Stromversorgung an Bord: Wartung und Umgang mit Batterien

Unter Strom

Die meisten Yachten haben eine 12 Volt Stromversorgung, die aus Bleiakkumulatoren gespeist wird. SegelReporter sprach mit Thomas Langthaler vom österreichischen Batteriehersteller Banner Batterien über Auswahl und Behandlung von Verbraucherbatterien auf Yachten.

Strom Messgerät. © Uwe Röttgering

Strom Messgerät. © Uwe Röttgering

SR: Der Markt für Versorgungsbatterien ist für den Verbraucher unüberschaubar. Marktbeherrschend sind derzeit Batterien die als “AGM” bzw. “Gel” verkauft werden. Wo sind die systembedingten Unterschiede vor allem hinsichtlich Lebensdauer und Ladeverhalten zu sehen?

Thomas Langthaler: Sowohl AGM als auch GEL Batterien sind ventilregulierte Blei Säure Batterien VRLA (Valve Regulated Lead Acid), welche beide eine spezielle Ladekennlinie zur Vermeidung einer Überladung benötigen. Die Lebensdauer einer Batterie wird mit der Zyklenfestigkeit angegeben. Eine Gel Batterie hat in aller Regel eine höhere Zyklenfestigkeit als eine AGM Batterie, dafür ist jedoch die AGM Batterie in der Lage in kurzer Zeit hohe Ströme abzugeben wie es zum Beispiel beim Einsatz von Wechselrichtern an Bord vorkommt. Gelbatterien und auch unsere Bleisäure-Naßbatterie Energy Bull können in der Regel tiefer entladen werden als eine AGM Batterie.

SR: Gel Batterien gelten als empfindlich hinsichtlich der richtigen Ladespannung. Ist das richtig? Und wenn ja, kann ein Gelakku guten Gewissens mit einer Lichtmaschine, die nur einen Standartregler hat, betrieben werden?

TL: Jede Batterietype ist empfindlich betreffend Ladespannung und Temperatur und bestimmte Grenzwerte müssen eingehalten werden. Die Gel Batterie hat andere Grenzwerte, als eine AGM oder konventionelle Batterie, ist jedoch gleich sensibel wie andere Technologien. Viele Ladegeräte haben bspw. Temperaturkompensationen und eigene Kennlinien für die unterschiedlichen Technologien.

© Uwe Röttgering

© Uwe Röttgering

Eine Lichtmaschine mit einem Standardregler ohne Temperaturkompensation hat meist eine niedrige Ladespannung, was zumindest eine Überladung verhindert, jedoch für eine optimale Ladung bedient man sich besser eines geeigneten Ladegerätes.

SR: Kann man mit einer Standard Lichtmaschine eine Batterie überhaupt zu 100 Prozent laden?

TL: Bei geringen Abweichungen von der empfohlenen Ladespannung kann man – wennlgeich mit erhöhtem Zeitaufwand, da der Ladestrom aufgrund der Spannungsbegrenzung sinkt – dennoch die Batterie vollladen.

SR: Welcher Batterietyp hat den besten Wirkungsgrad in der Hinsicht, wie viele Ampere man von 100 hereingeladenen Ampere wieder entnehmen kann?

TL: Bei jeder Batterie gibt es Verluste bei der Ladung. Als Faustformel rechnet man mit einem Ladefaktor von 1,2. Dies bedeutet, dass von 100 geladenen Amperestunden nur 80Ah tatsächlich in Ladung umgesetzt wurden. Die Unterschiede im Ladefaktor sind bei verschiedenen Akkutechnologien in der Realität sehr marginal und hängen von der konkreten Type ab.

Als Faustformel gilt der genannte Ladefaktor für alle Batterien.
Wenn man so will haben Gel und AGM Batterien minimale Vorteile. Entscheidend ist jedoch bei der Frage wie viel Amperestunden man einer Batterie entnehmen kann die Tiefentladefähigkeit. Hier hat die GEL Batterie die besten Voraussetzungen.

SR: Ist es tatsächlich besser, lieber eine große Batterie zu verwenden, als kleinere, die man parallel geschaltet hat?

TL: Ja, ist es. Aufgrund unterschiedlicher Innenwiderstände kommt es zu einer Aufteilung des Stroms und somit zu einer unsymmetrischen Belastung während der Lade- und Entladephase. Zwischen den Batterien fließen teils hohe Ausgleichsströme.

SR: In unseren Breiten dauert das Winterlager über sechs Monate. In dieser Zeit werden viele Batterien nicht nachgeladen. Kann man dies ohne eine Verringerung der Lebensdauer so handhaben?

TL: Jede Batterie sollte zur Vermeidung irreparabler Schäden durch Sulfatierung ab einer Ruhespannung von 12,50V nachgeladen werden. Dies kann man entweder durch Ladeerhaltungsgeräte lösen, besser und wirtschaftlicher aber durch einmalige vollständige Ladung. Am besten ist es, die Batterie vor der Außerbetriebsetzung komplett vollzuladen und vom Bordnetz zu trennen. Vor der Inbetriebsetzung sollte die Batterie erneut vollgeladen werden.

Bei kühlen Temperaturen ist die Selbstentladung der Batterie sehr gering und kann sehr lange gelagert werden. Achtung: Je höher die Temperatur, umso höher ist die Selbstentladung der Batterie und die Zeit bis zur Nachladung sinkt.

SR: Was ist im Freilager vom Laden der Akkus mit einem Solarpaneel zu halten. Wird eine yachttypische Akkubank von 200 bis 400 Ah, die so mit 1 bis 2 Ah geladen wird, vor Sulfatierung geschützt, oder sind dafür Strom und Spannung zu gering? Könnte man bei kleinen Solarpaneelen auch auf einen Laderegler verzichten?

TL: Bei Photovoltaikanlagen ist man den äußeren Umständen sehr stark ausgeliefert und es braucht eine entsprechend große Anlage, um die Batterie in entsprechender Zeit aufzuladen. Zum Ausgleich der Selbstentladung sollte es funktionieren, sofern kein Schnee die Paneele bedeckt.

Ungeregelt sollte man keinen Akku laden. Anfangs ist bei kleinen Ladeströmen die Ladespannung gering, jedoch steigt gegen Ende der Ladung die Ladespannung sehr stark an. Der Anstieg kann bis über 17 Volt gehen , sofern es gar keine Spannungsbegrenzung gibt, dafür geht der Strom gegen Null.
Ich empfehle daher nur Solarpaneele mit Laderegeler, selbst kleine ungeregelte Paneele können durch hohe Ladespannungen Wasser in der Batterie zersetzen.

SR: In Segel-Fachbüchern heißt es, dass Bleiakkus nicht unter 50 Prozent entladen werden sollten, da bei tieferen Entladungen die Lebensdauer des Akkus überproportional leidet. Trifft das auf moderne AGM und Gel Akkus auch zu?

TL: Diese Aussage ist grundsätzlich richtig. Es gibt jedoch AGM und GEL Batterien, welche eine tiefere Entladung besser verkraften, als konventionelle Batterien oder AGM Starterbatterien.
Generell gilt: Je tiefer eine Batterie jedoch entladen wird, umso geringer die Zyklenfestigkeit und somit die Lebensdauer.

SR: Immer wieder kann man sehen, dass Yachthersteller die Starterbatterie direkt im Motorraum verbauen. Schaden die Temperaturen dort der Batterie und müsste bei Temperaturen von z.B. 50 Grad nicht auch die Ladespannung nach unten korrigiert werden?

TL: Eine Starterbatterie kann dauerhaft im Motorraum betrieben werden und wird auch bei vielen Autos so betrieben. Die Batterien sind dafür ausgelegt und werden einer Haltbarkeitsprüfung unterzogen. Eine Temperaturkompensierte Ladung wäre immer lobenswert und zu empfehlen. Einen speziellen Laderegler an der Lima halte ich nicht für unbedingt erforderlich. Die Normladespannung einer konventionellen Batterie liegt bei 16V und ist mit der Ladespannung der Lichtmaschine bereits korrigiert.

SR: Wenn Sie das mit den 16 Volt vielleicht kurz erläutern können.

TL: Die in Europa gültige Norm für Blei Säure Starterbatterien ist die Norm EN 50342 in allen seinen Teilen. Der erste Teil der Norm regelt die Allgemeinen Anforderungen und Prüfungen. In diesem Teil ist auch die Ladung der Batterien exakt geregelt. Bei konventionellen Batterien sieht die Ladung wie folgt aus: Eine Batterie wird mit 16V für 24h und mit einem Strom von 25% der Nennkapazität C20 geladen bei 25°C im Wasserbad. Für konventionelle Batterien ist das nicht nur ungefährlich, sondern sogar gut zur Säuredurchmischung und Rückwandlung von Sulfatkristallen.

Bei verschlossenen Batterien muss die max. Ladespannung eingehalten werden. Innerhalb von AGM und GEL Batterien gibt es keinen Wasserverbrauch, bei den meisten konventionellen Batterien ist der Wasserverbrauch so minimal, dass er vernachlässigt werden kann.

SR: Was ist von sogenannten Ausgleichsladungen mit Spannungen über 15 Voltzu halten? Wie oft sollte man so etwas machen und wann macht so etwas Sinn?

TL: Ausgleichsladungen über 15V können nur bei konventionellen, also geschlossenen, Batterien durchgeführt werden und nicht bei verschlossenen AGM und GEL (VRLA) Batterien. Eine höhere Ladespannung wird benötigt um größere Bleisulfatkristalle wieder in Blei bzw. Bleidioxid rückzuwandeln und kann nach einer Tiefentladung oder quartalsweise durchgeführt werden.

Achten sie jedoch bei höheren Ladespannungen, dass sie die Batterie vom Bordnetz trennen. Andernfalls besteht die Gefahr, dass Steuergeräte oder Elektronikbauteile zerstört werden.

SR: Welchen Akku aus Ihrem Sortiment würden Sie als die ideale Verbraucherbatterie für Yachten sehen?

TL: Ehrlich gesagt hängt die ideale Verbraucherbatterie stark von den individuellen Bedürfnissen eines jeden einzelnen ab. Für den Einsatz kommen grundsätzlich folgende Batterietypen in Frage. Nachfolgend ein kurzer Überblick der Produktfamilien und deren Besonderheiten. Die Energy Bull ist eine spezielle Zyklebatterie mit flüssigem Elektrolyt, bei welcher eine Kontrolle des Elektrolytstandes in regelmäßigen Abständen erfolgen muss.

Während intensiver Nutzung sollte dies im Monatsrhythmus durchgeführt werden, ansonsten reicht eine quartalsweise bzw. halbjährliche Wartung aus. Die Batterie ist auch in der Lage hohe Entladeströme abzugeben. Vorteile sind: Einfache Ladbarkeit, niedriger Anschaffungspreis, niedrigeres Gewicht und Hochstromabgabe möglich. Nachteilig sind der Wasserverbrauch und die höhere Selbstentladung.

Der Vorteil der einfachen Ladbarkeit ergibt sich bei der Energy Bull aus der Gittertechnologie (Low Antimon), die auch mit niedrigeren Ladespannungen gut zurecht kommt. Ebenso verträgt die Batterie auch höhere Ladespannungen.
Die Running Bull AGM sind Starterbatterie mit guten zyklischen Eigenschaften für den Einsatz bei niedrigen Entladetiefen. Es ist eine spezielle AGM Ladekennlinie erforderlich.

Die Batterie ist auch in der Lage sehr hohe Entladeströme abzugeben. Die Vorteile sind: 100% Auslaufsicher, kein Wasserverbrauch, Hochstromabgabe (Wechselrichter). Nachteilig ist die Ladetechnik und die Empfindlichkeit gegenüber Tiefentladungen.
Die Running Bull AGM ist grundsätzlich als Starterbatterie mit guten zyklischen Eigenschaften konzipiert und deren Haupteinsatz liegt in modernen Start Stop Fahrzeugen mit Rekuperation.

Aufgrund der guten zyklischen Eigenschaften kann sie auch für leichte zyklische Einsätze eingesetzt werden. Als Gelbattarie haben wir die Traction Bull Bloc Gel im Sortimen. Die Vorteile sind die hohe Zyklenfestigkeit, 100 Prozent Auslaufsicherheit und kein Wasserverbrauch. Nachteilig ist der Preis, die Ladetechnik und, dass sie für Hochstromabgaben wie z.B. den Motorstart oder den Anschluss von Wechselrichtern nicht geeignet ist.

SR: Es heißt, dass GEL und AGM Batterien nur mit einer speziellen Kennlinie geladen werden können. Normale Lichtmaschinen mit Standardregler laden mit einer IU Kennlinie. Ist diese ist danach aber für AGM und Gel nur beschränkt geeignet?

TL: IU Bedeutet anfangs eine Stromkonstant Ladung, danach in der U Phase eine Spannungsbegrenzung. Diese sorgt dafür dass die Batterien nicht Überladen werden und ist somit geeignet.

SR: Welche Ladeströme empfehlen Sie?

TL: Als Empfehlung für den Ladestrom geben wir 10% der Nennkapazität an. Das bedeutet bei einer 225Ah Batterie einen Ladestrom von mind. 22,5A.

SR: Werden Akkus auf Lithium Basis den Markt für Servicebatterien in den nächsten Jahren aufrollen?

TL: Banner Batterien ist Spezialist für Blei Säure Batterien. Persönlich denke ich, dass auch in Zukunft der Großteil aller Batterien in dieser Anwendung auf Blei Säure Basis sein werden. Sie stellen den besten Kompromiss aus Preis/ Leistung, Robustheit, Sicherheit und Performance dar. Zudem können diese sehr einfach recycelt werden.

SR: Ist im Bereich der Bleibatterien noch mit technischem Fortschritt zu rechnen, oder ist dieses Produkt im Wesentlichen ausentwickelt?

TL: Die Blei Säure Batterie besteht schon seit mehreren Jahrzehnten, dennoch wurde die Technologie ständig weiterentwickelt. So sind auch bspw. AGM und GEL Batterien serienreif geworden. Die Forschung und Entwicklung wird in auch in den nächsten Jahren sicherlich noch mehr an Energie- und Leistungsdichte aus der Blei Säure Batterie herausholen. Eine relativ neue Entwicklung stellt die EFB Batterie dar (Enhanced Flooded Battery). Dies ist eine konventionelle Starterbatterie mit noch mehr Leistung und doppelter Zyklenfestigkeit.

SR: Auf dem Markt werden sogenannte Batterie Pulser angeboten, die durch Hochspannungsspitzen die Lebensdauer von Bleiakkus erhöhen sollen. Was ist von solchen Geräten zu halten?

TL: Klingt immer wieder ein bisschen nach perpetum mobile. Wir haben diese schon mehrfach getestet und weder eine positive noch eine negative Wirkung an neuen, sowie gebrauchten und defekten Akkus festgestellt. Die meisten Batterien fallen im Feld durch Unterladung aus. Besser ist es daher sein Geld in ein Ladegerät zu investieren.

SR: Manche Yachteigner schwören noch auf “die guten alten Nassbatterien”. Zu Recht?

TL: Ja, mit Low Antimon Gittertechnologie wie der Banner Energy Bull haben wir sehr gute Erfahrungen und verkaufen mehr als 100.000 Stück im Jahr für diverse Verbraucheranwendungen. Der Nachteil der regelmäßigen Elektrolytkontrolle wird durch Preis/Leistung und einer einfachen Ladetechnik sowie Ladbarkeit nach einer Tiefentladung oftmals kompensiert. Wegen der Gefahr der Knallgasbildung muss der Batterieraum bei Nassbatterien allerdings gut belüftet sein.

SR: Vielen Dank für das Gespräch!

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Uwe Röttgering

... der, der das Blauwasser Segeln liebt, aber zu immer schnelleren Schiffen tendiert - ob das am Einfluss von SR liegt ? ;o) Mehr findest Du hier.
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2 Kommentare zu „Stromversorgung an Bord: Wartung und Umgang mit Batterien“

  1. avatar Alex sagt:

    Ich fänd infos zu Li-Ion und Kollegen mal ganz spannend. Am besten am Beispiel bestehender Installationen. Interview scheint mir nicht so das beste Format für sowas.

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  2. avatar Arwed sagt:

    (Blei)-Batterien sind wie Alkoholiker: Am besten immer ganz voll.
    Es sind nicht die kurzen, kraftzehrende Entladungen, wie z.B. der Motorstart, der den Bleiakkus zusetzt, (der nach dem Start sofort wieder geladen wird), sondern die langsamen Entladungen, durch Kühlschrank, Laptop, Funk, Glühbirnen, Ankerlicht, Decksbeleuchtung usw.
    Man kann ja in epischer Länge darüber diskutieren, letzten Endes zählt die Anzahl der Lade-/Entladezyklen über die Lebensdauer. Jeder Akku wird irgendwann sterben. Wir können diesen Tod nur durch Ändern unseres Verhaltens hinauszögern. D.h. Strom sparen, wenn die Maschine nicht läuft bzw. Der Landanschluss nicht gesteckt ist.
    Konsequenter Umbau auf LED, Kühlschrank aus wenn Motor aus usw. Ist ja nix Neues. Lithiumionenakkus stecken das besser weg, stimmt, kosten aber auch knapp das Acht- bis Zehnfache.

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