Welcher Batterietyp ist geeignet?

 

Grundsätzlich können die für die netzautarke Energieversorgung gebräuchlichen und geeigneten Batterien in folgende Batterie Typen eingeteilt werden:

 

1. Bleiakkus, optimiert für den autarken Einsatz, mit folgenden Technologien:

 

VRLA Technologie

VRLA ist die englische Abkürzung für Valve Regulated Lead Acid. Das bedeutet, die Batteriezellen sind ventilreguliert, so kann im Fehlerfall durch Überladung oder einen Zellfehler entstehendes Gas durch ein Sicherheitsventil entweichen. VRLA Batterien haben eine sehr hohe Lecksicherheit und können in beliebiger Einbaulage genutzt werden. Sie sind absolut wartungsfrei.
Alle bei StromStation verfügbaren Bleiakkus arbeiten mit der VRLA Technologie.

 

Geschlossene (VRLA) AGM Batterien (AGM-Bleiakku)

Die Abkürzung AGM steht für Absorbent Glass Mat. Bei diesem Batterietyp wird das Elektrolyt durch Kapillarwirkung in einem Vlies aus feinen Glasfasern zwischen den Bleiplatten gebunden. AGM Batterien sind für kurzzeitig hohen Strombedarf, wie zum Beispiel beim Motorstart oder zum befristeten Betrieb von starken Wechselrichtern geeignet.

 

Geschlossene (VRLA) Gel Batterien. (GEL-Bleiakku)

Hier wird das Elektrolyt in einem Gel aus Silikaten zwischen den Bleiplatten gebunden. Gel Batterien haben im Allgemeinen eine längere Lebensdauer und sind besser für zyklische Belastungen geeignet.

 

Achtung! Lade- Entladeverhalten unbedingt beachten!

Nur so ist ein zuverlässiger Betrieb einer AGM oder GEL Batterie möglich. Beide Batterietypen AGM und GEL, sollten so ausgelegt werden, dass sie niemals zu tief entladen werden.
Die Zyklenzahl steht in direkter Abhängigkeit zur Entladetiefe. Die Entladetiefe ist also entscheident für die Lebensdauer Ihrer Batterie.
Entladen Sie die Batterie nicht zu tief. So ist ein Jahrelanger, problemloser Einsatz und eine Zyklenzahl größer 1000 möglich.

Die Zyklenzahl nimmt immer im Verhältnis zur Entladetiefe ab. Unbedingt ist die Batterie vor einer Tiefentladung zu schützen. Genaue Informationen zum Lade- Entladeverhalten und zur Zyklenzahl finden sich im Datenblatt zu den jeweiligen Batterietypen.

 

(Bildquelle: Datenblatt Victron Energy AGM/GEL Batterien)

 

2. Lithium Batterien (LiFePO4 oder LFP- Batterie)

Die Lithium Eisenphosphat (LiFePO4 oder LFP)-Batterie ist der sicherste der regulären Lithium-Eisen-Batterietypen. Die Nennspannung einer LFP Zelle beträgt 3,2V (Blei-Säure:2V/Zelle). Eine 12,8V LFP- Batterie besteht aus 4 in Reihe geschalteten Zellen und eine 25,6V Batterie besteht aus 8 in Reihe geschalteten Zellen. Lithiumzellen sind im Vergleich zu herkömmlichen Batterietypen sehr Robust. Eine Blei-Säure-Batterie wird aufgrund von Sulfatierung vorzeitig versagen wenn sie lange Zeit in unzureichend geladenem Zustand in Betrieb ist (d.h., wenn die Batterie selten oder nie voll aufgeladen wird). Oder wenn sie in einem teilweise geladenen oder was noch schlimmer ist, völlig entladenen Zustand belassen wird (Zum Beispiel in Yacht oder Wohnmobil während des Winters).

Eine Lithium-Batterie hingegen muss nicht voll aufgeladen sein. Die Betriebslebensdauer erhöht sich sogar noch leicht, wenn die Batterie anstatt voll nur teilweise aufgeladen ist.
Darin liegt ein bedeutender Vorteil von LFP- Batterien im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien. Weitere Vorteile sind außerdem der breite Betriebstemperaturbereich, eine exzellente Zyklenfestigkeit, geringe Innenwiderstände und ein hoher Wirkungsgrad.
Die LFP Batterie ist daher die beste Wahl für den anspruchsvollen Gebrauch.

Bei zahlreichen Einsatzmöglichkeiten (insbesondere bei netzunabhängigen Energieversorgungssystemen), kann der Energienutzungsgrad von ausschlaggebender Bedeutung sein. Der Energienutzungsgrad eines Ladezyklus (Entladen von 100% auf 0% und Wiederaufladen auf 100%) ist bei einer Lithium Batterie problemlos möglich. Ganz im Gegensatz zu einer herkömmlichen Blei- Batterie. Weitere Vorteile sind Platzeinsparungen von bis zu 70% und Gewichteinsparungen von bis zu 70%

Lithium Batterien sind im Vergleich zu Blei Säure Batterien auf den ersten Blick teurer.
Jedoch werden sich die höheren Anschaffungskosten bei anspruchsvollen Einsatzmöglichkeiten aufgrund der längeren Betriebslebensdauer, der hohen Zuverlässigkeit und dem hervorragenden Energienutzungsgrad mehr als bezahlt machen. Auf den jahrelang möglichen Betrieb einer Lithiumbatterie bezogen, können herkömmliche Blei Batterien schnell dreimal so teuer werden wie eine, gut dimensionierte Lithiumbatterie.

Lithium Batterien lassen sich außerdem leichter aufladen als Blei Batterien. Die Ladespannung kann zwischen 14V und 16V variieren (so lange an keiner der einzelnen Zellen mehr als 4,2V anliegen). Außerdem müssen diese Batterien nicht immer voll aufgeladen werden. Es lassen sich mehrere Batterien parallel oder in Reihe schalten.

Ein Batteriemanagementsystem (BMS) wird für den sicheren Betrieb einer wertvollen Lithiumbatterie dringend empfohlen. Durch ein intelligentes Last- und Lademanagement lassen sich Beschädigungen an teuren Batteriesystemen vermeiden.

 

3. Nicht geeignete, herkömmliche Blei- Säure Starterbatterien:

Herkömmliche Blei-Säure Batterien, wie sie auch zum Starten eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden, egal ob nun 12 Volt KFZ oder 24 Volt LKW, sind nicht für den Betrieb einer autarken Energieversorgung geeignet. Diese Batterien werden umgangssprachlich auch als Starterbatterien bezeichnet, und genau das ist auch ihre Aufgabe. Sie stellen kurzzeitig einen hohen Strom zum Betrieb des Startermotors am Verbrennungsmotor bereit. Das funktioniert im täglichen KFZ Betrieb auch wunderbar. Die Batterie liefert täglich für einige Startvorgänge sekundenweise Strom, wird zwischendurch immer wieder durch die Lichtmaschine des Motors voll aufgeladen und so arbeitet die Batterie normalerweise jahrelang.

- Nicht aber in einem autarken Energieversorgungssystem! Hier werden Verbraucher meist länger als nur ein paar Sekunden betrieben. Das bedeutet ein Entladevorgang der Batterie findet nicht über Sekunden, sondern über Stunden statt. Genau dafür ist eine Starterbatterie aber nicht geeignet. Sie wird nach einigen Betriebsstunden nur noch einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Kapazität haben und so keine zuverlässige Energiequelle mehr darstellen. Die anfänglich niedrigeren Kosten für eine KFZ- Batterie rechnen sich nicht!

 

Fazit: Die Batterie ist das Herzstück Ihrer autarken Energieversorgungseinrichtung. Sie ist das entscheidende Bauteil und muss für einen zuverlässigen Betrieb richtig dimensioniert werden.

Infos zur Batteriedimensionierung finden Sie im Bereich Anleitungen.