Die Aufbaubatterie (eigentlich ein falscher Begriff, es ist ein Akkumulator) ist die zentrale Stromspeicher- und versorgungseinheit des Fahrzeuges, und so sollte man sie auch bei der Verkabelung behandeln: In der Regel gilt, dass alle Ströme in die Batterie und alle Ströme aus der Batterie fließen und sie damit ihre Puffer-Funktion erfüllt.
Herkömmliche Starterbatterien, meist noch immer Blei-Säure, sind dafür ausgelegt, schnell einen hohen Strom für den Anlasser bereit zu stellen. Die Aufgabe der Aufbaubatterie ist eine andere, deshalb nimmt man hierfür Versorgungsbatterien.
Dies sind nach wie vor meist AGM- oder Gel-Batterien, aber auch immer häufiger LiFePo4-Akkus (Lithium-Ferrum-Phosphat). Diese verfügen eine höhere Entnahmefähigkeit und zumindest theoretisch auch über eine doppelt so lange Lebensdauer, sind aber deutlich teurer als herkömmliche Produkte. Zudem benötigen sie ein eigenes Batteriemanagement-System (BMS).
In der Entwicklung sind Natrium-Batterien, die ohne seltene Metalle auskommen, derzeit aber noch nicht die Energiedichte der LiFePo4 erreichen und deshalb, wie AGM und Gel, bei gleicher Kapazität immer noch schwerer als LiFePo4, aber schon leichter als klassische Ausführungen sind. Ebenfalls relativ neu ist ein aus meiner Sicht zukunftsweisendes System, das einige wenige Hersteller einsetzen: die Kombination aus LiFePo4- und AGM-Batterie; abweichend von dem Grundsatz, dass eigentlich nur Batterien gleichen Typs zusammengeschaltet werden sollen, nutzt das Hybrid-System die Vorteile beider Welten.
mehrere Batterien
Will man mehrere Batterien miteinander verbinden, gibt es dafür zwei Möglichkeiten. Schließt man den Pluspol von Batterie 1 an den Minuspol von Batterie 2 an und entnimmt dann am Pluspol von Batterie 2 den Strom (die beiden anderen Pole natürlich entsprechend), hat man die Batterien „in Reihe“ geschaltet, die Spannungen addieren sich. Verkabelt man also zwei Batterien mit 12 V auf diese Weise, liegt am Ende eine Spannung von 24 V an.
Meistens will man im Aufbau aber nur mit 12 V arbeiten, deshalb werden zwei Aufbaubatterien parallel miteinander verschaltet, also Plus von Batterie 1 an Plus von Batterie 2 (Minus entsprechend). Bei mehr als zwei Batterien kann man das so fortsetzen. Damit bleibt es bei 12 V, die Kapazität wird aber höher (Summe der Kapazitäten der Batterien in Ah).
Bei dieser Art des Zusammenschlusses entstehen allerdings minimale Spannungsdifferenzen, und deshalb sollte man bei parallel verschalteten Batterien die „diagonale“ Methode des Anschlusses wählen. Das bedeutet kurz gesagt, dass man alle Verbraucher an Plus von Batterie 1 und Minus von Batterie 2 (oder Batterie n bei n Batterien) anschließt, und alle Stromquellen (zur Batterie) an Plus von Batterie 2 (oder Batterie n bei n Batterien) und Minus von Batterie 1.
Dies macht man bei Batterien gleichen Typs, man macht es aber nicht beim oben erwähnten Hybrid-System, bei dem technisch bedingt und erwünscht die Ladeströme zuerst die AGM laden, die Stromentnahme aber zuerst aus der LiFePo4 erfolgt.
Regler regeln nicht
Lichtmaschine, Ladebooster, Netzladegerät und Solarregler – alle diese können die Aufbaubatterie mit Strom versorgen, sie „laden“. Dabei sind sogar bestimmte Ladekurven oder Lsdekennlinien einstellbar. Dies führt zu dem weit verbreiteten Irrtum, diese Geräte würden den Ladestrom zur Batterie „regeln“. Das ist jedoch nicht so, sie stellen lediglich den Strom mit eine definierten Begrenzung zur Verfügung. Wieviel davon die Batterie tatsächlich aufnimmt, richtet sich nach ihrem aktuellen Ladezustand und ihrem Innenwiderstand.
Kennzahlen
Zu den technischen Daten einer Batterie gehören ganz viele Zahlen, da kennt man zunächst die Spannung (12 V) und die Kapazität (Ah).
Allerdings ist eine Batterie mit 12 V schon ziemlich entladen, die Spannung bei einer voll geladenen Batterie liegt bei etwa 12,7 V. Zudem gibt es noch die Ladeschlussspannung, das ist der Wert, bei dem die Batterie nicht weiter geladen werden kann, beispielsweise 14,4 V oder 14,8 V bei AGM-Batterien.
Der C-Wert gibt an, unter welchen Bedingungen wie lange welcher Strom entnommen werden kann. Häufig ist hier der Wert C20 anzutreffen. Man teilt die Nennkapazität (Ah) durch den C-Wert, bei einer 100 Ah-Batterie also 100 / 20 = 5. Diese Zahl (5 A) wäre die Stromentnahme pro Stunde, bei der dann die Batterie tatsächlich 100 Ah Kapazität hätte (die Temperatur zum Beispiel spielt dabei auch noch eine Rolle).
Bei klassischen Batterien kann tatsächlich (Faustformel) nur etwa die Hälfte der Kapazität (Ah) entnommen werden, also der erwähnten 100 Ah-Batterie kann man etwa 50 A Strom entnehmen, bis sie tiefentladen wird; bei modernen, optimierten Versorgungsbatterien kommt man auch schon auf 60% Entnahme.
Will man schnell viel Strom entnehmen, zum Beispiel für einen Wechselrichter, ist zu bedenken, dass es auch einen maximalen Entnahmestrom gibt, der in der Regeln ebenfalls (Faustformel) bei der Hälfte der Kapazität liegt. Ein Wechselrichter, der nur für 5 Minuten eingeschaltet wird, aber 70 A zieht, würde damit die Batterie zwar nicht entladen, gleichwohl aber nicht funktionieren, weil der maximale Entnahmestrom (angenommen: 50 A) überschritten wird.
Diese Faustformel-Werte beziehen sich übrigens auf klassische Batterietypen, bei LiFePo4 sind diese teilweise deutlich besser, und auch bei Na-Ion-Batterie sollen sie besser sein.
Fazit
Der Austausch einer Batterie will gut überlegt sein, insbesondere bei Wechsel von AGM auf LiFePo4 muss unter Umständen auch ein Teil der Ladetechnik ausgetauscht werden, das wiederum kann es erforderlich machen, auch in die Technik des Elektroblocks einzugreifen.
Eine Tag autark steht man auch mit einer AGM, und sofern Gas als Energieträger vorhanden ist, auch länger, und mit Solar noch etwas länger. Wenn man nicht zwingende Gründe zum Austausch hat, kann man durchaus auf die Na-Ion warten oder zunächst mal ein Hybrid-System installieren.