LiFePO4 Akku vs Blei Akku
Warum Lithium-Batterien günstiger als Bleibatterien sind!
In diesem Beitrag würden wir gerne darstellen, wieso eine Lithiumbatterie günstiger ist, wenn man die Kosten über den Nutzungszeitraum vergleicht.
Was sind die Gründe dafür?
Lassen Sie uns zunächst auf die nutzbare Kapazität von Lithium- und Bleibatterien eingehen. Eine Lithium-Batterie mit 100Ah kann ihre Kapazität voll ausnutzen, was ungefähr 3000 Ladezyklen entsprechen kann. Anders sieht dies bei einer 100Ah Bleibatterie aus, hier kann man nur die Hälfte der Kapazität nutzen, also 50Ah, wenn diese Batterie dann 1000 Ladezyklen überstehen soll. Diese Zyklen erreicht die Batterie aber nur bei optimaler Pflege und Wartung. Man benötigt also für die gleiche Leistung im Vergleich zur Lithium-Batterie ohne großen Aufwand mindestens eine 200Ah Batterie. Im praktischen Gebrauch der Batterien wird oft nicht auf die richtigen Pflegehinweise geachtet, weshalb es keine Seltenheit ist, dass manche Bleibatterien bereits nach 1-3 Jahren ersetzt werden müssen.
Energieeffizienz
Auch hierbei sind die Vorteile einer Lithium-Batterie sehr leicht erkennbar: Während eine vollgeladene Bleibatterie mit 85-90% eine gute Energieeffizienz erreicht, sticht die Lithium-Batterie auch hier mit einer Energieeffizienz von 98% hervor. Vergleicht man dies mit den Informationen von oben, so wird deutlich, dass man vielleicht sogar eher zu einer 220Ah Bleibatterie greifen müsste, um dieselbe Leistung erzielen zu können, wie eine 100Ah Lithiumbatterie.
Vergleich der Zyklen
Als wenn dieses stichhaltige Argument nicht schon genug wäre, so gibt es auch zwischen den Lade- und Entladezyklen noch interessante Unterschiede, bei denen die Lithiumbatterie nach einem Vergleich ganz klar als Sieger hervorgeht. Während eine gut gepflegte Bleibatterie nach 1000 Ladezyklen (wenn sie diese denn erreicht) nur noch über 80% ihrer Ursprungskapazität verfügt, kann eine Lithiumbatterie weit über 3000 Ladezyklen überdauern. Sie verfügt dann noch über 80% ihrer Ursprungskapazität und kann im Idealfall noch bis zu 10000 Ladezyklen weiterverwendet werden. Somit kann die Lithiumbatterie, wenn sie schon einige Ladezyklen hinter sich hat, auch noch in anderen Bereichen verwendet werden. Kurz gesagt: Man müsste dreimal eine 200Ah Bleibatterie kaufen, die um die 450€ pro Stück kosten, um dieselbe Leistung zu erreichen, wie eine 100Ah Lithiumbatterie.
Gewicht
Ein weiterer Faktor, der für viele wichtig sein könnte, ist der enorme Unterschied im Gewicht. Eine wie oben beschrieben 100Ah Lithiumbatterie erreicht je nach Hersteller ein Gewicht von 13-15 Kilogramm. Eine vergleichbare 200Ah Bleibatterie hingegen kann schnell einmal bis zu 60kg wiegen.
Stromentnahme
Ist ein Wechselrichter 1500-Watt AC Leistung gekoppelt und wird ebendiese Leistung z.B. für eine Kaffeemaschine gebraucht, zieht der Wechselrichter ca. 130 Ampere. Plus 10% Verluste des Wechselrichters sind das ca. 143 Ampere Energie, die die Batterie dann geben muss. Selbst eine 100% vollgeladene 200Ah Batterie geht binnen einer Entladung von 143 Ampere nach einer kurzen Zeit auf unter 12V und tiefer herunter und schaltet den Wechselrichter aufgrund Unterspannung ab. Eine 100Ah Lithiumbatterie hingegen kann dauerhaft 150A abgeben ohne, dass ihre Spannung unter 12V sinkt.
Batterieladung
Eine Bleibatterie benötigt bei korrekter Nutzung immer einen mehrstufigen Batterielader, der die Batterie in verschiedenen Ladestufen auflädt. Die Endspannung nach der Ladung ist dabei auch sehr stark von der Innentemperatur abhängig. Des Weiteren wissen wir bereits, dass eine Bleibatterie nach einer Stromentnahme möglichst schnell wieder vollgeladen muss, um ein vorzeitiges Versagen der Batterie zu verhindern. Die vollständige Aufladung einer Bleibatterie kann bis zu 12 Stunden in Anspruch nehmen. Bis die Batterie nur noch wenige Milliampere aufnimmt und der wirkliche Ladeschluss erreicht ist, können aber auch durchaus bis zu 18 Stunden vergehen. Diese lange Ladezeit ist für die Bleibatterie sehr wichtig, um eine frühzeitige und schädliche Sulfatierung zu vermeiden.
Ganz anders sieht dies bei einer Lithium-Batterie aus. Eine Lithium-Batterie kann mit einem beständigen Ladestrom innerhalb von 2 Stunden vollgeladen werden. Dies kann man sich ähnlich wie bei unseren Smartphones vorstellen, in denen auch Lithium-Akkus verwendet werden. Moderne LiFePO4- Batterien wie z. B. die LionTron können mit jedem beliebigen 12V Ladegerät aufgeladen werden, das über eine Ladespannung von 13,8V und 14,6V verfügt. Eine Lithium Batterie fühlt sich am wohlsten, wenn sie teilgeladen ist. Das bedeutet, dass eine regelmäßige Vollladung wie bei der Bleibatterie nicht vonnöten ist und die Lebensdauer nicht verlängert. Man kann also bei einem größeren Verbrauch die Batterie schnell und einfach wieder nachladen.
Überwachung
Für viele Nutzer von Bleibatterien ist es ratsam über einen sogenannten Batteriemonitor nachzudenken. Dieser Monitor ist vergleichbar mit einer Tankanzeige und zeigt uns z. B. Lade- und Entladestrom oder die Batteriespannung an. Ein vernünftiger Monitor kann hier schnell 200€ kosten und ist selbstverständlich zu dem Einzelpreis der Bleibatterie hinzuzurechnen. Um diese Probleme müssen Sie sich bei einer Lithium-Batterie nicht kümmern. Das in der Batterie verbaute BMS (Battery-Managment-System) sorgt dafür, dass die Batterie vor jeglicher Fehlbehandlung des Anwenders geschützt wird. Das BMS schaltet die Batterie bei Über- oder Unterspannung automatisch ab und wieder ein, sobald das Problem behoben ist. Des Weiteren verfügen die neusten LiFePO4-Batterien wie z. B. die Liontron LX über Bluetooth-Monitor Systeme, mit denen Sie bequem die Ladeleistung überprüfen können.
Sicherheit
Bleibatterien dürfen nur an gut belüfteten Orten verbaut werden, weil bereits ein kleiner Funke zu einer Explosion führen kann, wenn die Batterie mit hoher Spannung geladen wird und dabei sogenanntes Knallgas ausstößt.
Die Technologie der Lithium-Eisenphosphat-Batterien hingegen ist absolut sicher und ist selbst gegen große Einflüsse resistent.
Unterschiedliches Temperaturverhalten
Selbst bei tiefen Temperaturen kann eine Bleibatterie noch hohe Ströme abgeben. Versucht man aber z. B. an einem sehr eisigen Wintertag ein Auto zu starten, das selbst nach mehreren Versuchen nicht sofort anspringt, quittiert die Batterie dies mit Versagen der Kapazität.
Lithium-Batterien verfügen selbst bei eisigen Minustemperaturen noch über 80% ihrer Kapazität. Zwar können die Batterien problemlos entladen, allerdings lassen sie sich bei niedrigen Temperaturen nicht aufladen. Bisher erlauben nur sehr wenige Hersteller wie Liontron eine Aufladung bei Temperaturen bis zu -10 Grad.
Kurzes Fazit
Viele unserer Beispiele haben wohl einige der ersten und wichtigsten Vorteile der Lithium-Eisenphosphat-Batterien Technologie gegenüber der in vielen Bereichen veralteten Bleibatterie aufgezeigt. Zwar wird die klassische Bleibatterie aufgrund ihrer zuverlässigen Nutzbarkeit in vielen Bereichen noch einige Zeit erhalten bleiben, wer sich aber heute für eine Lithium-Batterie entscheidet, der kann viele der oben genannten Vorteile schon morgen im eigenen Alltag erleben.