> Batterien im Wohnmobil: Power satt mit Lithium-Akkus

Batterie-Ratgeber: Was Sie über Lithium-Batterien im Wohnmobil wissen müssen

13.03.2024
Text: Karsten Kaufmann | Bild: Jan Anderson

Die bewährten LiFePO4-Akkus sind noch besser geworden. Das sollten Sie unbedingt über Technik und Trends zu Lithium-Batterien im Wohnmobil wissen. Erfahren Sie zudem, worauf bei der Nachrüstung der Lithium-Bordbatterie zu achten ist.

Noch besser? Auf die Frage von Reisemobil International nach der Leistungsfähigkeit von neuen LiFePO4-Batterien antworten alle Hersteller unisono: Unsere Batterien sind leichter, kompakter und leistungsfähiger geworden. Beim letzten Aspekt sowohl mit Blick auf die Kapazität wie auch die maximal möglichen Stromstärken.

Genug Gründe, um über den Tausch der „alten“ Energieträger nachzudenken? Sicherlich nicht. Wer mit seinem aktuellen Energiemanagement zufrieden ist, sollte auch weiterhin darauf setzen. Getreu dem Motto: Never change a running system. Das gilt übrigens auch für Reisemobilisten mit AGM-Akkus an Bord. Zeigen sich keine Versorgungslücken im Alltag? Dann weiterhin aufs bewährte System setzen. Ganz anders sieht es aus, wenn man etwas Gewicht aus dem Fahrzeug herausschwitzen möchte und/oder von den systemspezifischen Vorteilen moderner Lithium-Akkus profitieren möchte.

Die Vorteile moderner Lithium-Batterien

Welche das sind? Nun, tatsächlich sind es etliche, welche konkret? Das klärt dieser Ratgeber. Noch besser? Tatsächlich packen Hersteller heute, gleiche Gehäusegröße angenommen, mindestens 20 Prozent, teils erheblich mehr Energie in die Akkus als noch vor wenigen Jahren. Das ist enorm. Der Trend wird sich fortsetzen – aber ohne gravierende Höhenflüge. Abwarten lohnt kaum. Und mit Blick auf die Preisentwicklung verhält es sich, so Norbert Forster von CS-Batteries, wie mit Computern. Moderne Premiumqualität wird auch morgen seinen Preis haben, Batterien mit älterer Technologie rutschen preislich nach unten durch.

Das Gesetz der Wirtschaft verbietet es, für wenig Geld viel Wert zu erhalten.
John Ruskin, englischer Sozialphilosoph

Welche Faktoren definieren Premiumqualität? Die Schwemme an LiFePO4-Batterien aus Fernost ist kaum zu überblicken. Vielleicht bemühen wir einmal mehr die Weisheit des englischen Sozialphilosophen John Ruskin: „Das Gesetz der Wirtschaft verbietet es, für wenig Geld viel Wert zu erhalten.“ Oder anders ausgedrückt: Wer (zu) billig kauft, kauft zweimal. Gute LiFePO4-Akkus haben ihren Preis. Und jedes Bauteil, ob Bluetooth-Dongle oder Heizung, muss bezahlt werden.

Es liegt zumindest die Vermutung nahe, dass ein Hersteller an anderer Stelle sparen muss, um vermeintlich topausgestattete Batterien zum selben Preis anbieten zu können. Weder eine APP noch eine integrierte Heizung sind zwingend Qualitätsmerkmale. Wer Qualität sucht, sollte in erster Linie bei Herstellern suchen, die sich über Jahre einen Namen in der Reisemobil-Branche gemacht haben und in einigen Jahren hoffentlich noch da sind, um Garantie- oder Serviceanfragen entgegenzunehmen.

Doch welche Produktmerkmale zeichnen eine gute Batterie aus? In erster Linie sollten Interessenten den Hersteller prüfen: Informiert er detailliert über Batterietechnik und Produkte auf seiner Website? Bietet er in Deutschland einen Service an? Wie sieht es mit Garantieleistungen aus? Stellt er Sicherheitsdatenblätter für seine Akkus zur Verfügung?

Wer einige Batterien in die engere Auswahl genommen hat, sollte technische Daten vergleichen. Experten bescheinigen dem maximal möglichen Dauerentnahmestrom ein Gütesiegel für hohe Qualität einer Batterie – denn im Alltag wird er bei Hochstromanwendungen das schwächste Glied in der Kette sein. Wer für seine 230-Volt-Verbraucher viel Energie vom Wechselrichter abfragt, sollte darauf vertrauen können, dass seine Batterie nötige Ströme auch liefert.

Doch aufgepasst: Die Datenblätter einiger Batteriehersteller füllen vollmundige Versprechungen, die nicht unbedingt die tatsächliche Leistungsfähigkeit der Energieträger widerspiegeln. Daher gilt: Schon beim Kauf mit Blick auf den möglichen Dauerentladestrom ein solides Puffer einkalkulieren.

Nicht verwechseln: Während die Batterie den „Maximalen Dauerentladestrom“ (je nach Hersteller) nur für ein, zwei Minuten toleriert, muss sie den „Dauerentladestrom“ quasi bis zur völligen Entladung liefern. Und um ernüchternden Überraschungen auf der ersten Reise zu vermeiden: Es lohnt nach den ersten vier, fünf Zyklen „Aufwärmzeit“ ein Belastungstest. Wenn es Ihr Wunsch ist, das Induktionskochfeld über 30 Minuten bei 1.500 Watt laufen zu lassen oder auch nur den Föhn bei 1.500 Watt für 10 Minuten, dann muss die Batterie einen Dauerentladestrom von etwa 125, in der Realität sogar bis 140 Ampere (1.600 Watt/13 Volt) tolerieren. Denn zur Leistungsabfrage addieren sich noch Spannungsverluste (Kabel) und Verluste im Wechselrichter. Testen Sie die neu erworbene Batterie. Das Prozedere sollte sie übrigens auch bei 50 Prozent Ladezustand anstandslos tolerieren. Der Batteriecomputer informiert über den tatsächlich fließenden Entladestrom.

Versagt die Batterie? Zeit für den Umtausch. Oder eine zweite, parallel geschaltete Batterie – denn durch diese halbieren sich Lade- und Entladestrom. Ein Aspekt, den Besitzer einer LiFePO4 berücksichtigen sollten, die gerne die Kapazität erweitern wollen und gleichzeitig von einem stärkeren Ladegerät (verkürzte Ladezeiten) und höheren Entladeströmen (Verbraucher Wechselrichter) profitieren wollen. Doch aufgepasst: Beim Parallelschalten von LiFePO4-Akkus muss man sich an klar definierte Spielregeln halten. Welche das sind? Das lesen Sie hier:

LiFePO4 – die Pluspunkte der Hochleistungs-Akkus

Energie – das steckt drin in den Lithium-Batterien

Entgegen älteren Batterietypen könnte aus einer LiFePO4 nahezu die gesamte Energiemenge entnommen werden. Das ist quasi doppelt so viel wie aus AGM-/Gelbatterien mit gleicher Kapazitätsangabe. Wer seine LiFePO4 schont und weniger entnimmt, wird mit erhöhter Lebensdauer belohnt.

Batterie-Zyklen

LiFePO4-Batterien sind noch besser geworden. Moderne Batterien erreichen selbst bei hohen Entladetiefen von rund 90 Prozent 3.500 Zyklen. Wer seine AGM ähnlich stark belastet (Abschaltspannung von etwa 11 Volt) wird kaum mehr als 400 Zyklen erwarten dürfen.

Gewicht der Akkus

Vergleich zweier Batterien mit identischer, verfügbarer Energiemenge pro Zyklus. Eine AGM-Versorgungsbatterie mit 210 Ah Kapazität wiegt rund 60 Kilogramm, ein vergleichbarer LiFePO4-Akku mit 120 Ah nominaler Kapazität gerade einmal rund 14 Kilogramm.

Batterie-Größe und -Volumen

Auch bei dieser Betrachtung macht es nur Sinn, zwei Akkus zu vergleichen, die in etwa dieselbe Energiemenge zur Verfügung stellen. In unserem Beispiel wieder eine AGM-Bordbatterie mit 210 Ah und eine LiFePO4 mit 120 Ah.

Nachrüstung Bordbatterie im Wohnmobil:
Was ist beim Wechsel zur Lithium-Batterie zu beachten?

Viele Batteriehersteller werben damit, dass ihre LiFePO4-Batterien eins zu eins gegen bisherige AGM- oder Gel-Akkus getauscht werden können. Ganz so einfach gelingt dies selten. Die kleinste Hürde: Die meisten LiFePO4 werden mit Batteriepolen ausgeliefert, an denen eine M8-Rundöse mit entsprechender Schraube montiert werden muss.

Vorhandene Batteriepolklemmen können weiter verwendet werden

Wer seine Batteriepolklemmen weiterhin verwenden möchte, muss entsprechende Rundpole dazu bestellen. Die zweite Hürde ist schon etwas höher: die Form des Batteriegehäuses. Besitzt die neue LiFePO4-Batterie nicht den herkömmlichen Batteriesockel, kann sie auch nicht mit den bekannten Klemmplatten am Fuß fixiert werden. Ergo: Beim Hersteller muss nun zusätzlich eine Halterung plus Sicherungsgurte geordert und im Fahrzeug montiert werden. Lästig, aber nicht wirklich sehr aufwendig.

Einige Hersteller von Lithium-Batterien weisen darauf hin, dass maximal 14,4 Volt erlaubt sind.

Die dritte Hürde hat es jetzt jedoch schon in sich: Wie gelingt zukünftig die Ladung der LiFePO4-Akkus? Nicht jedem BMS (Batteriemanagementsystem) gelingt die optimierte Ladung einer Lithium- Batterie – ganz sicher nicht dem häufig verbauten Ladegerät wie im Schaudt EBL. Es steuert die Absorptionszeit in der Blei-Gel-Stellung über 16 Stunden. Was für diesen Batterietyp völlig okay ist – nicht aber für zahlreiche LiFePO4-Akkus ohne entsprechend vorbereitetes BMS. Wer die AGM-Stellung wählt, reduziert die Absorptionszeit zwar auf vier Stunden – allerdings bei 14,7 Volt. Auch diese Spannung ist für etliche Zellen von LiFePO4s für solch eine lange Zeit zu hoch. Selbst einige Hersteller von LiFePO4-Akkus weisen darauf hin, dass maximal 14,4 Volt erlaubt seien.

Ströme und Kapazität der Lithium-Batterie via App überwachen

Was tun? Interessenten sollten diesen Punkt detailliert mit dem Hersteller ihrer Wunschbatterie besprechen. Die vierte Hürde: War für die AGM- oder Gel-Batterie bisher ein spannungsgeführter Batteriemonitor an Bord, wird er den Füllstand einer neuen LiFePO4 nicht anzeigen können. Warum? Eine LiFePO4 ist derart spannungsstabil, dass ihre Spannung quasi bis zur vollständigen Entladung kaum absinkt. Hier muss ein Batteriecomputer mit Mess-Shunt oder Hall-Sensor her. CS-Batteries liefert auf Wunsch seine Batterie mit einem Victron Bluetooth-Mess-Shunt aus, den man ins Massekabel der Batterie einsetzt. Nun lassen sich via App Ströme und Kapazität überwachen.

Zwei Modelle im Vergleich:

Der SC503 von Simarine ist ein hochstromtauglicher Mess-Shunt, der Ströme bis zu 500 Ampere verarbeiten kann (SC303 bis 300 A). Er muss via Datenkabel mit dem Anzeigepanel Pico oder dem Kombipanel Via (inklusive Schaltzentrale) kombiniert werden. Neben der SC-Shunt kann es nicht nur die Batterieüberwachung, sondern auch zwei weitere Spannungs- (z. B. Starterbatterie) und zwei Widerstandseingänge (z. B. Tanksensoren) sowie einen Temperatursensor auswerten. Die SC503 oder 303 müssen zwischen Minusverteiler und Bordbatterie montiert werden. Das Anzeigepanel Pico kostet 279 Euro, der SC 303 (meist ausreichend) 99 Euro.

Der MT IQ Basic Pro von Büttner Elektronik ist der Tipp für alle, die schnell und problemlos einen LiFePO4-fähigen Batteriecomputer nachrüsten wollen. Er erfasst alle Ströme, die durch seinen Ring-, einen sogenannten Hall-Sensor fließen. Um, ausgehend von der Vollladung, eine verlässliche Berechnung der Restkapazität erstellen zu können, müssen also alle Ladekabel (Booster, Solar, Ladegerät) und alle Kabel von Verbrauchern durch den Ringsensor gezogen werden. Kostenpunkt: rund 245 Euro.

Peukert-Kurve – und warum der Entladestrom die verfügbare Kapazität beeinflusst

Bisher galt bei Nass-, AGM- und Gel-Batterien: Die tatsächlich verfügbare Energiemenge einer Bordbatterie hängt stark davon ab, wie sie im Camper belastet wird. Etwas salopp formuliert: Wer permanent gewaltige Strommengen über den Wechselrichter für sein Induktionskochfeld anfordert, wird am Ende weniger Energie aus der Gel- oder AGM-Batterie des Reisemobils entnehmen können als ein Camper, der nur lächerlich geringe Ströme für die Wasserpumpe, TV oder Leuchten anfordert.

Daher müssen Camper beim Kauf von AGM- oder Gelbatterien unbedingt darauf achten, mit welchem Kürzel die Kapazitätsangabe ergänzt ist. C5 oder auch K5 signalisiert, dass sich die Nennkapazität auf eine relativ schnelle Entladezeit von fünf Stunden bezieht, also hohe Ströme.

C20 oder K20 setzen die Kapazität mit 20 Stunden Entladezeit ins Verhältnis, C100 oder K100 entsprechend mit 100 Stunden. Warum diese Unterscheidung? Tatsächlich ist es so, dass je langsamer eine Batterie entladen wird, desto mehr Amperestunden stellt sie „stressfrei“ zur Verfügung. Oder anders ausgedrückt: Vergleicht man zwei Batterien mit anscheinend gleicher Kapazität (100 Ah), wird die mit einem K100-Wert angebotene weniger Energie zur Verfügung stellen können, als eine mit K20- oder einem K5-Wert.

Beim Kauf einer Lithium-Batterie beachten

Die tatsächliche Energiemenge verschiedener Batterien lässt sich nur vergleichen, wenn man identische C- oder K-Werte vergleicht. Am Ende können die Unterschiede dramatisch sein: Schon bei einem mittelgroßen Entladestrom von fünf Ampere lassen sich aus einer 100-Ah-AGM-Batterie gerade einmal 80 Ah entnehmen, bei 25 Ampere Entladestrom sinkt die verfügbare Energiemenge auf unter 70 Ah. Fein raus sind wieder Besitzer von LiFePO4-Akkus: Die Hochleistungs- Akkus zeigen sich von hohen Entladeströmen gänzlich unbeeindruckt und bieten selbst bei Hochstromanwendungen noch nahezu 100 Prozent ihrer Kapazität.

Egal wie hoch der Entladestrom – aus einer LiFePO4- Batterie kann stets nahezu die komplette Norm-Kapazität entnommen werden.

Infobox

Kurz notiert: LiFePO4 vs. AGM

Würde man zwei Batterien (LiFePO4 und AGM) mit jeweils 120 Ah Kapazität (Datenblatt) im Alltagseinsatz vergleichen, machen sich folgende Effekte besonders deutlich bemerkbar:

●… die AGM benötigt bei 30 Ampere Ladestrom über 10 Stunden für eine Vollladung, die LiFePO4 kaum fünf Stunden (Start komplett leer).

●… im Wechselrichterbetrieb fällt die Spannung der AGM früh ab, Föhn oder Induktionskochfeld stoppen den Betrieb. Die LiFePO4 befeuert den Wechselrichter bis fast zu ihrer vollständigen Entladung.

●… je höher der Entladestrom, desto weniger Kapazität kann die AGM liefern – die LiFePO4 hingegen liefert ihre gesamte Kapazität.

●… die LiFePO4 „saugt“ bis zu ihrer Vollladung Solarstrom in voller Stärke – die AGM muss systembedingt bei etwa 80 Prozent Ladezustand den Strom reduzieren.

Bordbatterien – Trends und technische Eckdaten

Bildergalerie

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Lithium-Batterien: Jetzt auch als Starterbatterie

Federleichte LiFePO4-Akkus als Alternative zu bleischweren Starterbatterien. LiFePO4-Akkus haben enormes Potenzial, sogar als Starterbatterie – und die Eckdaten lassen aufhorchen: Der Kaltstartstrom liegt bei fast 2.000 Ampere, das Gewicht einer LiFePO4- Starterbatterie mit 100 Ah bei gerade einmal 12,3 Kilogramm. Sage und schreibe gerade mal die Hälfte einer AGM-Batterie.

Wollte man LiFePO4- Batterien einen Nachteil andichten, dann ihre eingeschränkte Performance bei Temperaturen unter fünf Grad. Je nach Modell präsentiert sich die Entlade-, respektive Ladecharakteristik nicht optimal. Und gerade Starterbatterien im Reisemobil sind meist im Motorraum des Campers oder unterflur montiert und damit der frostigen Kälte im Winter ausgesetzt. Und Kälte ist selten der Batterie bester Freund.

Auch herkömmliche Nass- oder AGM-Batterien büßen im tiefgekühlten Zustand ordentlich Performance ein – was regelmäßig dazu führt, dass eine in die Jahre gekommene Starterbatterie meist im Winter komplett zusammenbricht. Dennoch galten und gelten sie nach wie vor als erste Wahl für den Startprozess. Noch.

„Man darf die Hochleistungszellen der LiFePO4-Starterbatterie nicht ganz mit den Zellen unserer Versorgungsbatterien für Reisemobile vergleichen“, erklärt Frederic Dietze, Geschäftsführer von Litewerks. „Zwar verbauen wir schon in den Bordbatterien eine Auswahl selektierter Hochleistungszellen, doch für Starterbatterien wählen wir einen noch leistungsfähigen Zelltyp von zertifizierten Zulieferern, der den Anforderungen im Startprozess gewachsen ist“, erklärt der Energieexperte.

Problemloser Motorstart des Campers von minus 20 bis plus 90 Grad

Auch Norbert Forster von CS-Batteries verspricht durch das Multi-Dynamic-Batterie-Management-System (BMS) einen funktionssicheren und zuverlässigen Betrieb der Starterbatterien von CS-Batteries. Premiumzellen und ein leistungsfähiges BMS garantieren einen problemlosen Motorstart des Campers von minus 20 bis plus 90 Grad und somit selbst unter extremen Temperaturbedingungen. Der Preis für eine 105-Ah-Starterbatterie starten bei CS-Batteries aktuell bei rund 990 Euro. Je nach Basisfahrzeug reicht bei den powervollen Akkus aber eine kleinere und somit günstigere Variante. Die Hersteller beraten.

DoD – depth of discharge

Grafik: Vergleich der Zyklenzahl bei unterschiedlichen Entladetiefen.

Tiefentladungen reduzieren die Zyklenzahl und somit die Lebensdauer von Bordbatterien

Nicht jede Batterie stellt die im Datenblatt notierte Energiemenge zur Verfügung. Eine der Grundregeln für Batterien jeglicher Bauart: Je tiefer man die Batterie regelmäßig entlädt, desto weiter sinkt die verfügbare Zyklenzahl. Zum besseren Verständnis hilft die DoD-Kurve. DoD (depth of discharge oder dt. Entladetiefe) setzt die Entladetiefe einer Batterie ins Verhältnis zur Lebensdauer, also zur maximal möglichen Zyklenzahl der Batterie.

Einer voll geladenen Batterie kann man einen DoD-Wert von 0 Prozent zuordnen, eine komplett entladene Batterie weist einen DoD-Wert von 100 Prozent auf. Im Klartext: Je höher der DoD in Prozent, desto tiefer wurde die Batterie entladen. Die Grafik stellt die Charakteristik einer durchschnittlichen AGM-Deep-Cycle-Batterie im Vergleich zu der einer LiFePO4-Batterie dar.

Im Falle der AGM zeigt die Grafik deutlich, wie die verfügbare Zyklenzahl und damit Lebensdauer durch regelmäßig hohe Entladetiefen abnimmt. In diesem Fall garantiert der Hersteller der AGM-Batterie bei 50 Prozent DoD etwa 700 Zyklen. Beachte: Eine Abschaltspannung von 10,9 Volt bei AGM-Batterien entspricht einem DoD von fast 100 Prozent, die zu erwartende Zyklenzahl sinkt auf schlappe 300 Zyklen. Auch bei LiFePO4-Akkus sinkt bei hohen DoDs die Zyklenzahl, aber lange nicht so dramatisch.

Hersteller werben bei modernen LiFePO4-Batterien schon mit 3.500 Zyklen bei 90 Prozent DoD. Tipp: Es rechnet sich, Batteriekapazitäten hoch auszulegen, um die Batterien zu schonen.

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Karsten Kaufmann
Karsten Kaufmann ist seit 2007 bei der Reisemobil International und ist Experte für Praxis und Zubehör.
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