Lithium gegen Bleiakku

Im folgenden Artikel möchte ich versuchen euch die allgemeinen Unterschiede von Blei und Lithium (LiFePo4) (LFP) Batterien zu erklären. Lithiumbatterien für Wohnmobile sind in letzter Zeit in aller Munde. Aber was ist ist an dieser Batterieart so besonders und ist sie wirklich so teuer wie es auf den ersten Blick scheint? Wo liegen die Vorteile die den Preis rechtfertigen?

Vergleichen wir Batterien mit Wassertanks!

Jetzt nicht erschrecken, aber folgendes Beispiel erklärt mehr als Verständlich, warum LiFePo4 Batterien fast immer der Vorzug zu geben ist.

Stellt euch mal einen 200 Liter Wassertank vor. Dieser soll sinnbildlich für eine 200Ah Batterie stehen. Wir können hier Wasser einfüllen und entnehmen. Wie bei einem Wassertank üblich, ist es total egal ob der Tank voll, halb voll oder fast leer ist. Die Wasserentnahme ist bei jedem Füllstand möglich. Auch das Befüllen ist bis auf die letzten Tropfen ohne Probleme möglich. Kein Mensch würde auf die Idee kommen, das der Wassertank immer voll sein sollte, außer man macht eine längere Reise und zehrt dann von den Vorräten. Wenn ich aber täglich Wasser nachfüllen kann (Solarladung) interessiert mich vorrangig, dass mein Tagesverbrauch in meinem Tank zurück gespeist wird. Im Winter wird mein Wassertank nun mangels ausreichendem (Solar) nachfüllen jeden Tag etwas leerer, ich kann also von meinen Vorräten leben. Alle 1-2 Wochen fülle ich ihn einer Zapfstelle einfach wieder auf. Und so weiter. Ist doch eigentlich ganz normal oder? Genau so verhält es sich mit einer Lithium Batterie!

Nun, wie ist das Verhalten da bei einem Bleiakku?

Dabei ist es fast egal ob Nass, Gel oder AGM im Einsatz sind. Die Bleibatterien reagieren mehr oder weniger immer gleich auf das Problem.

Also, wir nehmen wieder unseren 200 l Tank als Vergleich, nur diesmal ist es eine Bleibatterie. Und jetzt kommt der gravierende Unterschied! Der Tank ist nicht leer, sondern enthält einen saugfähigen Schwamm.

Ahh werden jetzt vielleicht einige denken – genau, der Schwamm bringt folgende Umstände mit sich:

Wir starten den Vergleich mit einem zu 100% voll geladenen Tank (Bleibatterie). Am Anfang ist alles kein Problem, Wasser steht voll zur Verfügung und 50% der Füllmenge können auch ohne weitere Probleme entnommen werden. Aber nun kommt der Unterschied wo sich die Lithiumbatterie von der Bleibatterie abhebt. An die letzten 50% des Inhalts kommt man nur noch sehr langsam ran, weil der Schwamm das Wasser nur noch ungern her gibt. Hohe Entnahmemengen sind fast nicht mehr möglich und je leerer der Tank wird, desto schwieriger wird die Entnahme weil der Schwamm das Wasser nur noch ungern abgibt. Man müsste nun schon den Tank öffnen und den Schwamm ausdrücken um an die letzten Liter zu kommen.

Ein weiteres Problem bei diesem Tank entsteht nun sobald er nicht mehr voll ist: Wasser lagert sich im unteren Bereich des Schwamms ab und oben fängt der Schwamm an auszutrocknen. Kennt ihr das Problem, wie ein schwer ein trockener Schwamm Wasser aufnehmen kann? Genau so ist das auch bei unserem Tank, wenn wir ihn nun nach einer langen Zeit wieder füllen wollen, können wir zwar am Anfang schnell Wasser nachfüllen, weil der untere feuchte Teil des Schwamms gut Wasser aufnimmt aber je voller der Tank wird, desto mehr kommt man in den Bereich des ausgetrockneten Schwamms und das Füllen dauert ewig. Je länger der Schwamm trocknen konnte, desto länger dauert das füllen danach.
Es geht sogar soweit, dass der Schwamm irreparabel austrocknet und kein Wasser mehr aufnimmt. Das ist dann die Sulfatierung und der somit verbundene Kapazitätsverlust des Tanks (äh der Batterie).

Eine Batterieentladung mit sofortiger Aufladung ist auch bei Bleibatterien kein Problem.

Wie beim Schwamm, ist es kein Problem wenn man den Tank schnell leer saugt und sofort wieder auffüllt. Der Schwamm ist noch nicht ausgetrocknet und nimmt das Wasser noch gut auf.
Grundsätzlich sind aber durch den Schwamm bedingt, nicht die hohen Flussmengen wie in einem schwammlosen Tank möglich. Die letzten 20 Liter (10%) lassen sich immer nur sehr langsam in den Tank füllen. Und genau diese letzten 20 Liter sind das Lebenselixier des Tanks, damit der Schwamm lange saugfähig bleibt. Je weniger Wasser ich aus dem Tank entnehme, desto länger wird der Schwamm halten.

Um die Problematik mit den nur 50% zu Verfügung stehenden Menge umgehen zu können, werden einfach zwei Tanks oder größere Tanks eingebaut. Somit stehen am Ende nun doch 200 Liter (AH) zur Verfügung, aber mit dem Nachteil von hohem Gewicht und mehr Platzbedarf.

Ich denke, mit diesem Beispiel kann man die Haupt-Vorzüge der LFP Batterie ganz gut beschreiben und auch eine Bleibatterie lange am Leben halten.

So wird die Lithium Batterie erschwinglich.

Sicher versteht ihr nun auch, warum wir bei LFP Batterien nur die halbe Kapazität gegenüber Bleibatterien verbauen. Weil man wirklich 100% der Batteriekapazität einer Lithiumbatterie nutzen kann, hat man nach wie vor die gleiche nutzbare Kapazität im Reisemobil. Wie eingangs beschrieben, senkt die Einsparung von 50% der Kapazität auch die Anschaffungskosten der LFP-Batterie.

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Was sind eigentlich überhaupt Lithium Batterien, warum reden auf einmal alle davon? Komm und schau dir meinen Artikel über Lithium Batterien im AMUMOT-Ratgeber an.

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Aber die LiFePo4 Batterien sind teurer als AGM und GEL Akkus.

Die Anschaffungskosten einer LiFePo4 Batterie sind wahrhaftig höher als bei einer Blei-Säure Batterie. Stand 2016 etwa zweieinhalb so hoch. Wenn die LFP Batterie nun wenigstens nur zweieinhalb mal so lange halten wie eine Bleibatterie, halten sich die Kosten in der Waage und man bekommt die Vorzüge wie das geringe Gewicht und die Platzersparnis geschenkt. Lithium Batterien sind also gar nicht so teuer und bringen viele Vorteile mit. Vergleichen wir nur die Herstellerangaben der zu erwartenden Ladezyklen sollte auch dem knallharten Rechner klar sein, wie unlogisch eigentlich Bleibatterien im Wohnmobil sind. Bei 50% Entladetiefe macht eine GEL Batterie 700 Zyklen, die Lithium Batterie dagegen noch 5000. Selbst 100% Entladetiefe gibt Victron Energy für seine Batterien noch 1000 Zyklen an. Bei dieser Betriebsart stirbt eine Bleibatterie in den ersten 40 Zyklen.

Zusammenfassung der Fakten:

  • Man benötigt nur 50% der eingebauten Blei-Kapazität wenn man auf LiFePo4 umsteigen möchte. Dadurch ergeben sich über 50% Gewichts- und Platzersparnis.
  • Durch die fast 10 fach höhere Zyklenzahl ergibt sich eine wesentlich höhere Lebensdauer.
  • Gerade in Verbindung mit einer Solaranlage kann die Batterie zuverlässig geladen werden.
  • Eine Vollladung ist bei LFP nicht zwingend notwendig.
  • Sehr hoher Ladewirkungsgrad, annähernd 100% der eingespeisten Energie können auch wieder entnommen werden.
  • Selbst kleinste 60Ah oder 90Ah LFP Batterien können einen 1000W Wechselrichter versorgen und zwar bei fast jedem Ladezustand.
  • Sehr hohe Lade und Entladeströme über den gesamten Ladezustand möglich.
  • Ein Batteriemanagement System ist bei den Batterien Pflicht. Je nach Hersteller wird dieses bereits in der Batterie integriert oder extra an die Batterie angeschlossen.
  • Durch die flexible Ladeendspannung, können alle Blei Ladegeräte weiter verwendet werden
  • Anders als bei LI-ION Batterien sind Lithium Batterien eigensicher – es besteht hier keine Brandgefahr.

Bekannte Nachteile:

  • Reagiert sehr empfindlich bei Über und Tiefentladung darum nur mit BMS zu verwenden.
  • Vor allem LiFePo4 Batterien müssen im beheizten Bereich eingebaut werden, weil sie unter 0 Grad nicht geladen werden können und auch Kapazität verlieren. (Bei -20 Grad nur noch 50% der Kapazität) Bei LiFeYPo4 was bei Victron inzwischen Standard ist, tritt dieser Effekt nicht mehr stark auf.
  • Je nach Lichtmaschine und vorhandener Verkabelung sollte der Ladestrom begrenzt werden. Hier sollte vorher gründlich geprüft werden, welches System man verwendet. Meine Erfahrung ist aber, dass hier mehr Panikmache betrieben wird, als von Praktischen Erfahrungen berichtet wird. Bei all meinen Verbauten System gab es keine Ladestromprobleme.
  • Eine dauerhafte Vollladung sollte vermieden werden.
  • Eine Ladezustandsbestimmung nach Spannung ist sehr schwierig. Ein Einbau eines Batteriecomputers wird dringend empfohlen.

Für wen macht die Lithium Umrüstung Sinn?

Man kann grob in 3 Gruppen aufteilen, nicht für jeden macht eine Umrüstung Sinn, im Sinne von Geldwertem Vorteil. Die Gewichtsersparnis, oder mehr Kapazität bei gleichem Gewicht wie davor bleibt natürlich immer.

  • Stell- und Campingplatzbenutzer
    Wer in der Regel Stellplätze mit Stromsäulen nutzt und die eingebauten Batterien nur zur Notstromversorgung zwischen den Steckdosen nutzt, wird nach wie vor mit Blei-Batterien Glücklich werden. Bei dieser Nutzung von Blei Batterien kann durchaus von einer Lebensdauer von 5-8 Jahren ausgegangen werden. Wobei ich hier auch einmal anmerken möchte, dass für die Qualität einer Batterie die entnommene Energie entscheidend ist, nicht die Lebensdauer in Jahren.
  • Sommerurlauber
    Wer nur wenige Wochen im Jahr unterwegs ist, wird auch nicht unbedingt zur LFP Batterie greifen müssen. Hier wird auch weiterhin Blei die günstigere Lösung sein.
  • Freisteher, Vielnutzer und Wohnmobil Bewohner
    Hier kann die LFP Batterie ihre waren Vorteile voll zur Geltung bringen. Niedriges Gewicht, hohe Zyklen und gerade in Verbindung mit Solaranlagen, wo oft eine 100% Vollladung wegen schlechtem Wetter nicht möglich ist, sind hier sehr gute Argumente für den Umstieg.

Bitte habt Verständnis, dass der Batterievergleich mit einem Wassertank und dem Schwamm eine Veranschaulichung sein soll, damit es auch die „nicht Experten“ verstehen können. Es bringt ja nichts, wenn ich euch mit elektrotechnischen Begriffen bombardiere, die wahrscheinlich die wenigsten verstehen. Die Leser die sie verstehen würden, brauchen auch keine Erklärung, warum eine Lithium Batterie so viel besser ist als eine Bleibatterie.

Oder was denkt ihr, warum in unseren Handys keine Bleiakkus mehr sind ? Oldtimer sind toll, aber mal ehrlich, der Komfort der neuen Fahrzeuge ist doch auch ganz nett oder?

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