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Batterie-Ratgeber

Energie aus Sonne, Wind und Wasser

batterieaufbau.jpgImmer mehr abgelegene Objekte wie SAC-Hütten, Bauernhöfe, Ferienhäuser im In- und Ausland, etc. werden mit dieser umweltfreundlichen Energieform elektrifiziert. Natürlich hat diese Form der Energiegewinnung in Hinsicht auf Kosten seine Grenzen. Es kann nicht der Gedanke des unbeschränkten Komforts im Vordergrund stehen, sondern aus der zur Verfügung stehenden und finanzierbaren Sonnenenergie das optimale herauszuholen. Der erfolgreiche Solarstromanwender muss vom reinen Konsumdenken wegkommen und sich mehr denn je die Frage der Ökonomie und Ökologie seines Energiekonsums stellen. Dies ist mittels eines umfangreichen und der alternativen Energiegewinnung angepassten Sortiments an 12 V und 24 V-Verbrauchern kein Problem mehr. Auch 230 V-Wechselstrom wird heutzutage problemlos mit einem Wechselrichter produziert.

Die Problematik bei der photovoltaischen Anwendung liegt darin, dass die grösste Energiemenge anfällt, wenn der gleichzeitige Verbrauch am geringsten ist. Das heisst, tagsüber und bei sonnigem Wetter ist die Sonneneinstrahlung am grössten, jedoch wird keine Energie in Form von Beleuchtung etc. verbraucht. Um die Energie des Tages in die Nachtstunden oder von sonnigen Tagen in trübe Tage hinüber zu retten, benötigt man einen Energiespeicher. Dieser Speicher ist bei Netzverbundanlagen das öffentliche Stromnetz, bei Inselanlagen die Batterie. Heute werden für die 'Sonnenspeicherung' spezielle Batterien angeboten, die bei richtiger Projektierung und Wartung eine lange Lebensdauer aufweisen.

Die Solar-Batterie als Zwischenspeicher

Der Batterie als Zwischenspeicher der elektrischen Energie kommt besondere Bedeutung zu. Die Hauptaufgabe stellt die Speicherung (Ladung) der anfallenden Energie bei stetiger Abgabebereitschaft (Entladung) dar. Daraus ergeben sich folgende Eigenschaften die eine Solarbatterie erbringen muss.

  • ausreichend hohe Ladungsaufnahme
  • Zyklenfestigkeit
  • wartungsarmer Betrieb
  • geringe Selbstentladung

Einfluss der Temperatur auf die Lebensdauer der Batterie

Hohe Temperaturen reduzieren die Lebensdauer der Batterie enorm - dies sollte unbedingt in südlichen Ländern beachtet werden!

Warum sollte man eine Starterbatterie nicht für Versorgungszwecke einsetzen?

Immer wieder kommt es vor, das Starterbatterien in Anwendungen eingesetzt werden, für die sie nicht konzipiert sind, so z.B. als Zweitbatterie im Wohnwagen, zur Versorgung elektrischer Verbraucher in Solaranlagen, zur Beleuchtung und Versorgung von Notarztwagen, als Versorgungsbatterie von Booten oder zur Stand-by-Absicherung von Computern.
Die Hauptaufgabe von Starterbatterien ist es, für kurze Zeit während des Startvorganges hohen Strom abzugeben, um einen Verbrennungsmotor zu starten. Um diese hohen Ströme zu liefern, bedarf es grosser Plattenflächen. Deshalb sind die Zellen von Starterbatterien mit möglichst vielen dünnen, parallelgeschalteten Elektroden bestückt.

Dauerhaftes Zyklisieren (laden/entladen) von 60% bis 80% der Nominalkapazität bei mittleren Strömen führt innerhalb der dünnen Platten zu starken Kräften, was eine Ablösung der Masse vom Elektrodengitter zur Folge hat und zu einem vorzeitigen Verschleiss der Batterie führt.

Für Energieentnahmen von 60 % bis 80 % der enthaltenen Nennkapazität sind daher Spezialbatterien zu verwenden, die für diese Art der Anwendung hergestellt wurden.

Auch bei diesen Batterien sind Tiefentladungen zu vermeiden. Tiefentladungen, die dann eintreten, wenn über die Unterspannungsgrenze hinaus Kapazität entnommen wird, verkürzen die Batterie-Lebensdauer. Zweckmässig ist daher eine Unterspannungsabschaltung (Tiefentladeschutz) zu verwenden.

Batterie - Systemvergleich mit verfügbaren Leistungen in Ampèrestunden Ah

Der Systemvergleich von Batterien ist nicht einfach. Die Schwierigkeit liegt darin, dass Parameter gefunden werden müssen, die sich miteinander vergleichen lassen. Nur so ist es möglich, aussagekräftige Daten zu erhalten. Ein Kriterium stellt die Kapazität in Abhängigkeit der Entladezeit dar. Vielfach wird bei Solarbatterien die 100-stündige Kapazität (K100) angegeben. Dies ist auch sinnvoll, da eine Solarbatterie eher über einen Zeitraum von 100 Stunden entladen wird. Nach DIN werden die meisten Batterien mit der 5-stündigen Kapazität (K5) oder bei Industriebatterien mit der 10-stündigen Kapazität (K10) definiert. Dies führt oft dazu, dass der Anwender keine Vergleichsmöglichkeit mit Konkurrenzprodukten hat. Dies lässt sich ganz einfach machen, indem die Ampèrestunden (Kapazität) mit dem Batteriegewicht verglichen wird. Eine Batterie mit wesentlich tieferem Gewicht, kann keine höhere Kapazität aufweisen. Der Bleigewichtsvergleich stellt auch einen direkten Zusammenhang zwischen Leistung und Lebensdauer dar. Es gilt:

> Lange Lebensdauer und hohe Leistung = hohes Bleigewicht

Definition der Kapazität von Batterien in Abhängigkeit der Entladezeit

Die verschiedenen gebräuchlichen Definitionen der Kapazität in Abhängigkeit der Entladedauer (K5, K20, K100) ist recht schwierig zu erklären. Am besten wird der Vergleich mit dem Auto verstanden. Wir gehen davon aus, dass das Auto mit einen Tankinhalt von 40 Litern mit behutsamer Fahrweise (lange Entladezeit, kleine Ströme, z.B. K100) 500 km weit fahren kann. Nun wird der Fahrstil geändert, das heisst, wir drücken stärker aufs Gaspedal (mittlere Entladezeit, mittlere Ströme, z.B. K20) plötzlich erreichen wir mit demselben Tankinhalt wesentlich weniger Kilometer (z.B. 450 km). Der Fahrstil wird aggressiv (kurze Entladezeit, grosse Ströme, z.B. K5) und wir erreichen mit der gleichen Energiemenge nur noch 380 km. Dieser Vergleich mit dem Auto soll zeigen, dass je grösser der Entladestrom ist, mit der gleichen Kapazität (Ah) weniger Entladezeit (Autonomie) zur Verfügung steht. Wie im obigem Abschnitt bereits erwähnt, ist es sinnvoll, bei der Photovoltaik die 20- oder 100-stündige Kapazität (K20, K100) zu benutzen.

Bei der Lagerung von Solarbatterien ist folgendes zu beachten

  • Batterie immer möglichst vollgeladen halten, um die Ausbildung grösserer Bleisulfatkristalle zu verhindern. Batterie niemals im entladenen (auch teilentladenen) Zustand stehen lassen!
  • Auf Lager stehende, gefüllte Batterien regelmässig kontrollieren und spätestens bei Säuredichte unter 1,20 kg/l nachladen.