Was sind Deep-Cycle-Batterien?

Solar- und Materialtransportgeräte werden normalerweise mit zyklenfesten Batterien betrieben. Es handelt sich um eine komplexe Technologie, die sich rasant weiterentwickelt.

Über Deep-Cycle-Batterien

Deep-Cycle-Batterien (z. B. 12-Volt-Deep-Cycle-Batterien) sind wiederverwendbare chemische Energiespeicher, die dafür ausgelegt sind, über einen längeren Zeitraum hinweg konstante Leistung zu liefern und mehrfach vollständig entladen und wieder aufgeladen zu werden. Obwohl sie enge Verwandte der gewöhnlichen Autobatterie sind, weisen sie unterschiedliche Eigenschaften auf:

Autobatterien sind so konzipiert, dass sie einen kurzen, intensiven Stromstoß abgeben und dann wieder aufgeladen werden.

Diese Unterscheidung ist wichtig, da die Verwendung einer Autobatterie in Geräten, die für Deep-Cycle-Batterien ausgelegt sind – oder umgekehrt – recht kostspielige Folgen haben kann.

Es gibt verschiedene Arten von Deep-Cycle-Batterien mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen und internen Strukturen.

Überflutete Blei-Säure-Batterien

Diese Batterien, auch Nasszellen genannt, basieren auf der 1859 von Gaston Planté entdeckten Blei-Säure-Chemie und sind gleichzeitig die älteste Form wiederaufladbarer Batterien. Sie bestehen aus Elektroden (Bleiplatten), die in einem unversiegelten Gehäuse in einen Elektrolyten (eine Mischung aus destilliertem Wasser und Schwefelsäure) getaucht sind. Obwohl billig und einfach, werden Blei-Säure-Batterien zunehmend zugunsten modernerer Typen aufgegeben.

Vorteile :

- Billig

– Hoher Stoßstrom

– Einfaches Design ermöglicht eine einfache Fehlerbehebung und Reparatur

Nachteile:

– Erfordert regelmäßige Wartung und Nachfüllen mit destilliertem Wasser.

– Das unversiegelte Gehäuse muss aufrecht gehalten werden, da sonst der Elektrolyt ausläuft.

– Sehr schwer im Vergleich zur Menge der gespeicherten Energie (geringe Energiedichte).

– Beim Laden wird explosiver Wasserstoff freigesetzt, der eine gute Belüftung erfordert.

– Muss als Gefahrgut versendet werden

Die Notwendigkeit, den Wasserstoff beim Laden von Blei-Säure-Batterien sicher abzulassen, ist der Hauptgrund für die Lüftungsöffnungen und Gitter, die bei älteren batteriebetriebenen Geräten zu finden sind.

Versiegelte AGM-Batterien

AGM-Batterien mit versiegelter absorbierender Glasmatte verwenden die gleiche Chemie wie geflutete Blei-Säure-Batterien, aber anstelle eines Beckens mit saurem Wasser besteht der Elektrolyt aus säuregetränkten schwefelhaltigen Glasfasermatten. Das Gehäuse ist bis auf ein Überdruckventil absolut wasserdicht. Das Ergebnis ist eine kompakte, wartungsfreie Batterie, die sich ideal für die militärischen Anwendungen eignet, für die sie ursprünglich entwickelt wurde.

Vorteile :

– Leichter und kleiner als geflutete Blei-Säure-Batterien bei gleicher Kapazität.

– Es ist keine regelmäßige Wartung oder Nachfüllung erforderlich

– Der niedrige Innenwiderstand ermöglicht ein sehr schnelles Laden mit reduziertem Energieverlust.

– Dank des wasserdichten Gehäuses können Batterien in jeder Ausrichtung verwendet, gelagert oder transportiert werden.

– Keine Wasserstoffemissionen bei normalem Gebrauch, wodurch der Belüftungsbedarf reduziert wird.

– Langsame Selbstentladungsrate, geeignet für Langzeitlagerung.

– Es ist nicht erforderlich, sie als Gefahrgut zu versenden.

– Der gebräuchlichste Typ von Deep-Cycle-Batterien

Nachteile

– Teurer als geflutete Blei-Säure-Batterien

– Zu schnelles Laden oder Überladen kann den Akku beschädigen.

– Relativ schwierig zu diagnostizieren oder zu reparieren.

– Sehr schwer, mit geringer Energiedichte

Versiegelte GEL-Batterien

Versiegelte GEL-Batterien sind eine andere Art von Blei-Säure-Zellen mit einem halbfesten „GEL“-Elektrolyten. Wie AGM-Batterien verfügen sie über ein versiegeltes Gehäuse, können in jeder Ausrichtung ohne Auslaufen verwendet werden und geben normalerweise keinen Wasserstoff ab. Allerdings können sie durch unsachgemäßes Laden beschädigt werden.

Victron Energy verwendet intelligente digitale Ladegeräte, um die GEL-Batterien seiner Solarprodukte zu schützen.

Vorteile

Batterien klein, robust, äußerst zuverlässig und erfordern keine regelmäßige Wartung.

Durch das versiegelte Gehäuse können die Batterien in jeder Ausrichtung verwendet, gelagert oder transportiert werden.

Kann sehr tiefe Entladungen unbeschadet überstehen.

Keine Wasserstoffemissionen bei normalem Gebrauch, wodurch der Belüftungsbedarf reduziert wird.

Sehr langsame Selbstentladungsrate, etwa 3 % pro Monat, geeignet für Langzeitlagerung.

Es muss nicht als Gefahrgut versendet werden.

Widerstandsfähiger gegen Stöße, Vibrationen und Temperaturschwankungen als andere Arten von Blei-Säure-Batterien.

Nachteile

Typischerweise 30 % höhere Kosten als gleichwertige Blei-Säure-Batterien.

Kann durch unsachgemäßes Laden dauerhaft beschädigt werden

Relativ schwierig zu diagnostizieren oder zu reparieren.

Sehr schwer, mit geringer Energiedichte

Versiegelte GEL-Batterien sind die teuerste Art von Blei-Säure-Batterien und im Allgemeinen die robusteste. Solaire-Produkte werden ausschließlich mit diesem Batterietyp geliefert.

Andere Arten von Deep-Cycle-Batterien

Zusätzlich zu den oben aufgeführten sind weitere Deep-Cycle-Batterien mit unterschiedlicher interner Chemie erhältlich. Am bekanntesten ist die Lithiumphosphat-Batterie – die neuen leichten und leistungsstarken Batterien für Mobiltelefone und Elektroautos. Obwohl zyklenfeste Lithium-Ionen-Batterien für den industriellen Einsatz verfügbar sind, sind sie eher brandanfällig und ihre Kosten sind im Allgemeinen noch nicht niedrig genug, um mit Blei-Säure-Batterien zu konkurrieren.

Batterieeigenschaften verstehen

Selbst die Batterie mit der längsten Lebensdauer muss irgendwann ersetzt werden – und da zyklenfeste Batterien teuer sind, ist es hilfreich, die verschiedenen Möglichkeiten zu verstehen, sie zu bewerten und zu vergleichen.

Hier sind die vier häufigsten Indikatoren:

Amperestunden

Die erste Zahl, nach der die meisten Menschen suchen, sind Amperestunden (Ah), die die Gesamtmenge an chemischer Energie ausdrückt, die die Batterie speichern und als Elektrizität abgeben kann. Unter Amperestunden versteht man einfach die Zeitspanne, die die Batterie in Betrieb ist, bevor sie wieder aufgeladen werden muss.

Mit einem Multimeter kann die von einer Batterie erzeugte Spannung überprüft werden.

Ein weiteres wichtiges Maß ist die Spannung (V), die die elektromotorische Kraft – oder „Leistung“ – des von der Batterie gelieferten Stroms angibt. Wie die meisten elektrischen Systeme sind Solarprodukte für den Betrieb mit einer bestimmten Spannung ausgelegt und werden durch einen höheren Strom beschädigt. Beim Batteriewechsel ist unbedingt darauf zu achten, dass die Spannung stimmt.

C-Index

Die Kapazität einer Batterie variiert tatsächlich je nach Verwendung, ein weiterer nützlicher Indikator ist der C-Index.

Einfach ausgedrückt definiert die C-Bewertung, wie lange ein Akku entladen werden muss, um seine Nennkapazität zu erreichen. Eine 10-Ah-Batterie mit einer C-Bewertung von 1C liefert 10 Ah in 1 Stunde, aber weniger Leistung, wenn sie schneller entladen wird, und mehr Leistung, wenn sie langsamer entladen wird.

Obwohl sich der C-Index auf die Zeit in Stunden bezieht, handelt es sich um eine umgekehrte Einheit – ein 2C-Index bedeutet 30 Minuten und ein 0,2C-Index bedeutet 5 Stunden. Dies wird oft vereinfacht, indem man einen Divisionsoperator verwendet, um die Einheit erneut umzukehren, sodass C/2 2 Stunden und C/20 20 Stunden bedeutet. Die meisten zyklenfesten Blei-Säure-Batterien sind darauf ausgelegt, ihre Nennkapazität innerhalb von 20 Stunden zu entladen, was als 0,05 °C oder C/20 ausgedrückt werden kann.

Vergleich der Akkulaufzeit

Batterien werden manchmal nach ihrer Lebensdauer bewertet, das heißt, wie oft sie entladen und wieder aufgeladen werden können, ohne mehr als 20 % ihrer Kapazität zu verlieren. Die gebräuchlichste Referenz ist die Norm IEC 60896, die auf einem wiederholten Tiefenzyklus mit 100 % Entladung/Wiederaufladung basiert. Obwohl Deep-Cycle-Batterien normalerweise nicht auf diese Weise verwendet werden, ist dies ein guter Indikator für ihre wahrscheinliche Langlebigkeit.

Sehr oft haben identische Batterien unterschiedliche Lebensdauern, was beim Vergleich von Batterien verschiedener Hersteller oder bei der Auswahl einer Batterie für eine bestimmte Anwendung hilfreich ist.

Diese Produkte werden mit versiegelten GEL-Batterien geliefert, typischerweise 21 Ah 12 V C/20. Sie sind extrem langlebig, aber wenn einer von ihnen ausfällt, muss er durch eine Batterie ersetzt werden, die mit der Batterie identisch ist, die mit Solarenergie versorgt wird. Wenn Sie eine generische Batterie verwenden müssen, stellen Sie sicher, dass es sich um eine versiegelte GEL-Batterie mit den gleichen Amperestunden, der gleichen Spannung und der gleichen C-Bewertung wie die Originalbatterie handelt. Mischen Sie niemals alte und neue Batterien oder Batterien unterschiedlichen Typs.

Batteriewartung

Obwohl versiegelte Blei-Säure-Batterien wenig Wartung erfordern, kann ihre Lebensdauer durch die Beachtung einiger einfacher Regeln deutlich verlängert werden.

Batterien sollten nicht regelmäßig auf weniger als 20 % ihrer Kapazität entladen werden, da beim Wiederaufladen einer tiefentladenen Batterie Wärme entsteht und die Sulfatierung beschleunigt wird, wodurch die Elektroden beschädigt werden. Um eine Tiefentladung zu verhindern, werden immer häufiger Sicherungsautomaten eingesetzt.

Gelagerte Batterien entladen sich langsam und müssen gelegentlich aufgeladen werden, um eine vollständige Entladung zu verhindern, die zu Sulfatierung und Schäden an der Batterie führt. Die versiegelten GEL-Batterien, die Nrjsolaire in der Solarenergie im Senegal verwendet, haben eine sehr geringe Selbstentladungsrate von etwa 3 % pro Monat, was bedeutet, dass sie ohne Aufladen zwei Jahre lang sicher gelagert werden können. . Andere Batterietypen müssen häufiger aufgeladen werden.

Blei-Säure-Batterien müssen ordnungsgemäß geladen werden. Zu schnelles Laden oder Überladen kann nicht nur die Batterie beschädigen, sondern auch zu Säureaustritt, Kurzschluss, Wasserstoffbrand oder Explosion des Batteriegehäuses führen. Es wird immer empfohlen, ein intelligentes digitales Floating-Ladegerät mit automatischer Strom- und Temperaturregelung zu verwenden, wie z. B. die in den Produkten verbauten On-Board-Ladegeräte.

Überflutete Blei-Säure-Batterien erfordern zusätzliche Kontrollen und Wartung, kommen aber in Industrieanlagen nicht mehr häufig vor.

Bei den meisten modernen zyklenfesten Batterien ist das alles. Befolgen Sie diese einfachen Regeln und Ihre Batterie wird Ihnen Hunderte von Zyklen und viele Jahre lang störungsfreien Betrieb bieten.