Einleitung
Nachfolgende Beschreibungen sind stark vereinfacht, stellen im Zweifelsfall nur meine persönliche Meinung und Erfahrung dar, und sind sowohl für PV-Speicher-Anlagen, Wohnmobile oder auch Boote anwendbar. Aufgrund der schnellen Entwicklung in der Batterietechnik beziehen sich die Angaben grob auf den Stand Januar 2022. Wer sich für die genauen Vorgänge, Stromflüsse, Zusammenhänge Innenwiderstand-Akku / Innenwiderstand Verbraucher / Leitungswiderstand / Spannungen und Ströme, usw. interessiert, der muss sich sehr viel tiefer in die Materie einlesen.
Es geht bei den nachfolgenden Angaben eher um das Prinzip und nicht um die genauen Werte, die können sowieso je nach Bauart etwas abweichen. Jeder muss für sich selbst prüfen, ob die Einstellungen an den Geräten, Leitungsquerschnitte und Leitungslängen, Trennrelais oder Ladebooster, usw. zu den evtl. gemischten Batterietypen passen.
Eigenschaften einer Bleibatterie
– Relativ günstig, relativ schwer.
– Spannung ca. 12V (voll ca. 12,5..12,8V, leer ca. 11V).
– Ladespannung 14,4V. Achtung: Es gibt AGM Batterien, die benötigten eine Ladespannung von 14,7V. Die dazu passenden Ladegeräte verwenden deshalb bei der Einstellung AGM entsprechend 14,7V. Dies kann zur Verwirrung und widersprüchlichen Aussagen in entsprechenden Internetbeiträgen führen! Zu den 14,4V AGMs passende Ladegeräte ändern bei der Einstellung AGM nur die Dauer der Ausgleichsladezeit. Deshalb unbedingt selbst nachlesen, was die Batterien benötigen und was das Ladegerät macht. Bei 14,4V AGM Batterien muss ein 14,7V (mit Einstellung AGM) Ladegerät auf Blei mit 14,4V eingestellt werden und darf nicht auf AGM mit 14,7V eingestellt sein.
– Erhaltungsladung ca. 13,3V.
– Mittlere Selbstentladung, sinkt die Spannung längere Zeit (Stunden) unter 10V ist die Batterie defekt, wird sie nicht regelmäßig ganz voll geladen verliert sie zunehmend und dauerhaft Kapazität.
– Bleibatterien können sehr hohe Ströme abgeben (z.B. 70Ah Dieselstarterbatterie 500A für Glühkerzen und Anlasser) , dabei bricht die Spannung aber stark zusammen, deshalb nur sehr kurzzeitig, wenige 5..50 Sekunden (Vorglühen, Anlasser für Motor, Bugstrahlruder).
– Bei Strömen größer C100 (das sind bei einer 100Ah Batterie > 1A) nimmt die Kapazität deutlich ab. Aus einem Beispiel-Datenblatt einer 100Ah-Batterie:
bei Nennentladung 1A (Entladung über 100 Stunden mit 1A): 100Ah
bei 5A (Entladung über 18 Stunden mit 5A): 90Ah
bei 10A (Entladung über 8,1 Stunden mit 10A): 81Ah
bei 20A (Entladung über 3,3 Stunden mit 20A): 67Ah
– Bleibatterien können nur sehr kleine Ströme für lange Zeit abgeben, besonders bei Entladungen unter 50%. Normalerweise ist die Kapazität (Ah) auf eine Entladezeit bezogen und auch auf der Batterie/im Datenblatt angegeben. Bei mir steht z.B. auf der 1. Batterie 12V – 90Ah – C100. Das bedeutet, ich kann über 100 Stunden konstant 0,9A ziehen, dann ist die Batterie leer (dann aber sowas von leer). Wenn ich größere Ströme ziehe, dann nimmt die Kapazität ab (ist bei korrekter Pflege nach dem Vollladen aber wieder da). Auf meiner zweiten Batterie steht 12V – 340A – 80Ah (20h) – 90Ah (100h). Das bedeutet wieder, ich kann 100 Stunden lang 0,9 A ziehen bis ganz leer oder 20 Stunden lang 4A. Wenn ich mehr als 4A ziehe hat die 90Ah Batterie weniger als 80Ah. Mit wenig Technik, nur Licht und Wasserpumpe kommt man mit 4A vielleicht hin, wenn dann aber noch Heizung und/oder Kompressorkühlschrank/Kühlbox, Ladegeräte für Handy, Kameras, Tablets, WLAN/LTE-Router dazu kommen, dann reichen 4A nicht immer. Von einem Wechselrichter – egal ob 150W oder mehr – will ich gar nicht erst anfangen. Der Vollständigkeit halber: Sehr kurzzeitig (wenige Sekunden) könnte die 2. Batterie 340A liefern.
– Der Ladestrom nimmt mit zunehmendem Ladezustand stark ab. Daraus ergeben sich relativ lange notwendige Ladezeiten, und dazu kommt noch die Zeit für die Ausgleichsladung.
– Zum Vollladen muss einer Bleibatterie zunächst die entnommene Energie (plus Verluste) zugeführt werden (Ladung), dann muss je nach Bauart 4..8 Stunden die Ladespannung weiter anliegen (Ausgleichsladung) um die Chemie zu „sortieren“, anschließend bleibt mit der Erhaltungsladung die Batterie geladen. Wichtig ist hierbei, dass die Ausgleichsladung nach 3..spätestens 5 Wochen regelmäßig durchgeführt wird. Ansonsten verliert die Batterie dauerhaft an Kapazität. Die Ausgleichsladung an sich benötigt nicht viel Energie, hier fließen nur geringe Ströme. Wichtig ist nur, dass über die gesamte Zeit die 14,4V anliegen.
– Die Bleibatterie sollte nicht um mehr als 50% entladen werden; max. ca. 85%, dann muss die Batterie aber sehr sehr zeitnah wieder vollständig geladen werden (je nach Kapazität und maximalem Ladestrom ca. 20 Stunden oder länger fahren oder Ladegerät am Landstrom). Bei 50% Entnahme sollte die Ausgleichsladung zeitnah erfolgen.
– Bei durchgehend regelmäßiger Ausgleichsladung und ohne Tiefentladung kann eine Bleibatterie auch schon mal 10 Jahre und mehr halten, ohne regelmäßige Ausgleichsladung oder bei Tiefentladung ohne sofortige vollständig Aufladung (mit Ausgleichsladung) hält sie keine 2 Jahre.
– Kann zur Spannungserhöhung in Reihe geschaltet werden.
– Kann zur Kapazitätserhöhung parallel geschaltet werden.
Eigenschaften einer Lithium-Eisen-Phosphatbatterie (LiFePO4), kurz Lithiumbatterie
– Teuer, relativ leicht (im Verhältnis zu Bleibatterien).
– Spannung ca. 12,8V (voll ca. 13,2V, leer ca. 11V).
– Ladespannung 14,4V für 100%.
– Erhaltungsladung ca. 13,3V.
– Sehr geringe Selbstentladung, kann auch mal ein halbes Jahr stehen. Sinkt die Spannung unter 10V ist die Batterie defekt, dauerhafte 100% Vollladung könnte der Lithiumbatterie schaden (aber hier entwickelt sich die Technik auch weiter).
– Lithiumbatterien sollten nur maximale Ströme in Höhe der Kapazität abgeben (200Ah => maximal 200A), dies können sie dafür dauerhaft (üblicherweise wird im Datenblatt C1 angegeben, d.h. gleichmäßig über eine Stunde darf man die Batterie ganz leeren), auch ohne dass die Spannung wesentlich einbricht, für große Wechselrichter werden deshalb große – oder mehrere – Lithiumbatterien benötigt. Am Besten jedoch nur die Hälfte des maximalen Dauerstroms (oder weniger) entnehmen.
– Der Ladestrom kann bis kurz vor Vollladung hoch bleiben und nimmt erst kurz vor 100% dann stark ab.
– Zum Vollladen muss im wesentlichen nur die entnommene Energie (plus Verluste) zugeführt werden (Ladung).
– Verliert keine Kapazität bei erlaubten Strömen.
– Mit Hilfe der Ladespannung kann der Ladezustand geregelt werden (z.B. 13,8V ca. 85% um die eventuell schädigende dauerhafte 100% Vollladung zu vermeiden). Hinweis: Mit Hilfe der Ladespannung kann auch bei einer Bleibatterie der Ladezustand geregelt werden, jedoch verliert die Bleibatterie bei fehlender Ausgleichsladung über 3..5 Wochen zunehmend und unwiderruflich an Kapazität.
– Die Lebensdauer (Anzahl Zyklen) hängt auch von der regelmäßigen Entladungstiefe ab: bis 50% ca. 7000 Zyklen, bis 75% ca. 5000 Zyklen, bis 90% ca. 3000 Zyklen, genaue Werte im jeweiligen Datenblatt nachlesen.
– Darf zur Spannungserhöhung nicht in Reihe geschaltet werden. Die Lithiumbatterie muss passend zur Systemspannung gekauft werden.
– Kann zur Kapazitätserhöhung parallel geschaltet werden.
Eigenschaften einer Lichtmaschine
– Liefert bis zum Nennstrom eine Spannung von 14,4V.
– Kann bei längeren hohen Strömen (um Nennstrom) (bei z.B. Lithiium-Batterien die große Ströme aufnehmen können) und evtl. in Verbindung mit geringer Fahrgeschwindigkeit (oder Stillstand) oder hohen Außentemperaturen wegen mangelnder Kühlung (zu wenig Fahrtwind) überhitzen.
– Kann bei geeigneter Verkabelung Blei- und Lithiumbatterien (diese dann jedoch auf dauerhaft eher schädigende 100%) parallel laden.
Eigenschaften einer smarten/intelligenten Lichtmaschine
– Je nach programmierter Intelligenz liefert diese Lichtmaschine nicht durchgehend 14,4V, sondern reduzieren die Spannung (z.B. beim Beschleunigen oder Zeitgesteuert) auf ca. 12,5V. Dies führt dazu, dass leere Batterien nicht mehr geladen werden und dass volle Aufbau-Lithiumbatterien sogar die Versorgung übernehmen und sich somit sogar entladen, da 13,2V über 12,5V liegen. Sinkt die Spannung sogar unter 12,5V, dann werden auch Bleibatterien (Starterbatterie) noch entladen.
– Prinzipbedingt ist solch eine Lichtmaschine nicht dazu geeignet, Aufbaubatterien zu laden, weder Blei- noch Lithiumbatterien.
– Prinzipbedingt wird auch die Starterbatterie nicht korrekt geladen (fehlende Ausgleichsladung), was vermutlich zu Ausfällen nach 1..2 Jahren führt (ohne externe Nachladungen über ein Batterieladegerät; d.h. z.B. bei Wohnmobilen die oft an Landstrom hängen wäre dies kein Problem, da hier die Aufbaubatterien und die Starterbatterie geladen werden).
Eigenschaften eines Ladegeräts
Ladegeräte dienen zum Laden von Batterien über 230V Netzspannung. Hierbei gilt zu Beachten, dass „normale“ Ladegeräte für Starterbatterien eher im Bereich von maximal 2..6A liefern, übliche Wohnmobil-Ladeblöcke (ein Ladeblock enthält üblicherweise ein Ladeausgang für Starterbatterie, ein Ladeausgang für die Aufbaubatterie und eine interne Verteilung über entsprechende Sicherungen und Abschaltrelais) können die Aufbaubatterie mit ca. 18A laden, die Starterbatterie wird üblicherweise parallel auch mit ca. 4A geladen. Es gibt auch spezielle Ladegeräte für größere Kapazitäten, die können auch mit 40A, 60A oder noch größeren Strömen laden. 18A+4A bei 14,4V sind 320W, mit Verlusten sind das dann ca. 1,5A auf der 230V Seite. Bei stärkeren Ladegeräten entsprechend mehr. Dann kann es auf der Eingangsseite bei einem schwach abgesicherten Anschluss auf dem Campingplatz eng werden wenn noch zusätzliche Verbraucher (z.B. Kühlschrank) direkt an 230V hängen.
Der im Vergleich zu normalen Auto-Ladegeräten mit 18A gegenüber 4A hohe Ladestrom dient dazu, dass z.B. eine zu 50% entleerte 95Ah Batterie auch wieder in einer Nacht einigermaßen geladen werden kann, auch wenn parallel noch Verbraucher direkt über das Ladegerät versorgt werden (z.B. Licht, Heizung, Wasserpumpe,…):
Es fehlen 47Ah -> Laden mit 4A dauert 12 Stunden plus Ausgleichsladezeit (4..8 Stunden) plus ca. 1 Stunden für den reduzierten Ladestrom gegen Ende (dies ist bei 4A nicht so relevant wie nachher bei 18A) = 17..21 Stunden.
-> Laden mit 18A dauert 2,5 Stunden plus Ausgleichsladezeit (4..8 Stunden) plus ca. 3 Stunden für den reduzierten Ladestrom = 9,5..13,5 Stunden. Dies ist in einer Nacht mit Stromanschluss von z.B. 21:00 Uhr bis 09:00 Uhr einigermaßen möglich.
– Achtung bei einem Standard-Ladegerät an einer Lithium-Batterie: Die Standard-Ladegeräte liefern bis zu 18A. Selbst mit Beleuchtung, Heizung und einigen USB-Ladegeräten nimmt der Strom nach kurzer Zeit stark ab, da Bleibatterien (auch Gel oder AGM) relativ schnell den Ladestrom reduzieren. Die Lithium-Batterien können bis zur letzten Sekunde den vollen Ladestrom aufnehmen. Mit Beleuchtung (z.B. 2A), Heizung (z.B. 2A) und einigen UBS-Ladegeräten und evtl. noch TV (z.B. zusammen nochmal 2A) bleiben noch 12A für die Batterie-Ladung. Bei 300Ah Lithium ergibt das bei 50% Entladung eine Ladezeit von 12,5 Stunden, in denen das Ladegerät dann volle 18A abgeben müsste. Dafür sind Standard-Ladegeräte nicht ausgelegt und diese können dabei wegen thermischer Überlastung kaputt gehen. Die sind einfach nicht für einen Dauerbetrieb mit vollem Strom ausgelegt. Normalerweise steht eine Empfehlung zum Batterietyp und eine empfohlene Batteriegesamtkapazität im Datenblatt des Ladegerätes. => Deshalb kann es sinnvoll sein, ein externes (größeres/besseres) Ladegerät zusätzlich oder alleinig (das Standard-Ladegerät dann abklemmen) zu verwenden.
Eigenschaften eines Ladeboosters
– Liefert bis zum Nennstrom eine Spannung von 14,4V (meistens einstellbar um dauerhafte Ladung einer Lithiumbatterie auf 100% zu vermeiden).
– Kann bei längeren hohen Strömen und ungünstigem Einbau (ohne ausreichende Lüftung) überhitzen (gute Booster reduzieren vorher den Ladestrom automatisch).
– Kann bei einstellbarer Ladespannung und/oder einstellbaren Ladekennlinien (Thema Ausgleichsladung) für Blei- oder Lithiumbatterien verwendet werden.
– Prinzipbedingt muss die Ausgangsleistung plus Verluste am Eingang bereitgestellt werden: 50A am Ausgang bei 14,4V entsprechen 720W. Bei einem Wirkungsgrad von z.B. 93% müssen 775W bereitgestellt werden. Bei 11V von der smarten Lichtmaschine am Eingang des Boosters (mit 1,5V Spannungsabfall auf der Leitung gerechnet) werden 70A vom Booster abgerufen. Dafür muss die Leitung, die Sicherung und die Lichtmaschine ausgelegt sein.
– Manche Ladebooster können, wenn die Aufbauspannung durch einen PV-Laderegler bei vollen Batterien einen gewissen Wert überschreitet, „rückwärts“ in die Starterbatterie laden.
Eigenschaften einer PV-Anlage
– PV-Anlagen können in Abhängigkeit von Größe, Sonnenintensität und Ausrichtung mit Hilfe eines Ladereglers eine Batterie aufladen. MPPT Laderegler bieten eine bessere und batterieschonendere Ausbeute als PWM Laderegler.
– Manche Laderegler haben einen zweiten Ausgang und können über diesen die Starterbatterie laden, wenn die Aufbaubatterie voll ist.
– Je höher die Systemspannung (Reihenschaltung), desto geringer der Strom (weniger Leitungsverluste) und desto besser die Ausbeute bei geringerer Sonneneinstrahlung. Jedoch muss die Systemspannung zum Laderegler passen, gewisse Spannungen dürfen nicht überschritten werden (Sicherheit) und Teilabschattungen stören bei einer Reihenschaltung mehr.
– Werden PV-Module zu heiß, gehen sie kaputt (problematisch vor allem bei flexiblen direkt auf das Dach geklebten Modulen).
– Solartaschen können besser nach der Sonne ausgerichtet werden (im Winter z.B. kann eine 100W Solartasche mehr Ertrag liefern als eine 400W Anlage flach auf dem Dach). Fest montierte Anlagen sind dafür diebstahlsicherer.
– PV-Module wandeln – abhängig vom Wirkungsgrad – ein Teil der Sonnenenergie in elektrische Energie um, die restliche Sonnenenergie erwärmt das Modul. Ist die Batterie voll bzw. wird die Energie nicht benötigt, regelt der Laderegler ab und die gesamte Sonnenenergie erwärmt das PV-Modul.
Zwischen-Fazit
– Bleibatterie als Starterbatterie notwendig, wegen der hohen kurzzeitig benötigen Strömen (es macht keinen Sinn eine extra 500Ah Lithium Starterbatterie einzubauen für die 10 Sekunden 700A Anlasser/Vorglüh-Strom, bei einem Bugstrahlruder könnte das anders aussehen wenn es über die Aufbaubatterie mit hoher Kapazität angeschlossen wird).
– Smarte Lichtmaschinen sind geeignet, wenn man regelmäßig (3..5 Wochen) über Landstrom für die Ausgleichsladung der Starterbatterie sorgt (oder alle 2 Jahre die Batterie wechselt), zum Laden der Aufbaubatterie sollte jedoch ein Ladebooster verwendet werden (sonst wird die Aufbaubatterie während der Fahrt nicht geladen oder sogar entladen). Deshalb falls möglich, die smarte Lichtmaschine umprogrammieren lassen auf dauerhafte 14,4V, dann könnte man sich eventuell den Booster sparen.
– Bleibatterien – da billiger – sind für den Aufbau ausreichend, wenn oft oder mindestens regelmäßig an Landstrom geladen wird (für notwendige Ausgleichsladung) und keine dauerhaften hohe Ströme benötigt werden (z.B. für Wechselrichter über 1000W, da bei hohen Strömen zum einen die Spannung stark einbricht und dadurch der Wechselrichter noch mehr Strom zieht, und dadurch die Spannung noch mehr einbricht, und …), und zum anderen die für diesen Zyklus nutzbare Kapazität stark abnimmt (C100 = volle Kapazität bei gleichmäßiger Entladung über 100 Stunden).
– Kann über 3..5 Wochen keine Ausgleichsladung garantiert werden (längeres Freistehen, längeres Parken ohne Nutzung, zu kurze Landstromzeiten bei regelmäßiger intensiver Batterienutzung (wenn die Zeit nicht für die Ausgleichsladung reicht, siehe Kapitel Ladegeräte), smarte Lichtmaschine, bei einem Segelboot längere Ozeanüberquerung, PV-Anlage mit Speicher im Winter, usw. ), wird man mit einer Lithiumbatterie in jedem Fall glücklicher werden, da die Bleibatterie ohne die Ausgleichsladung chemiebedingt unwiderruflich Kapazität verliert und dann schon sehr bald ersetzt werden muss. Genau bei solchen Anwendungen sind Lithiumbatterien ideal und Bleibatterien überhaupt nicht geeignet.
– Werden dauerhaft hohe Ströme (z.B. 200A für einen 2500W Wechselrichter zum elektrischen Kochen/Grillen für 0,5 Stunden oder auch ca. 13A für einen 150W Wechselrichter zum Laden von 2 E-Bikes für 6 Stunden) benötigt, wird man mit einer Lithiumbatterie in jedem Fall glücklicher sein, da bei einer Bleibatterie die Spannung in diesen Fällen sehr schnell (bezogen auf die Nutzzeit) einbricht und eher früher als später der Unterspannungsschutz auslöst. Dazu verliert die Bleibatterie bei großen Strömen an Kapazität (nicht dauerhaft, nur bezogen auf den aktuellen Zyklus). Lithiumbatterien haben üblicherweise C1 = volle Kapazität bei gleichmäßiger Entladung über 1 Stunde.
– Bei entsprechender Verdrahtung (ausreichender Querschnitt zum Laden der Aufbaubatterie, da Lithiumbatterien im vergleich zu Bleibatterien einen höheren Ladestrom ziehen können) und bei einer Lichtmaschine mit konstanten 14,4V wird nicht zwingend ein Ladebooster benötigt. Zu beachten ist jedoch, dass bei einer Lithiumbatterie zumindest bei längeren Fahrten oder wenn sie eh schon fast voll geladen war (z.B. über PV), ein Ladezustand von 100% erreicht wird, der dauerhaft anliegend der Lithiumbatterie schaden kann (aber hier geht die technische Entwicklung der Batterien weiter).
– Natürlich kann man gemäß „viel hilft viel“ bei genügend Platz, genügend Gewichtsreserve bzw. genügend Geld vieles ausgleichen. Bei 800Ah Bleibatterien kann man auch über längere Zeit mal 100A ziehen, ohne dass die Spannung gleich wesentlich einbricht. Bei 800Ah Lithiumbatterien kann man auch mal kurz für 10 Sekunden 1000A ziehen.
– Mit einer PV-Anlage kann eine Batterie aufgeladen werden. Dies funktioniert im Sommer recht gut, im Winter ist der Ertrag besonders bei flach auf dem Dach montierten Modulen sehr gering.
Beispielrechnung für die Dauer bis zur Vollladung:
(L für Ladung mit maximalem Strom bis 100%, A für Ausgleichsladung mit 4h angenommen, R zusätzliche geschätzte Zeit für reduzierten Ladestrom gegen 100%)
Z.B. Wochenendausflug 2x95Ah Bleibatterien mit 50% Entnahme:
95Ah fehlen
– 18A (z.B. Landstrom) 5,5h (L) + 4h (A) + 3h (R) -> 12,5h
– 25A (z.B. Lichtmaschine, Ladebooster, …) 4h (L)+ 4h (A) + 4h (R) -> 12h
– 50A (z.B. Lichtmaschine, Ladebooster, …) 2h (L)+ 4h (A) + 5h (R) -> 11h
Wird diese Zeit nicht erreicht (z.B. Rückfahrt kürzer, kein Anschluss an Landstrom im Anschluss) und kann die fehlende Ladung/Ausgleichsladung nicht während der Woche durch PV erfolgen (PV nicht vorhanden, Schatten/Garagen-Parkplatz, Winter / schlechtes Wetter, Teilabschattung, …) verliert die Batterie mit der Zeit dauerhaft an Kapazität wegen der fehlenden Ausgleichsladung. Gleiches gilt natürlich auch wenn während der Woche die Batterie zu 50% entladen wird und am Wochenende die Ausgleichsladung nicht erfolgt.
Lithiumbatterien haben hier keine Probleme, da
– auf die 4 Stunden Ausgleichsladung verzichtet werden kann
– es keinen reduzierten Ladestrom gegen 100% gibt und deshalb 4 weitere Stunden entfallen
– es keine dauerhafte Schädigung gibt wenn 100% nie erreicht werden. Für ein Ausbalancieren der einzelnen Zellen ist eine Vollladung ab und zu sinnvoll.
Ladezeiten für Vollladung bei Lithiumbatterien aus Beispiel oben:
-> 18A (z.B. Landstrom) -> 5,5h (L) / 12,5h für Bleibatterie
-> 25A (z.B. Lichtmaschine, Ladebooster, …) -> 4h (L) / 12h für Bleibatterie
-> 50A (z.B. Lichtmaschine, Ladebooster, …) -> 2h (L) / 11h für Bleibatterie
Man sieht in den Beispielen deutlich, dass bei Bleibatterien generell eine sehr lange Ladezeit notwendig ist, die sich bei unterschiedlichen Ladeströmen gar nicht so arg mehr unterscheidet. Bei Lithiumbatterien hingegen verkürzen sich die ohnehin schon kurzen Ladezeiten mit einem höheren maximalen Ladestrom nochmals wesentlich. Deshalb haben Standard-Ladegeräte für Starterbatterien auch nur 4..8A; dagegen hat ein Wohnmobil-Ladegerät im Elektroblock üblicherweise 18A, um auch noch Reserve für Verbraucher (Licht, Heizung, Wasserpumpe,…) und evtl. eine zweite Aufbaubatterie zu haben.
Eine Lithiumbatterie kann man zu 90% entladen
Dies ist ein oft zitierter Teil der Wahrheit.
Dazu gehören aber auch folgende Aussagen (am Beispiel einer typischen 100Ah Batterie):
– Die (typische) Lithiumbatterie (100Ah) kann man von 100% bis 10% Ladezustand mit 100A entladen, die Spannung bleibt nahezu konstant.
– Eine Bleibatterie kann man bis zu 85% entladen. (und machen die 5Ah wirklich den Unterschied/Gewinn?)
– Die Bleibatterie (100Ah) kann kurzzeitig zwar hohe Ströme liefern (z.B. 300..1200A), wenn man aber die volle Kapazität nutzen will, kann sie auf Dauer nur kleinere Ströme abgeben (z.B. 0,9A für volle Kapazität, siehe oben bei Eigenschaften der Bleibatterie), sonst bricht auch die Spannung unter 10V ein. Zu 85% entladen sollte man sie nur mit kleinen Strömen, z.B. nur im Bereich von 2A.
– Die Lithiumbatterie kann bei 10% Ladezustand noch eine ganze Weile ohne Nachladen stehen bleiben.
– Die Bleibatterie muss man unmittelbar nach dem Entladen wieder vollständig aufladen (bei Ladezuständen kleiner 50%) um Schäden zu vermeiden, inklusive der Ausgleichsladung.
– Aus einer gepflegten Bleibatterie lassen sich bei kleinen Strömen fast genauso viel Ah entnehmen wie aus einer gleich großen Lithiumbatterie (85% gegenüber 90%), jedoch muss bei einer Bleibatterie zur guten Pflege mehr beachtet werden.
Gemeint ist oft folgendes (wieder mit 100Ah gerechnet):
Eine Lithiumbatterie kann man zu 90% mit relativ hohen Strömen entladen (also 90Ah entnehmen).
Im Gegensatz dazu kann man aus einer nicht gepflegten 100Ah Bleibatterie (die inzwischen evtl. aufgrund der mangelnden Pflege dauerhaft nur noch 80Ah Kapazität oder weniger hat), hohe Ströme (fast) gar nicht mehr entnehmen und selbst bei geringen Strömen nur noch (80Ah * 85%) 68Ah entnehmen bzw. bei Strömen größer 1A (was oft der Fall ist) im aktuellen Zyklus nicht die ganze mögliche Kapazität nutzen (z.B. bei 10A nur noch 80Ah bei einer gut gepflegten oder eben nur noch ca. 60Ah bei einer schlecht gepflegten), (oder oft auch beides dann kombiniert).
Fazit
Der wesentliche Unterschied und damit Vorteil der Lithiumbatterien ergibt sich aus dem Wegfallen der Ausgleichsladung, dem maximal möglichen Ladestrom bis 100% Batterieladung und der vollen Batteriekapazität auch bei Strömen von C1 gegenüber C100 bei Bleibatterien ( C100 bei 100Ah bedeutet 1A, C1 bei 100Ah bedeutet 100A).
-> Bei einer Lithiumbatterie muss beachtet werden, dass soviel Energie geladen wird wie später benötigt wird (natürlich geht das nur bis zur maximalen Kapazität).
-> Bei einer Bleibatterie muss zusätzlich beachtet werden, dass der Ladestrom mit der Zeit abnimmt, sich somit die notwendige Ladezeit verlängert und dass eine regelmäßige Ausgleichsladung spätestens nach 3..5 Wochen stattfinden muss, bei 50% Entladung eher zeitnah und bei 85% Entladung muss die Ausgleichsladung sehr sehr zeitnah (immer sofort) erfolgen. Eine Bleibatterie verliert bezogen auf den aktuellen Zyklus an Kapazität, wenn größere Ströme (größer 1A bei einer 100Ah Batterie) gezogen werden, was eigentlich immer der Fall ist wenn man etwas Technik/einen Wechselrichter an Bord hat.
Gerade bei Lithiumbatterien bringt ein größerer Ladebooster / eine größere Lichtmaschine (mit entsprechenden Leitungsquerschnitten usw. ) eine schnellere Ladung. Bei Bleibatterien wirkt dies nicht so entscheidend, da hier der Ladestrom gegen 100% stark abnimmt.
Wer regelmäßig an Landstrom hängt, nicht weiß wofür man einen Wechselrichter benötigt, einen Absorberkühlschrank hat der ohne Landstrom oder Lichtmaschinenstrom immer über Gas läuft (am besten noch automatisch) und somit nur für etwas Licht und Wasserpumpe und wenige technische Geräte (z.B. Handyladen) den Strom benötigt (und ggf. Wintercamping bzw. Heizbetrieb nur mit Landstrom macht) und somit fast immer die volle Kapazität hat, der wird den Hype um Lithiumbatterien nicht verstehen. Der wundert sich auch, dass manche 2x 95Ah benötigen oder dass Batterien nach 1..2 Jahren nicht mehr genügend Kapazität haben, obwohl er doch mit seiner 8 Jahre alten 1x 95Ah AGM Batterie locker – ohne Probleme und ohne ständigen Blick auf einen Batteriecomputer – 3 (oder mehr) Tage zwischendurch freistehen kann.
Ja – in solch einem Anwendungsszenario kann man auch mit 1x 95Ah Bleibatterie energietechnisch über Jahre mit derselben Batterie zufrieden sein.
Die anderen werden mit einer Lithiumbatterie in ein neues Energie-Universum katapultiert.
Übrigens: Die reduzierte Kapazität einer Bleibatterie bei größeren Strömen (z.B. größer 1A bei 100Ah) ist kein Mangel, es steht ja sogar auf der Batterie drauf (Erklärung siehe oben irgendwo).