Reihen- oder Parallelschaltung bei Batterien: Spannung, Ah & Anschluss erklärt
Bei einer Reihenschaltung addieren sich die Spannungen, während die Kapazität in Ah bei identischen Batterien gleich bleibt. Bei einer Parallelschaltung bleibt die Spannung gleich, während sich die Ah-Kapazitäten addieren. Zwei identische 12-V-/100-Ah-Batterien ergeben deshalb entweder 24 V / 100 Ah in Reihe oder 12 V / 200 Ah parallel.
Was passiert bei zwei 12-V-Batterien in Reihe? Aus 2 × 12 V werden 24 V. Bei zwei identischen 100-Ah-Batterien bleiben es 100 Ah.
Was passiert bei zwei 12-V-Batterien parallel? Die Spannung bleibt 12 V. Zwei identische 100-Ah-Batterien ergeben zusammen 200 Ah.
Welche Schaltung erhöht die Laufzeit? Eine Parallelschaltung erhöht bei gleicher Systemspannung die verfügbare Ah-Kapazität und damit grundsätzlich die gespeicherte Energie des Batterieverbunds.
Kann man jede Batterie beliebig in Reihe oder parallel schalten? Nein. Besonders bei Lithium- und LiFePO4-Akkus muss der Hersteller die gewünschte Verschaltung ausdrücklich erlauben und das BMS dafür ausgelegt sein.
Mehrere Batterien oder Akkus können miteinander verbunden werden, wenn eine Anwendung eine höhere Spannung, mehr Kapazität oder beides benötigt.
Die zwei wichtigsten Verschaltungsarten sind Reihenschaltung und Parallelschaltung. Sie kommen unter anderem in USV-Systemen, Solaranlagen, Wohnmobilen, Booten, Elektrofahrzeugen, Industrieanlagen und professionell aufgebauten Akkupacks zum Einsatz.
Der Unterschied ist grundsätzlich einfach: In Reihe wird vor allem die Spannung erhöht, parallel vor allem die Kapazität.
Reihenschaltung vs. Parallelschaltung: der direkte Vergleich
| Eigenschaft | Reihenschaltung | Parallelschaltung |
|---|---|---|
| Spannung | addiert sich | bleibt gleich |
| Kapazität in Ah | bleibt bei identischen Batterien gleich | addiert sich |
| Strom im Stromkreis | durch alle Batterien fließt derselbe Strom | verteilt sich auf parallele Zweige |
| Gesamtenergie in Wh | Energie aller Batterien addiert sich | Energie aller Batterien addiert sich |
| Typisches Ziel | höhere Systemspannung | mehr Kapazität / längere Laufzeit |
| Beispiel | 2 × 12 V / 100 Ah = 24 V / 100 Ah | 2 × 12 V / 100 Ah = 12 V / 200 Ah |
Reihe = Volt addieren.
Parallel = Amperestunden addieren.
Was passiert bei einer Reihenschaltung von Batterien?
Bei einer Reihenschaltung werden Batterien so miteinander kombiniert, dass sich ihre Spannungen addieren.
Bei zwei identischen 12-V-/100-Ah-Batterien entsteht damit:
Durch jede Batterie des Serienstrangs fließt dabei derselbe Strom.
Deshalb bestimmt bei unterschiedlich starken Batterien die schwächste Batterie maßgeblich, wie viel Kapazität der gesamte Serienstrang tatsächlich nutzen kann.
Typische Reihenschaltungen
| Batterien | Ergebnis |
|---|---|
| 2 × 6 V / 100 Ah | 12 V / 100 Ah |
| 2 × 12 V / 100 Ah | 24 V / 100 Ah |
| 3 × 12 V / 100 Ah | 36 V / 100 Ah |
| 4 × 12 V / 100 Ah | 48 V / 100 Ah |
Warum höhere Systemspannung?
Bei gleicher elektrischer Leistung sinkt mit steigender Spannung der dafür erforderliche Strom.
Beispielhaft gilt:
Für dieselbe Leistung benötigt ein 24-V-System grundsätzlich weniger Strom als ein 12-V-System.
Das ist ein Grund, warum leistungsstärkere Batterieanlagen häufig mit 24, 36 oder 48 V arbeiten. Die konkrete Auslegung von Kabeln, Sicherungen und Komponenten muss trotzdem für das jeweilige System berechnet werden.
Was passiert bei einer Parallelschaltung von Batterien?
Bei einer Parallelschaltung bleibt die Nennspannung des Batterieverbunds gleich. Die Kapazitäten in Ah addieren sich.
Zwei identische 12-V-/100-Ah-Batterien ergeben deshalb:
Die parallelen Batterien teilen sich den Strom. Wie gleichmäßig sich der Strom verteilt, hängt unter anderem von Innenwiderständen, Verbindungsleitungen und Anschlusspunkten ab.
Typische Parallelschaltungen
| Batterien | Ergebnis |
|---|---|
| 2 × 12 V / 50 Ah | 12 V / 100 Ah |
| 2 × 12 V / 100 Ah | 12 V / 200 Ah |
| 3 × 12 V / 100 Ah | 12 V / 300 Ah |
| 4 × 12 V / 100 Ah | 12 V / 400 Ah |
Bringt Parallelschaltung mehr Strom?
Eine geeignete Parallelschaltung kann zusätzlich zur höheren Ah-Kapazität auch die insgesamt mögliche Stromabgabe des Batterieverbunds erhöhen.
Wie hoch Lade- und Entladestrom tatsächlich sein dürfen, hängt aber von jeder einzelnen Batterie, dem BMS, den Sicherungen, den Verbindern und dem Leitungsquerschnitt ab.
Die Werte dürfen deshalb nicht einfach allein aus der Anzahl der Batterien abgeleitet werden.
Warum haben Reihe und Parallel trotzdem dieselbe Gesamtenergie?
Dieser Punkt sorgt besonders häufig für Verwirrung.
Betrachten wir erneut zwei Batterien mit jeweils:
12 V × 100 Ah = 1.200 Wh
Zwei Batterien enthalten zusammen nominal:
2 × 1.200 Wh = 2.400 Wh
Egal ob sie passend in Reihe oder parallel verschaltet werden: Die Summe der nominal gespeicherten Energie der Batterien ändert sich dadurch nicht.
| Schaltung | Spannung | Kapazität | Energie |
|---|---|---|---|
| 2 × 12V/100Ah in Reihe | 24 V | 100 Ah | 2.400 Wh |
| 2 × 12V/100Ah parallel | 12 V | 200 Ah | 2.400 Wh |
Ah allein beschreibt nicht die gesamte gespeicherte Energie. Für Batteriesysteme ist deshalb die Betrachtung in Wattstunden beziehungsweise Kilowattstunden besonders hilfreich.
Was ist eine Reihen-Parallelschaltung?
Reihe und Parallel lassen sich kombinieren, wenn sowohl Systemspannung als auch Kapazität erhöht werden sollen.
Ein Beispiel mit vier identischen 12-V-/100-Ah-Batterien:
Solche Kombinationen werden beispielsweise bei größeren Batterieanlagen eingesetzt, wenn eine bestimmte Betriebsspannung und gleichzeitig eine höhere Speicherkapazität benötigt werden.
Reihe oder parallel: Was ist besser?
Keine der beiden Schaltungen ist grundsätzlich „besser“ oder „effizienter“. Sie erfüllen unterschiedliche Aufgaben.
| Ziel | Typische Lösung |
|---|---|
| 12 V auf 24 V erhöhen | Reihenschaltung |
| 12 V behalten, mehr Ah | Parallelschaltung |
| 24 V und gleichzeitig mehr Ah | Reihen-Parallelschaltung |
| Beste vorhandene Gerätekompatibilität | vom benötigten System abhängig |
LiFePO4-Akkus in Reihe oder parallel schalten
Bei modernen LiFePO4-Akkus ist besondere Vorsicht notwendig. Ein LiFePO4-Akku enthält nicht nur Zellen, sondern üblicherweise auch ein Battery Management System – BMS.
Das BMS überwacht unter anderem:
- Zellspannungen,
- Gesamtspannung,
- Lade- und Entladestrom,
- Temperatur,
- Überladung und Tiefentladung.
Nicht jedes BMS ist für jede Reihenschaltung oder beliebig viele parallel geschaltete Batterien freigegeben.
Deshalb gilt: LiFePO4-Batterien nur so verschalten, wie es der jeweilige Hersteller ausdrücklich erlaubt.
Selbst innerhalb des AKKUman-Sortiments unterscheiden sich die Vorgaben. Einige LiFePO4-Systeme erlauben bestimmte Reihen- und Parallelschaltungen, andere Hersteller beziehungsweise Modelle schränken diese ein oder raten von einer Reihenschaltung ab. Deshalb niemals allein nach „12 V LiFePO4“ entscheiden.
Lithium-Ionen-Zellen in Serie und parallel: Was bedeutet 4S2P?
Bei professionellen Akkupacks werden häufig Bezeichnungen wie 4S, 2P oder 4S2P verwendet.
Dabei steht:
- S für Series beziehungsweise Reihenschaltung,
- P für Parallel beziehungsweise Parallelschaltung.
| Bezeichnung | Bedeutung |
|---|---|
| 4S | vier Zellgruppen in Reihe |
| 2P | zwei Zellen beziehungsweise Zellgruppen parallel |
| 4S2P | vier serielle Gruppen mit jeweils zwei parallelen Zellen |
| 10S4P | zehn Gruppen in Reihe, je vier Zellen parallel |
Mit dieser Schreibweise lassen sich Spannung, Kapazität und Zellanzahl eines Akkupacks schnell beschreiben.
Kann man unterschiedliche Batterien miteinander verbinden?
Davon ist in Batteriesätzen grundsätzlich abzuraten, sofern der Hersteller keine ausdrücklich freigegebene Konfiguration vorsieht.
Für einen Batterieverbund sollten möglichst übereinstimmen:
- Batterietechnologie beziehungsweise Zellchemie,
- Hersteller und Modell,
- Nennspannung,
- Kapazität,
- Alter und Nutzungszustand,
- Ladezustand,
- BMS- beziehungsweise Herstellerfreigabe.
Besonders bei einer Reihenschaltung kann eine Batterie mit deutlich geringerer Kapazität die nutzbare Kapazität des gesamten Strangs begrenzen.
Auch Blei- und Lithium-Batterien sollten nicht einfach innerhalb derselben Batteriebank kombiniert werden.
Batterien verschalten: Sicherheit und Kabelauslegung
Batteriebänke können sehr hohe Kurzschlussströme liefern. Schon ein 12-V-System ist deshalb keineswegs automatisch ungefährlich.
Bei der Planung sind unter anderem wichtig:
- passende Batterie- beziehungsweise Zellfreigabe,
- geeignete Sicherungen,
- korrekt dimensionierte Kabelquerschnitte,
- geeignete Batterieverbinder und Kabelschuhe,
- möglichst symmetrische Strompfade bei Parallelschaltungen,
- korrekte Anschlussdrehmomente,
- Schutz gegen Kurzschluss,
- passendes Ladegerät für die resultierende Systemspannung.
Bei parallelen Batteriebänken ist eine möglichst gleichmäßige Stromverteilung wichtig. Hersteller wie Victron empfehlen hierfür symmetrische beziehungsweise gleichwertige Strompfade und eine geeignete Absicherung der einzelnen Batterien.
Typische Anwendungen
Batteriesätze werden für die benötigte DC-Systemspannung und Überbrückungszeit ausgelegt.
Parallele Batterien können bei geeigneten Systemen die Kapazität eines 12- oder 24-V-Bordnetzes erhöhen.
Batteriesysteme nutzen je nach Wechselrichter unterschiedliche Systemspannungen und Kapazitäten.
Serien- und Parallelgruppen erzeugen die benötigte Spannung, Kapazität und Stromtragfähigkeit.
Bei AKKUman.de finden Sie AGM-, Gel- und Bleiakkus, LiFePO4-Systeme, Lithium-Ionen-Industriezellen sowie passende Batterie- und Polverbinder für zahlreiche Anwendungen.
Die Grundregel ist einfach: Bei einer Reihenschaltung addieren sich die Spannungen. Bei einer Parallelschaltung addieren sich die Kapazitäten in Ah.
Zwei 12-V-/100-Ah-Batterien ergeben deshalb entweder 24 V / 100 Ah oder 12 V / 200 Ah. In beiden Fällen stehen nominal insgesamt 2.400 Wh Energie zur Verfügung.
Für reale Batteriesysteme reicht diese Grundrechnung aber nicht: Batteriechemie, BMS, Strombelastbarkeit, Sicherungen, Kabel und Herstellerfreigaben müssen ebenfalls zum Aufbau passen.
Häufige Fragen zu Reihen- und Parallelschaltung
Was passiert, wenn ich zwei 12-V-Batterien in Reihe schalte?
Die Spannungen addieren sich. Aus zwei identischen 12-V-/100-Ah-Batterien wird ein Batterieverbund mit 24 V und 100 Ah.
Was passiert, wenn ich zwei 12-V-Batterien parallel schalte?
Die Spannung bleibt bei 12 V, während sich die Kapazitäten addieren. Zwei identische 12-V-/100-Ah-Batterien ergeben damit 12 V und 200 Ah.
Was erhöht sich bei einer Reihenschaltung?
Bei Batterien erhöht sich die Gesamtspannung. Die Ah-Kapazität bleibt bei identischen Batterien auf dem Wert einer einzelnen Batterie.
Was erhöht sich bei einer Parallelschaltung?
Die Spannung bleibt gleich, während sich die Kapazitäten in Ah addieren. Bei dafür geeigneten Batterien kann sich außerdem die insgesamt verfügbare Stromtragfähigkeit erhöhen.
Was ist besser: Reihe oder parallel?
Keine Variante ist grundsätzlich besser. Reihe wird verwendet, wenn eine höhere Systemspannung benötigt wird. Parallel ist interessant, wenn bei gleicher Spannung mehr Kapazität beziehungsweise Laufzeit benötigt wird.
Wie viel Ah haben zwei 100-Ah-Batterien in Reihe?
Bei zwei identischen 100-Ah-Batterien in Reihe bleibt die Kapazität bei 100 Ah. Die Spannungen addieren sich.
Wie viel Ah haben zwei 100-Ah-Batterien parallel?
Bei einer Parallelschaltung addieren sich die Kapazitäten. Zwei identische 100-Ah-Batterien ergeben deshalb 200 Ah bei unveränderter Nennspannung.
Was bedeutet 4S2P bei einem Akku?
4S2P bedeutet vier serielle Zellgruppen, wobei jede Gruppe aus zwei parallel geschalteten Zellen besteht. Damit werden sowohl Spannung als auch Kapazität gegenüber einer einzelnen Zelle erhöht.
Kann ich LiFePO4-Akkus parallel schalten?
Nur wenn der Batteriehersteller dies für das konkrete Modell freigibt. Das BMS, die zulässige Anzahl paralleler Batterien, Ladezustände, Kabel und Absicherung müssen berücksichtigt werden.
Kann ich LiFePO4-Akkus in Reihe schalten?
Das ist stark modellabhängig. Einige LiFePO4-Systeme erlauben Reihenschaltungen bis zu einer bestimmten Spannung, andere ausdrücklich nicht. Die Herstellerfreigabe ist deshalb zwingend zu beachten.
Kann ich eine alte und eine neue Batterie parallel schalten?
Für einen zuverlässig arbeitenden Batteriesatz sollten möglichst Batterien gleichen Typs, vergleichbaren Alters und Zustands verwendet werden. Abweichungen können zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung und unterschiedlichem Ladeverhalten führen.
Kann ich Lithium- und Bleibatterien parallel verbinden?
Solche unterschiedlichen Batteriechemien sollten nicht einfach innerhalb derselben Batteriebank direkt parallel oder in Reihe kombiniert werden. Ladespannungen, Entladeverhalten und Schutzsysteme unterscheiden sich.
Technische Grundlage: aktuelle Herstellerinformationen zur Reihen- und Parallelschaltung von Batteriesystemen sowie technische Daten und Bedienungsanleitungen der bei AKKUman.de angebotenen Batterie- und LiFePO4-Systeme. Zulässige Serien- und Parallelschaltungen sind immer produktspezifisch. Maßgeblich sind die technischen Angaben des jeweiligen Batterieherstellers.
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