messen, was in der Regel der Hochspannungswandler, die Batterien, die Stromdrossel vor der Blitzröhre oder die Röhre selbst sein könnte.
Kritisch sehe ich vor allem die Dioden des Brückengleichrichters hinter dem Hochspannungswandler oder den Gleichspannungsregler für die Steuerungselektronik.
Ich glaube nicht, dass diese Bauteile explizit überwacht werden. Ob der Überlastschutz also greift ist nicht sicher.
Aber... ich schweife ab.

Fakt ist jedenfalls:
Eine doppelt so hohe Energieentnahme in gleicher Zeit führt zu einer doppelt so starken Erwärmung. Der Hitzeschutz des Blitzgeräts wird schneller eingreifen.
Eine annähernd doppelt so hohe Energieentnahme (also die genannten +89%) ist nur im absoluten Idealfall möglich, wenn die Ladeschaltung des Speedlights perfekt auf den Innenwiderstand der Zellen ausgelegt ist. In der Praxis dürfte der Performancegewinn geringer ausfallen, aber dennoch merklich sein.

Exkurs: Eneloop - Schwarz oder Weiß?

Viele schwören auf die schwarzen eneloop pro-Akkus anstatt auf die "gewöhnlichen" weißen. Diese werden explizit beworben für energiehungrige Verbraucher (wie Blitzgeräte).
Aber ein Blick in die Datenblätter enthüllt: Beide besitzen dieselbe Entladekurve, denselben Innenwiderstand und dieselbe Zellspannung.
In Hinblick auf Hitzeentwicklung und Blitzfolgezeiten liefern beide die exakt gleiche Performance! 
Die schwarzen Akkus bringen 28% mehr Kapazität auf die Waage , halten also länger. Sehe ich persönlich aber als "eher uninteressant" für die Praxis.
Dafür büßen sie an anderen Stellen ein: Vier mal geringere Zyklenfestigkeit bei 50% höherem Preis. Sie sind also auf ihre Lebenszeit gerechnet 6 mal teurer.
Schwarz sieht aber cooler aus - daher wirds gekauft - nennt sich Marketing  ;-)

Kapazität und Entladekurve

Den Vorteil einer höheren Zellspannung und damit höherer Leistungmöglichkeit (bei gleichem Innenwiderstand) besitzen auch Alkaline-Einwegbatterien.
Jedoch ist dieser Vorteil der Alkaline-Batterien nur bei wirklichen vollen Zellen spürbar. Im Laufe des Entladungsvorgangs sinkt bei allen Batterien auch die Leerlaufspannung der Batterien ab. Bei allen Batterien? Nein, ein von unbeugsamen NiMh-Akkus besiedeltes...

NiMh-Akkus besitzen eine Plateau-Phase in ihrer Entladung. Sie haben also bei 20% Ladung ungefähr die gleiche Performance wie bei 80% Ladung.
Einwegbatterien besitzen hingegen einen linearen Spannungsabfall während ihrer Entladung. Fangen also stark an, lassen aber schnell nach und sind schon auf der Hälfte der Strecke schwächer als ihre wiederaufladbaren Kollegen.

Das schöne ist, dass auch die NiZn-Akkus diese Charakteristik aufweisen - sogar noch ein wenig ausgeprägter. Sie bieten also praktisch über ihren gesamten Entladevorgang gleichbleibend hohe Performance, bis sie schlagartig einbrechen.

Die Kapazität wird sehr oft in mAh angegeben. Betrachtet man diesen Wert, so schneiden die NiZn-Zellen mit 1600mAh (Größe AA) merklich schlechter ab als die NiMh-Zellen mit 1900mAh (eneloop weiß) bzw. 2450mAh (eneloop schwarz). Jedoch ist dies nur die "halbe" Wahrheit. Der Energieinhalt des Kondensators innerhalb der Blitzgeräte wird ja auch nicht in As sondern in Ws bemessen. Der "Energieinhalt pro Elektron" der NiZn-Zellen ist aufgrund ihrer höheren Spannung höher. Durch Multiplikation von Zellspannung mit Kapazität in mAh ergibt sich der "wahre" Energiegehalt in mWh. Dieser liegt bei 2550 mWh NiZn zu 2280 mWh (eneloop weiß) bzw. 2940 mWh (eneloop schwarz).

Dennoch werden die NiZn-Zellen bei einem gleichem Verbraucher mit Dauerlast deutlich schneller einknicken, da ihnen mehr Energie in der gleichen Zeit entnommen wird.
Bei Blitzgeräten ist dies anders, da sie nicht "dauerhaft" Energie schlucken, sondern jeweils nur ein definierter Energieinhalt entnommen wird um den Kondensator zu laden.
Bei den NiZn passiert dies in kürzerer Zeit, dafür ist dann länger Pause zwischen den einzelnen Ladezyklen. Die Energie kann einfach schneller abgerufen werden.

Praxistest 1: Blitzrecycletimes

Genug Theorie. Jetzt kommen wir zu der Fragestellung, die mich eigentlich brennend interessiert hat: Kriegt man die PS auch auf den Boden?
Was der Akku liefern KANN hab ich ja nun ausführlich erklärt. Ob der Verbraucher, in diesem Fall das Blitzgerät, diese Leistung auch annimmt ist die Frage.
Wenn Innerhalb des Blitzgerätes eine Laderegelung oder passive Bauelemente zum Einsatz kommen, die die Ladeströme oder die Recycletimes begrenzen, dann bremst das die Batterien aus und der zusätzliche Performancegewinn kommt nicht in der Praxis an. Dass sich nicht jedes Blitzgerät gleich verhält merkt man mitunter schon, wenn man dieselben Akkus in verschiedene Geräte einlegt. 

Der Testaufbau:
Getestet habe ich vier Blitzgeräte, von Yongnuo die Modelle YN658, YN568 EX II und YN560 II und von Neewer das Modell TT680.
Zu Beginn wurde jeweils ein Satz eneloops und ein Satz NiZn-Akkus durchgeladen. Dann wurden 10 Blitze bei voller Leistung abgefeuert und nebenher die Zeit gestoppt. Aus dem Quotienten von Zeit und Blitzanzahl ergibt sich eine durchschnittliche Blitzfolgezeit. Zwischen den einzelnen Durchläufen wurden sowohl den Akkus als auch den Blitzen die Zeit zum auskühlen gelassen um zu vermeiden, dass die Messung durch einen Überhitzungsschutz verfälscht wird.

Die errechneten 89% werden nicht erreicht - damit hatte ich auch nicht gerechnet.
Aber je nach Blitzgerät werden durchaus 30-40% schnellere Blitzfolgezeiten realisiert. Im Dauerfeuer ergäbe sich daraus ein Hitzeproblem. Dies entspricht aber zumindest bei mir nicht dem Regelfall der Nutzung. Es ergeben sich immer kurze Pausenzeiten durch Umstellungen des Lichtsetups, Umzug zwischen den Locations und Rücksprachen mit dem Modell. Um kurzzeitig deutlich schnellere Blitzfolgezeiten leisten zu können erscheint mir der Einsatz der Nickel-Zink-Akkus aber durchaus sinnvoll.

Ich besitze alternativ auch ein externes Batteriepack zum Anschließen an meine Blitzgeräte (dazu in einem anderen Blogeintrag mehr).
Dort werden 6 Akkus eingelegt, direkt im Batteriepack auf 320 V hochtransformiert und dann direkt in den Kondensator des Blitzgerätes eingespeist. Dies entlastet den internen Spannungswandler und reduziert die Erwärmung der Elektronik im Blitzgerät drastisch. Leider verfügt aber nicht jedes Blitzgerät über den Zugang für solch eine externe Batterieversorgung. Insbesondere mein YN568 EX II, den ich sehr viel nutze, bietet diese Möglichkeit nicht. Obendrein ist es komfortabler kein externes Batteriepack mitschleppen zu müssen und weniger Gebamsel am Set zu haben. 

Praxistest 2: LED-Taschenlampe

Beim Einsatz von LEDs ist noch einmal besondere Vorsicht geboten. LEDs besitzen eine absolut nicht-lineare Spannungs-Strom-Kennlinie (!) schon ein geringer Spannungsanstieg von 0,1 V im Bereich der Durchbruchsspannung sorgt für eine Verdreifachung der Stromaufnahme und damit für eine wesentlich höhere Hitzeentwicklung. Unglücklicherweise besitzt der Widerstandswert einer LED auch noch einen negativen Temperaturkoeffizienten. Laufen LEDs warm, so sinkt ihr Widerstand weiter - sie ziehen noch mehr Strom, werden noch heller, werden noch heißer, ziehen noch mehr Strom... Es kommt zu einem kritischen Mitkopplungseffekt, der die LED zerstört.
Um dies zu verhindern kann man die Taschenlampe nun konstruktiv davor schützen.

Lösungsansatz 1: Man kühlt die LEDs
Lösungsansatz 2: Man verwendet einen einfachen Vorwiderstand mit hinreichend Leistungsreserven. Sinkt der LED-Widerstand fließt mehr Strom, wodurch der Spannungsabfall am Vorwiderstand größer wird, dadurch sinkt die Betriebsspannung der LED und ihre Stromaufnahme sinkt. (Gegenkopplungseffekt - kompensiert die Mitkopplung)
Lösungsansatz 3: Man verwendet eine geregelte Gleichstromquelle - dadurch ergibt sich unabhängig vom Ladezustand der Akkus eine gleichbleibende Helligkeit und eine effiziente Ansteuerung am Leistungsmaximum der LED.

Am einfachsten zu realisieren und daher am weitesten verbreitet ist der Lösungsansatz 2. Aber bei hochwertigen Taschenlampen wird auch z.T. Ansatz 3 verfolgt.
Beides sorgt dafür, das beim Einlegen stärkerer Akkus hauptsächlich die Wärmeverluste in den Schutzschaltungen zunehmen und nicht die Helligkeit der LEDs selbst.

Im Klartext heißt dies: Es macht überhaupt keinen Sinn eine LED-Taschenlampe mit den NiZn-Akkus zu betreiben. Möglichkeit 1: die Taschenlampe besitzt keinen Schutzmechanismus, dann brennt sie entweder direkt durch oder wird stark überstrapaziert, was ihre Lebensdauer senkt. Möglichkeit 2: die zusätzliche Power der Akkus wird in der Schutzregelung in Wärmeverluste umgewandelt. Die Taschenlampe geht früher aus, weil die Akkus zu schnell entladen werden und in der Schaltung einen beschissenen Wirkungsgrad erreichen.

Ich habs trotzdem mal gemacht.
Die nachfolgende Bildstrecke setzt sich wie folgt zusammen: Zwei baugleiche Taschenlampen, links mit NiZn-Akkus, rechts mit eneloops (weiß).
Alle 30 Minuten wurde ein Foto aufgenommen um die momentane Helligkeit zu dokumentieren.

Weitere Vor- und Nachteile der Akkus

Nachteile:
- Spezielles Ladegerät erforderlich (~30€)
- Sie besitzen eine deutlich stärkere Selbstentladung als eneloops, können also nicht so gut gelagert werden (bis zu 30% Verlust im ersten Monat)
- Geringere Zyklenzahl 300 NiZn vs. 500 eneloop black vs. 2000 eneloop white
- Nicht jedes Gerät hält Ihnen stand (Alkaline AA hat Leerlaufspannungen bis knapp über 1,6V - bis dahin ist alles unkritisch, voll geladene NiZn liegen bei 1.83V)
- Umgekehrt: In einigen Geräten können sie Ihre Vorteile nicht ausspielen
- Die Rezensionen (Amazon) sind eher durchwachsen - eine schlechte Lebenserwartung und verfrühtes Ableben sind die Hauptkritikpunkte
- Langzeiterfahrungen stehen derzeit noch aus

Bei den AAA-Zellen, die ich bestellt habe ist mir ein unfassbar schlechtes Balancing der einzelnen Zellen zueinander aufgefallen. Als ich sie in einer Taschenlampe entladen habe war sehr viel früher als erwartet der Ofen aus. Beim Vermessen der Einzelzellen fiel auf, dass drei Zellen noch beinahe voll waren, wohingegen die letzte bereits drastisch tiefentladen (1,65V bei den vollen Zellen, 0,6V bei der defekten) war. Bei weiteren Tests konnte ich allerdings weder einen erhöhten Innenwiderstand noch eine auffällige Leerlaufspannung feststellen - ihre Kapazität ist einfach 60% geringer als bei den anderen Zellen aus dem gleichen Blister.
Ich habe die Vermutung, dass diese neue Technologie einfach noch nicht ganz stabil und markterprobt ist. Die Idee hinter dem Nickel-Zink-Akku ist schon über 100 Jahre alt, konnte aber nie wirklich umgesetzt werden - schlechte Zyklenfestigkeit durch Rekristallisationsprozesse im Inneren der Zelle waren das Hauptproblem.
So ganz sicher scheint dies noch nicht behoben zu sein. Eine schlechte Reproduzierbarkeit und hohe Streuung in der Produktion sind typische Anzeichen dafür.
Dies würde sich auch mit den schlechten Amazon-Rezensionen decken.

Weitere Vorteile sind für mich vor allem der Einsatz in Zellen, welche bei geringerer Zellspannung den Dienst verweigern: Beispielsweise die Funkfernbedienung meines Portys, meine Wanduhr und meine Funktastatur. Endlich ein sinnvoller Ersatz zu den bislang leider noch notwendigen Einwegbatterien in diesen Bereichen.

Die eneloop (white) sind eine absolut grundsolide Technik, die in den allermeisten Fällen aufgrund ihrer guten Lagerfähigkeit, hohen Lebenserwartung, dem guten Preis-/Leistungsverhältnis und der unkomplizierten Handhabung keine Wünsche offen lassen. Sie ist auch schon seit knapp 15 Jahren etabliert und vermutlich besitzt jeder bereits ein Ladegerät für NiMh-Akkus.

Kritischer betrachte ich die "normalen" NiMh-Akkus, welche zwar besonders hohe Kapazitäten liefern, diese aber aufgrund ihrer starken Selbstentladung nicht halten können.
Ähnlich sieht es mit den eneloop pro (black) aus. Beim Einsatz in Blitzgeräten ist der Gewinn an Kapazität wohl praktisch kaum fühlbar (wer "zählt" schon wieviele Blitze er macht.)
Wenn man deutlich merkt, dass man mit den eneloop white einmal pro Shooting die Akkus wechseln muss und bei den eneloop black nicht, DANN machen sie Sinn. Aber derartige Berichte sind mir noch nicht zu Ohren gekommen. Einen wirklichen Performancegewinn (geringere Erwärmung, schnellere Blitzfolgezeiten) leisten sie explizit nicht!

Hier kommen in meinen Augen die NiZn ins Spiel, die durch die wirklich spürbar kürzeren Blitzfolgezeiten die Arbeit erleichtern können.
Blitzfolgezeiten sind so ähnlich wie der Autofokus - solange es funktioniert, denkt man nicht darüber nach. Die Technik darf einem nicht im Weg stehen.
Für mich ist dies - und eben die paar Geräte die mit NiMh nicht sauber laufen - der eine Punkt, wo diese Akkus mir einen Mehrwert liefern.

Verdrängen werden sie die eneloops bei mir daher definitiv nicht. Als sinnvolle Ergänzung werden sie bei mir eine Chance kriegen. Und ich hoffe, dass sie auch im Langzeittest eine gute Figur machen werden.

Aber ganz klare Aussage - wenn man nicht wirklich explizit ein paar Geräte hat, über die man sich in der Praxis gelegentlich oder regelmäßig ärgert, dann sehe ich die Investition in die zusätzliche Akku- und Ladetechnik (Einstandspreis für zwei Satz Akkus und Ladgerät ~55-60€) als nicht gerechtfertigt.