Aktuelles : Kapazitätsbewertung und Behandlung von Batterien

Kapazitätsbetrachtung bei Blei-Batterien

Die Kapazitätsangabe bei Bleizellen bezieht sich auf eine regelmäßige Entladung von 20 Stunden. Also darf eine 100Ah - Batterie nur mit 5A entladen werden, damit die Kapazitäzsangabe des Herstellers zutrifft. Das gilt für alle Arten von Blei-Batterien (Nass, Blei Gel oder AGM). Bei höherer auch kurzeitiger Entladung geht die nutzbare Kapazität der Batterie erheblich zurück auf bis zu 35% der Nennkapazität. Das bedeutet z.B. wenn Sie eine 48V 100Ah Bleibatterie an einem 5kW Motor betreiben nimmt der bei 5kW ca.100A, wenn Sie die auch nur kurz nutzen geht die gesamte Batteriekapazität auf bis zu 35Ah zurück. Damit können Sie den Motor unter Vollast ca. 20min betreiben. Aber auch schon ein kurzfristiges betreiben mit einem hohen Strom reduziert die verfügbare Kapazität erheblich. Peukert - Effekt.  Dieser Effekt tritt bei Lithium - Derivaten nur in sehr geringem Maß auf. Daher haben wir bei Lithium Derivaten in der Regel auch bei hohen Entlade - Strömen noch Nennkapazitäten von 90% (gegenüber 35% bei Blei)

Behandlung von Batterien bei längerer Standzeit

Die von uns vorzugsweise verwendeten LiFePo Batterien haben zwar eine geringe Selbstentladung und können ohne "Last" recht lange liegen ohne in die Tiefentladung zu gelangen. Aber Vorsicht, selbst kleine Lasten wie Anzeigen, BMS, Balancer, nicht getrennte Motor-Controller, ..  können bei langer Wirkung diese Batterien tief entladen.

Lithium-Ionen-Batterien sind teuer und können durch ein zu tiefes Entladen oder ein Überladen irreparabel beschädigt werden.

Es kann zu Beschädigungen aufgrund einer zu tiefen Entladung kommen, wenn kleine Lasten

(wie: Alarmsysteme, Relais, der Standby-Strom bestimmter Lasten, der Rückstromfluss der

Batterieladegeräte oder Laderegler) die Batterie langsam entladen, wenn das System nicht in

Gebrauch ist.

Falls Sie sich bezüglich einer Reststromaufnahme unsicher sind, trennen Sie die Batterie

durch Öffnen des Batterieschalters, Herausnehmen der Sicherung(en) oder Abtrennen des

Batterie-Pluspols, wenn das System nicht in Gebrauch ist.

Ein Entlade-Reststrom ist insbesondere dann gefährlich, wenn das System

vollständig entladen wurde und es aufgrund einer niedrigen Zellspannung

abgeschaltet wurde. Nach dem Abschalten aufgrund einer niedrigen Zellspannung

verbleibt eine Reservekapazität von ungefähr 1 Ah pro 100 Ah Batteriekapazität in

einer Lithium-Ionen-Batterie. Die Batterie wird beschädigt, wenn die verbleibende

Reservekapazität aus der Batterie entnommen wird. Ein Reststrom von 4 mA zum

Beispiel kann eine 100 Ah Batterie beschädigen, wenn das System über 10 Tage im

entladenen Zustand belassen wird (4 mA x 24 h x 10 Tage = 0,96 Ah).

 

Einige Beispielwerte zur Stromaufnahme im Ruhezustand:

LiFePo Balancer 0,2A   : ca 20µA

BMV 700                      : ca 4mA

BMS je nach Ausführung:  ca. 20µA-20mA

(BLDC) Steuerungen im Standby: ca. 2mA - 40mA

 

Hinweis zu Ladegeräten:

Als Ladeverfahren werden die verschiedenen Strategien der Steuerung von Strom und Spannung beim Aufladen von Akkumulatoren bezeichnet. Ladeverfahren haben zum Ziel, den Akku innerhalb seiner Betriebsgrenzen vollständig aufzuladen. Daneben existieren abhängig von Akkutyp und Ladetechnik verschiedene Spielarten für die Akkupflege und den Erhalt des Ladezustandes. Das Ladeverfahren und seine Umsetzung haben erheblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer eines Akkumulators.

LiFePo - Ladekurven und Blei - Ladekurven unterscheiden sich. Für einzelne Ladungen können die Geräte aus der gleichen Spannungsklasse durchaus  wechselseitig benutzt werden. Bei Daueranschluss des Ladegerätes, sollte jedoch immer das "richtige" Ladegerät verwendet werden, da z.B. Bleiladegeräte auf Erhaltungsladung schalten, während LiFePo- Geräte nach Erreichen der Ladeschlussspannung abschalten.

Bleiakkumulatoren die dauerhaft angeschlossen sind, sollten über Ladegeräte mit IUoU-Kennlinie geladen werden (eine solche Ladekurve ist mit den von smartemotion angebotenen LiFePo - Ladegeräten nicht möglich.)

Weitere Vorteile von Lithium-Akkus als (Solar) Energiespeicher:

  • je 100Ah sparen Sie ca. 70kg - sowohl Bleiakkugewicht als auch geringere Solarmodul-Leistung, die nötig ist um vergleichbare Speicherergebnisse zu erzielen.
  • Platz- un Gewichtseinsparung von bis zu 70%
  • Breiter Betriebstemperaturenbereich von ca. -20°C bis +50°C
  • eine exzellente Zyklisierung, 80% Entladetiefe 2500-3000 Zyklen, 50% Entladetiefe 5000-6000 Zyklen!
  • geringe Innenwiderstände
  • Hoher Wirkungsgrad von >90%
  • bleifrei

Der Energienutzungsgrad eines Ladezyklus (Entladen von 100% auf 0% und Wiederaufladen auf 100%) einer durchschnittlichen Blei-Säure-Batterie liegt unter guten Bedingungen bei ca. 80%. Der Ladevorgang einer Blei-Säure Batterie wird insbesondere dann ineffizient, wenn die 80%-Marke des Ladezustands erreicht wurde. Das führt zu Energienutzungsgraden von nur 50%. Bei Solar-Anlagen ist dieser Wert sogar noch geringer, da dort Energiereserven für mehrere Tage benötigt werden (die Batterie ist in einem Ladezustand zwischen 70% und 100% in Betrieb). Eine Lithium-Batterie erzielt dagegen noch immer einen Energienutzungsgrad von 90%, selbst wenn sie sich in einem tiefen Entladezustand befindet, was bei Solar-Anlagen häufig vorkommt. Blei-Säure-Akkus benötigen entladen sehr viel Energie, um erst mal aus dem "Tiefentladesumpf" herausgezogen zu werden, es wird viel Solarstrom verschenkt. Lithium-Ionen-Akkus hingegen speichern auch in niedrigem Ladezustand bis zu 90% der zugeführten Energie.

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