Zyklenfeste Bordbatterien

Batterie-Info: Flüssig-Säure | Gel | AGM

Batterie-Info: Flüssig-Säure | Gel | AGM

In der Regel dient bei Reisefahrzeugen oder im Marinebereich ein Batteriesatz zum Betreiben der Verbraucher an Bord und ein separater Batteriesatz zum Starten der Maschine. Beide Systeme sollten bei Stillstand des Motors getrennt und während der Fahrt zusammengeschaltet sein. Somit steht zum Starten des Motors immer genug Leistung zur Verfügung, ganz egal, wie weit die Standverbraucher die Bordbatterie entladen haben. Läuft der Motor, dann werden die beiden Batteriesysteme zusammengeschaltet und gemeinsam während der Fahrt über die Lichtmaschine geladen. Diese Steuerungstrennung erfolgt in der Regel automatisch über ein Trennrelais, einen Diodenverteiler oder einen Ladestromverteiler.

Welche Batterie für welchen Einsatzzweck?

Welche Batterie für welchen Einsatzzweck?

Vorab sei nochmals erwähnt: Ob Sie eine Solaranlage einbauen oder nicht, reine Starterbatterien sind als Bord- bzw. Versorgungsbatterien grundsätzlich nicht zu empfehlen, da sie vom inneren Aufbau nicht für zyklische Belastungen ausgelegt sind und schnell ihre Speicherkapazität verlieren. Als Bordbatterien eignen sich letztendlich nur Bleibatterien, die speziell für zyklischen Batterieeinsatz ausgelegt sind. Nur diese ermöglichen gute Spannungsstabilität über einen langen Zeitraum und akzeptable Zyklenfestigkeit sowie geringe Selbstentladung. Da Starterbatterien sowie zyklenfeste Bordbatterien in gleichen Batteriegehäusen ausgeliefert werden, muss man sich am Gehäuseaufdruck orientieren.

Bei Starterbatterien findet man die Angabe des Kälteprüfsterns in - A - (12 V 88 Ah 450 A). Handelt es sich um eine zyklenfeste Batterie, ist zusätzlich eine Kapazitätsangabe mit einer Entladezeit aufgedruckt. Diese Angabe fehlt bei reinen Starterbatterien, so zum Beispiel 12 V 120 Ah (100 h oder C 100). Je höher die Ah-Angabe bei gleicher Entladezeit, umso mehr Strom kann eine Batterie speichern und wieder abgeben.

Welcher Batterietyp?

Welcher Batterietyp?

Zyklenfeste Bordbatterien gibt es als konventionelle Flüssig-Säure-Batterie, als Gel- sowie in AGM-Ausführung. Flüssig-Säure zu Gel- oder AGM-Batterien unterscheiden sich darin, dass der Elektrolyt nicht in flüssiger, sondern in gebundener Form vorliegt. Bei Gel – wie der Name schon sagt – ist dieser in Gel gebunden, was den Vorteil hat, dass bei einem Gehäusebruch keine Säure austreten kann, außerdem benötigt dieser Batterietyp keine Außenentlüftung. Gleiche Voraussetzungen auch bei der AGM-Batterie. Diese Batterietechnologie wurde für Fahrzeuge mit hohem Stromaufkommen und parallel zur Fahrzeug-Hybridtechnik entwickelt. AGM (Absorbent Glass Mat) bindet die Flüssigkeit vollständig in einem hochporösen Mikroglasfaservlies und macht diese damit gänzlich auslauf- und kippsicher. Große Vorteile bei den von uns angebotenen MT-AGM-Batterien ergeben sich dadurch, dass die Elektrodenplatten extrem verpresst wurden. Dadurch wurde eine höhere Speicherleistung realisiert und gleichzeitig die Abschlammung und somit der Verschleiß stark minimiert, auch ein innerer Kurzschluss ist so gut wie ausgeschlossen. Die hohe Packungsdichte optimiert aber nicht nur den chemischen Prozess und gewährleistet hohe Zyklenzahlen und extreme Rüttelfestigkeit, sondern ermöglicht auch höhere Stromaufnahme bei kälteren Außentemperaturen, was besonders beim Winter-Camping interssant ist.

AGM- wie auch Gelbatterien sind absolut wartungsfrei. Wichtig ist aber, dass das eingesetzte Ladegerät für den jeweiligen Batterietyp freigegeben ist und auf die Ladekennlinie umgeschaltet werden kann. Wer also von konventioneller Flüssigbatterie auf einen anderen Batterietyp wechseln will, muss zuvor prüfen, ob das eingebaute Ladegerät tauglich ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kann zum originalen Bordladegerät ein MT-Ladegerät oder einen Batterie-Control-Booster (BCB) parallel geschaltet werden. Diese Geräte optimieren und übernehmen dann nicht nur die Vollladung, sondern garantieren auch eine schnellere Aufladung der zumeist eh zu schwach ausgelegten serienmäßigen Ladegeräte, die Fahrzeughersteller ab Werk vorsehen. Ob sich eine Umrüstung von Flüssigbatterien lohnt, ist erfahrungsgemäß von den jeweiligen Einsatzbedingungen abhängig. Wer seine Bordbatterie nur wenig belastet, wird auch mit der preislich günstigeren zyklenfesten Flüssig-Säure-Batterie akzeptable Einsatzzeiten erreichen. Wer dagegen seinen Akku auch zyklisch mal stärker belastet (z. B. Wechselrichter, TV-SAT), ab und an in Richtung Tiefentladung geht, oder wenn sich starke Erschütterungen (Fernreisen) nicht vermeiden lassen, für den wird sich die Umrüstung lohnen.

Genügend Batteriekapazität

Genügend Batteriekapazität

Damit die gewünschte Standzeit überbrückt werden kann bzw. ein Reisefahrzeug autark ist, muss eine ausreichende Batteriekapazität vorgesehen werden. Eine Solaranlage mit einer zu kleinen Batterie macht wenig Sinn. Beispiel: Stellen Sie sich vor, Sie haben eine kleine Regentonne. Diese ist bei Regen zwar schnell voll, aber bei Wasserentnahme auch schnell erschöpft. Obwohl es also noch stundenlang regnet, können Sie nicht so viel Wasser speichern, wie gebraucht wird.

Genauso verhält es sich auch mit der Solaranlage und der Batterie. Wenn die Batterie voll ist, kann noch stundenlang die Sonne scheinen, doch es wird nichts mehr gespeichert. Wenn Ihnen dann genau diese Leistung später fehlt, sollten Sie nicht Ihrer Solaranlage die Schuld geben ! Die Lösung des Problems ist dann die Speicherkapazität, die durch Vergrößern oder Erweitern der vorhandenen Batterien erhöht werden muss. Eine Erhöhung der Kapazität wirkt sich übrigens auch auf die Lebensdauer der Batterien positiv aus, denn diese verschleißen umso schneller, je tiefer die Entladung ist. Da sich bei Verdoppelung der Kapazität also auch die Entladetiefe auf zwei Batterien verteilt und somit halbiert, hält der erweiterte Batteriesatz auch erheblich länger.

TECHNIK-INFO: Frühzeitiger Ausfall

TECHNIK-INFO: Frühzeitiger Ausfall

Die Bordbatterie fristet in den meisten Fällen ein jämmerliches Dasein. Nicht selten haben die Reisemobil-Hersteller die Batterien unter die Fahrzeugsitze verdammt – und dort sind diese dann weder einzusehen noch leicht zugänglich. Bei Gel- und AGM-Batterien ist dies weniger problematisch, da diese keine direkte und regelmäßige Wartung verlangen. Anders sieht es bei Nassbatterien aus. Diese müssen in regelmäßigen Abständen kontrolliert und der Flüssigkeitsstand mit destilliertem Wasser ausgeglichen werden. Bei hohen Temperaturen und ständigen Lade- und Entladezyklen sollten die Batterien monatlich überprüft und reguliert werden. Geschieht dies nicht, ist ein Kapazitätsverlust bereits vorprogrammiert. Im schlechtesten Falle droht ein schneller Ausfall!

Gel- und AGM-Batterien sind dagegen absolut wartungsfrei. Was aber nur bedeutet, dass die Kontrolle des Flüssigkeitsstands entfällt, da der sogenannte Elektrolyd bei beiden Ausführungen fest gebunden ist. Die Wartung und Pflege von Gel- oder AGM-Batterien ist jedoch ebenfalls außerordentlich wichtig: In regelmäßigen Abständen muss / müssen die Batterie/n mit einem geeigneten Ladegerät komplett aufgeladen werden. Diese Aufgabe kann von der Lichtmaschine während der Fahrt nicht übernommen werden, da die Ladespannung hierfür zu niedrig ist.

Nehmen Sie diese Wartungsintervalle bitte nicht auf die leichte Schulter. Früher Ausfall und Kapazitätsverlust sind in fast allen Fällen auf Ladefehler zurückzuführen. Entweder stand die Batterie über einen zu langen Zeitraum teil- bzw. tiefentladen oder die Batterie hat den Vollladezustand nicht oder zu selten erreicht. In beiden Fällen kommt es zu schädlicher Sulfatierung, die – wenn überhaupt – nur sehr schwer regeneriert werden kann. Deshalb immer darauf achten, dass mit einem geeigneten Ladegerät in regelmäßigen Abständen über einen Zeitraum von mindenstens 24 Stunden vollgeladen wird.

Um jederzeit die optimale Leistung bei maximaler Lebendauer zu erreichen, empfiehlt sich die Verwendung eines MT-Batterie iQ. Dieser verhindert von vorne herein die schädlicher Sulfatbildung und sorgt dafür, dass die noch vorhandene Kapazität bei maximaler Lebensdauer zur Verfügung gestellt werden kann.

Lebensdauer einer Batterie

Lebensdauer einer Batterie

Bordbatterien richtig laden und vor Sulfatierung schützen

Batterieexperten sind sich einig: Bordbatterien fallen in über 80 Prozent aller Fälle durch Sulfatierung aus. Das ist eine stolze Zahl und, da dieser Zustand absolut vermeidbar ist, sollte hier unbedingt entsprechemd vorgebeugt werden – zumal Ausfälle oder Kapazitätsverluste durch Sulfatierung durch keine Herstellergarantie abgedeckt sind.

Frühzeitiger Ausfall

Frühzeitiger Ausfall

Sobald an einer voll geladenen Batterie keine Ladespannung mehr anliegt, beginnt praktisch die Sulfatierung. Wann daraus ein hartes Kristallgitter entsteht, ist abhängig von Batterietyp, Bleiqualität, Entladetiefe, Temperatur und einigen weiteren Faktoren. Fest steht, je länger die Sulfatierung andauert umso härtere Strukturen bilden die Bleisulfatkristalle. Und je verhärter die Strukturen sind, desto schwieriger wird es, das entstandene Kristallgitter zu sprengen. Das Problem ist, dass die entstandenen Sulfatkristalle das Wiederaufladen der Batterie immer mehr einschränken, wodurch die Kapazität der Batterie enorm verringert wird.

Deshalb sollte man niemals eine Batterie in teilgeladenen Zustand stehen lassen. Zu bedenken ist dabei auch, dass selbst vollgeladene Batterien durch Selbstentladung relativ schnell in einen teilgeladenen Zustand kommen. Generell sollten Batterien daher in regelmäßigen Abständen mit einem geeigneten Ladegerät vollgeladen werden! Nur dann ist gewährleistet, dass sich die Kristalle zu Blei rückbilden. AGM und Gelbatterien haben zwar eine geringere Selbstentladung als Nassbatterien, aber auch diese sollten nie länger in teilgeladenem Zustand verharren. Im entladenen Zustand sollte eine Batterie – egal welcher Bauart – niemals stehen. Die Sulfatierung in diesem Zustand schreitet rasend schnell voran. Hier muss sofort gehandelt und geladen werden, um keine dauerhafte Sulfatierung hervorzurufen.

  • Die beste Möglichkeit, seine Bordbatterien vor Sulfatierung zu schützen, ist das regelmäßige Aufladen mit einem Ladegerät mit temperaturgeführter IUOU-Kennlinie. Moderne Reisefahrzeuge sollten diese Geräte eigentlich ab Werk verbaut haben. Weitere Infos finden sie hier.
  • Auch eine Solaranlage kann eine Sulfatierung vermeiden, wenn sie so ausgelegt ist, dass der Vollladezustand erreicht wird und der Solarregler auf den jeweiligen Batterietyp eingestellt werden kann.
  • Bezahlt machen sich relativ schnell auch Geräte, die verhindern, dass Sulfatierung überhaupt entsteht und die es schaffen, das Kristallgitter wieder aufzulösen solange die Sulfatschicht nicht zu stark verhärtet ist.

Lebensdauer einer Batterie

Lebensdauer einer Batterie

Wie bereits erwähnt, fallen die meisten Batterien frühzeitig durch Sulfatierung aus. Wer auf seine Batterien achtet und Vorsorge trifft, das diese nicht sulfatieren, sollte sich dennoch darüber im Klaren sein, dass eine Batterie trotz aller getroffenen Maßnahmen ein Verschleißteil bleibt.

Verantwortlich für die Lebensdauer einer Bordbatterie sind stets mehrere Faktoren. In erster Linie spielen die Entladetiefe sowie die Lade- bzw. Entladezyklen eine Rolle. Eine Batterie verschleißt umso schneller, je tiefer und häufiger sie entladen wird. Dies erklärt auch, warum bei gleicher Belastung kleine Batterien bzw. kleine Batteriesätze mit weniger Kapazität (Ah) schneller verschleißen als größere Batteriesätze. Wer also eine Batterie sehr oft und tief entlädt, muss früher mit Leistungsverlust und Akku-Ausfall rechnen.

Eine Batterie fällt meistens nicht schlagartig aus, sondern weist eine stetig abnehmende Speicherkapazität auf. Hersteller-Tests haben ergeben, dass eine zyklenfeste Säurebatterie bei 25 Prozent Entladetiefe etwa 1.000 Ladezyklen aushält. Dies ist ganz ordentlich, aber 25 Prozent sind im Reisemobileinsatz auch nicht wirklich viel. Extrem weniger Zyklen halten Flüssigbatterien, wenn die Entladetiefe steigt. So dürfte die Lebensdauer nach unseren Erfahrungen bei weit unter 250 Zyklen liegen, wenn 50 Prozent der Speicherleistung entnommen werden. Aber wie schon in der Batterie-Info erwähnt, kann bei geringer Entladetiefe oder bei eingeschränkter Urlaubsnutzung von wenigen Wochen dieser Batterietyp trotzdem absolut ausreichen.

Fazit: Egal welcher Batterietyp verwendet wird – also auch bei Gel oder AGM –, Verschleiß fällt immer dann an, wenn die Batterie zyklisch belastet wird, und dieser ist umso größer je tiefer der Zyklus ausfällt.

Wichtig zu wissen: Verschleiß ist nicht durch die Herstellergarantie abgedeckt.

Lithium-Batterietechnik LiFePO4

Lithium-Batterietechnik LiFePO4

Die Batterietechnik der Zukunft einmal kritisch betrachtet

Sie gilt als die zukunftsweisende Batterietechnik und den folgenden Überlegungen vorweg genommen – wahrscheinlich ist sie es auch –. Lassen Sie uns aber einmal darüber reden ob die Vorteile der Lithium-Batterietechnik im Moment für den Reisemobilfahrer überhaupt so groß sind wie überall propagiert. Fachzeitschriften haben im letzten Jahr das Thema LiFePO4-Batterien verstärkt in ihren diversen Publikationen vorgestellt. Basierend auf den technischen Daten war klar, dass diese Batterietechnik an Leistung im Verhältnis zum Gewicht alles bisherige was es an Bordbatterien gibt in den Schatten stellt. Dass diese Vorteile teuer erkauft werden müssen war dabei weit weniger Thema. Es wurden sogar Vergleichsrechnungen aufgestellt welcher Batterietyp über die gesamte Laufzeit der günstigste sei. Gewinner war immer die LiFePO4-Batterie. Dem kritischen Leser wird es aber auch aufgefallen sein, dass die Hochrechnungen alle auf Herstellerangaben basierten. Was diese wert sind können wir – ebenso wie die Redakteure- momentan überhaupt noch nicht realistisch bewerten da – wie bei jeder relativ neuen Batterietechnik – keine Langzeiterfahrungen vorliegen. Eines ist aber klar: bei den momentan angesagten Verkaufspreisen geht die Rechnung nur auf wenn die Batterien auch wirklich solange halten wie angekündigt.

Extrem hohe Lebenserwartung

Interessant ist, dass die veranschlagte Lebenserwartung bei gleicher Belastung, je nach Hersteller, extrem schwankt und zwar zwischen 2000 und 5000 Zyklen. Die Frage die sich stellt: Sind die einen konservativ eingestellt und halten den Ball flach, während die anderen voraussagen dass ihre Batterie bei täglich nahezu vollständiger Entladung fast 14 Jahre halten soll. Selbst die Hälfte dieser Zeit finden wir sportlich, fragen uns aber auch ernsthaft warum sich keiner traut seinen eigenen Vorhersagen folgend auch die Garantielaufzeiten etwas anzupassen. Spätestens hier drängt sich die Frage auf ob man sich vielleicht doch nicht ganz so sicher ist.

Themawechsel

Beleuchten wir die Frage ob sich die Investition letztendlich lohnt bzw. die Vorteile bei Reisefahrzeugen überhaupt greifen. Betrachten wir einmal das Thema „Schnellladung“. Es ist zwar beeindruckend, dass die Batterie in kürzester Zeit theoretisch wieder aufzuladen ist, aber wie groß sind die verbauten Ladegeräte? In den meisten Fällen reden wir von nicht einmal 20 Ampere. Für eine schnelle Ladung absolut ungeeignet und überhaupt sind sich die Batteriehersteller bei dem Thema „vorhandenes Ladegerät“ nicht einig ob damit ihre Batterie überhaupt geladen werden darf. Die Meinung der Hersteller geht auch hier weit auseinander. Während die einen keine Probleme sehen raten die anderen zur Vorsicht vor allem dann wenn das verbaute Ladegerät die Batterietemperatur beim Ladevorgang nicht berücksichtigt.

Schnelle Aufladung während der Fahrt

Theoretisch eigentlich kein Problem. Der Generator (Lichtmaschine) ist dafür ausgelegt sehr hohe Ströme selbst im Leerlauf zu realisieren. Praktisch wird dies mit Euro 6 und bei vielen Euro 5 Fahrzeugen aber nicht mehr ohne weiteres funktionieren. Diese Fahrzeuge sind überwiegend mit einem Lade-Management-System ausgestattet. Was bedeutet, die Lichtmaschine schaltet je nach Spannungslage der Starterbatterie einfach komplett ab, unabhängig davon wie der Ladezustand der Bordbatterie ist. Im Schiebebetrieb kommt dann wieder etwas Strom oder wenn ein größerer Verbraucher die Star-terbatterie belastet. Wobei dieses Ladungsproblem natürlich für alle Batterietypen gilt nicht nur für LiFePO4. Siehe hierzu auch Info auf Seite 62.

Wir sind dran

Auch wir machen seit langem Versuche mit LiFePO4 Batterien. Ursprünglich war geplant ein System bereits in diesem Jahr vorzustellen. Wir haben uns aber entschieden die Produktvorstellung noch etwas aufzuschieben da wir mit den momentan am Markt verfügbaren Komponenten noch nicht ganz zufrieden sind. Wenn, dann wollen wir ein System anbieten und keine Kompromisse eingehen. Ein System – und nicht nur eine Batterie - allein deshalb weil wir festgestellt haben, dass es auch bei diesem Batterietyp wichtig ist die optimale Ladung sicher zu stellen. Bei einem sind wir uns aber bereits heute schon sicher. Eine günstige LiFePO4 Batterie wird es in absehbarer Zeit nicht geben. Selbst wenn sich die Produktionszahlen vervielfachen werden sich die Herstellungskosten dadurch nur unverhältnismäßig verringern.

Fazit

Die LiFePO4 Batterietechnik ist bei gleicher Leistung kleiner als alle herkömmlichen Batterien und dadurch natürlich auch um einiges leichter. Abgesehen von der momentan noch etwas widersprüchlichen Ladeproblematik ist sie aber auch um ein vielfaches teurer. Ob sich die Investition in Batterie und Ladetechnik lohnt muss jeder selbst für sich entscheiden. In einigen Fällen wird es so sein, dass ein solches System die optimale Lösung ist. Für die meisten Reisemobile ist es unter den momentan vorherrschenden Einbau- und Einsatzbedingungen aber äußerst fraglich ob der Einbau oder die Umrüstung sich wirklich bezahlt macht.

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