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Zyklenfeste Bordbatterien für Ihr Reisemobil

Batterie-Info: Flüssig-Säure | Gel | AGM | LiFePO4

Batterie-Info: Flüssig-Säure | Gel | AGM | LiFePO4

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 zusammen geschaltet 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 Batterien, die speziell für zyklischen Batterieeinsatz ausgelegt sind. Nur diese ermöglichen gute Spannungsstabilität über einen langen Zeitraum, akzeptable Zyklenfestigkeit sowie geringe Selbstentladung.

Da Starterbatterien, wie auch zyklenfeste Bordbatterien in gleichen  Batteriegehäusen ausgeliefert werden, muss man sich am Gehäuseaufdruck orientieren.  Bei Starterbatterien ?ndet man die Angabe des Kälteprüfstroms 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- und in jüngster Zeit auch in Lithium (LiFePO4)-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. So 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 interessant ist.

Lithium, in LiFePO4-Ausführung, nehmen beim Einsatz als Bordbatterie eine Sonderstellung ein. Sie sind bei gleicher Speicherkapazität leichter und kompakter gebaut und erreichen eine weitaus höhere Zyklenlebensdauer. Vorausgesetzt aber auch, dass die Infrastruktur auch darauf ausgelegt ist. Dieser Batterietyp ist in der Anschaffung auch um einiges teurer als die bisher beschriebenen Bordbatterien.

AGM-, wie auch Gel- und LiFePO4-Batterien 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 ein Batterie-Control-Booster (BCB) parallel geschaltet werden. Diese Geräte optimieren und übernehmen nicht nur die Vollladung, sondern garantieren auch eine schnellere Au?adung der zumeist zu schwach ausgelegten, serienmäßigen Ladegeräte, die Fahrzeughersteller ab Werk vorsehen.

Die Ausnahme bilden nur die LiFePO4 Batterien. Hier ist vor Umrüstung abzuklären, ob die bereits im Fahrzeug vorhandenen Ladeeinrichtungen (Ladegerät/Solarregler usw.) kompatibel sind, da gewährleistet sein muss, dass eine vom Hersteller geforderte Ladespannung eingehalten wird, die bei bestimmten Batterietemperaturen reduziert bzw. komplett eingestellt werden muss.

Ob sich eine Umrüstung 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 von einer Flüssig-Säure Batterie auf einen der genannten Batterietypen sicher lohnen.

Lithium-Batterietechnik LiFePO4

Lithium-Batterietechnik LiFePO4

Lithium-Batterietechnik LiFePO4

Wer unser Handbuch oder unsere Webseite kennt und die Infos zur Lithium-Batterietechnik in den letzten Jahren aufmerksam verfolgt hat, dem ist nicht entgangen, dass wir eher zurückhaltend mit dem Thema umgegangen sind. Wie auch bei den Standard-Bordbatterien in AGM- oder Gelausführung, wollten wir zuerst herausfinden: Was kann diese Technik überhaupt? Wo liegen die Grenzen? Wie verhalten sich die Zellen bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt und was passiert, wenn die Temperaturen im Sommer bei der Fahrt gen Süden doch mehr ansteigen als im gemäßigten Klima Mitteleuropas? Wie weit erhöht sich die Zelltemperatur, wenn wirklich einmal über einen längeren Zeitraum mit höherem Strom geladen, oder entladen wird? Wie sieht die optimale Lade-Kennlinie aus und wie muss eine Batterie aufgebaut sein, um den widrigen Einsatzbedingungen in einem Reisefahrzeug gerecht zu werden? 

Einsatzbedingungen

Als wir in das Thema Lithium-Batterien vor einigen Jahren eingestiegen sind, waren bereits einige namhafte Hersteller am Markt. Die meisten importierten ihre angebotenen Akkus aus Übersee und boten diese nunmehr als Energiepaket für Reisefahrzeuge an. Die Argumente waren und sind immer die gleichen. Hohe Zyklenzahl, somit hohe Lebenserwartung bei hoher Leistungsdichte und ein extrem geringes Gewicht. Diese Argumente sind für alle angebotenen Lithium-Batterien in LiFePO4-Ausführung am Markt auch absolut zutreffend. Weniger Augenmerk wurde und wird aber auf die Anforderungen, speziell für die in Wohnmobilen geforderten Einsatzbedingungen, gelegt. So ist die Leistungsabgabe nicht selten extrem schwach ausgelegt. Begrenzt wird bei vielen Batterien auf 50A–60A, was gerade reicht um einen Wechselrichter mit 600 Watt zu befeuern. Am Markt gibt es auch Batterien die 100 A zulassen, doch das das reicht nicht für einen Wechselrichter mit 1.700 Watt, der einen Föhn mit 1.500 Watt betreiben soll, und gerade einmal so für eine Nespresso-Kaffeemaschine.

Somit lag für uns die Vermutung nahe, dass viele der angebotenen LifePO4-Batterien für den stationären Einsatz oder Golfcarts konzipiert wurden. Jedenfalls nicht für Wohnmobile, da wir uns sicher sind, wenn jemand für viel Geld Batterietechnik zukauft, ist sicher auch ein Wechselrichter – für Föhn oder Kaffeemaschine – ein Thema.

Einsatz im Reisemobil

Diese Vermutung bestätigt sich auch dann, wenn man mit den Herstellern der verbauten Zellen diskutiert. Beim Stichwort – Mobiler Einsatz und Ladung außerhalb des Temperaturfensters – werden die Gesprächspartner recht einsilbig und verweisen darauf, keine Erfahrung auf diesem Gebiet zu haben und eine Empfehlung wird schon gar nicht ausgesprochen.

Somit mussten wir, um alle Risiken auszuschließen, selbst handeln. Bereits 2016 begannen wir damit unsere Batterien Minustemperaturen auszusetzen, um anhand der Aufzeichnungen die zugehörige Steuerelektronik (BMS) zu optimieren. Parallel wurden auch die externen Ladeeinrichtungen (Booster, Solarregler, Ladegeräte) optimal angepasst und abgestimmt.

Extrem-Fahrversuche in Australien

2017 ergab sich dann für uns die Möglichkeit einen, speziell für Extremfahrten konzipierten Mercedes-Benz 4x4 Atego mit mehreren LiFePO4-Batterien auszurüsten. Das Fahrzeug wurde über mehrere Monate unter extremsten Bedingungen gefahren. Gleichzeitig wurden im Fahrzeug alle relevanten Daten erfasst, aufgezeichnet und von uns ausgewertet. Wie hoch steigt die Zelltemperatur der Batterien bei Ladung bzw. Entladung von weit über 100 A? Wann sind die Batterien zu 100% geladen? Wie hoch steigt die Temperatur an der Elektronik (BMS)? Auch viele andere Messdaten rund um die Ladung wurden festgehalten und parallel via Datenübertragung in die Zentrale nach Deutschland übermittelt um ausgewertet zu werden. Augenmerk wurde aber auch daraufgelegt, wie sich der innere Aufbau der Batterien verhält. Sind die Haltepunkte für die einzelnen Zellen und das BMS ausreichend stark konzipiert? Das war nur eines von vielen Themen.

Fazit

Sicherheit steht bei uns an oberster Stelle. Auch, und vor allem bei LiFePO4-Batterien. Die Leistungsdichte ist enorm. Wir wollen und müssen wissen was geht und wo die Grenzen liegen, um Ihnen ein optimales Produkt anbieten zu können. Dieses kann aber nur so gut sein, wie es die Infrastruktur zulässt. Hierzu muss gewährleistet sein, dass alle Ladeeinrichtungen im Fahrzeug für LiFePO4-Batterien ausgelegt sind. Im Fahrbetrieb übernehmen diese Aufgabe Booster oder Kombigeräte die zusätzlich die Ladung an 230 V regeln. Achten Sie auch beim Kauf ihrer Solaranlage darauf, ob der Solarregler auf LiFePO4-Batterien umgestellt werden kann und über einen Temperaturfühler verfügt, um die Ladung außerhalb des Temperaturfensters zu begrenzen.

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.

Ist die Batterie voll, kann noch stundenlang die Sonne scheinen, doch es wird nichts mehr gespeichert.

Wenn Ihnen 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 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 Reisemobil-Hersteller die Batterien unter die Fahrzeugsitze verbannt – und dort sind diese weder einzusehen, noch leicht zugänglich.

Bei Gel- und AGM-Batterien ist dies weniger problematisch, da solche 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 Elektrolyt 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 definitiv 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 schädliche Sulfatbildung und sorgt dafür, dass die noch vorhandene Kapazität bei maximaler Lebensdauer zur Verfügung gestellt werden kann.

Lebensdauer einer Batterie

Lebensdauer einer Batterie

Experten sind sich einig: Bordbatterien (Gel-/AGM- und Nassbatterien) 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 entsprechend 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 härter 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 schreitet dann 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.
  • 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, dass 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, jedoch sind 25 Prozent im Reisemobileinsatz 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. 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.

TECHNIK-INFO: Sulfatierung kein Thema

TECHNIK-INFO: Sulfatierung kein Thema

Während bei Gel- AGM- und den klassischen Nassbatterien die Sulfatierung  eines bzw. das häufigste Ausfallthema ist, sind Lithium-Batterien (LiFePO4) davon komplett unbeeindruckt.

Für sie ist die Teilladung nicht nur kein Problem, sondern sogar der bevorzugte Ladezustand wenn die Batterie über einen längeren Zeitraum eingelagert wird.

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