Lithium-Batterie im Wohnmobil: Ratgeber zur Nutzung von LiFePO4 Akkus

Lithium-Batterie Wohnmobil

Du denkst darüber nach, dein Wohnmobil mit einer Lithium-Batterie auszu­statten, oder möchtest gerne deine Bleibat­terien (Gel, AGM, Nass) gegen eine LiFePO4-Batterie austau­schen? Du möchtest wissen, welche Vor- und Nachteile eine Lipo im Vergleich zur „normalen“ Bleibat­terien hat und ob du deine alte Blei-Batterie einfach gegen eine Lithium-Batterie austau­schen kannst? In diesem Beitrag versuche ich, auf alle Fragen rund um das Thema Lithium-Batterie im Wohnmobil einzu­gehen.

Grund­sätz­licher Aufbau eines Lithium-Batterie-Systems

Egal ob Handy, Tablet, Notebook, E-Auto oder E-Bike, in vielen Geräten des täglichen Gebrauchs ist die Lithium-Batterie nicht mehr wegzu­denken. Auch in vielen Wohnmo­bilen werden immer mehr Blei-Batterien in Form von Gel, AGM oder Nassbat­terien durch Lithium-Techno­logie ersetzt. LiFePO4 Zellen sind sehr empfindlich gegen Überladung, bzw. Tiefent­ladung. Deshalb müssen sie durch ein BMS (Batterie-Management-System) geschützt werden. Die Überwa­chung der einzelnen Zellen übernehmen die Balancer und geben bei Fehlern ein passendes Schalt­signal an das BMS weiter. Die wichtigsten Bauteile eines Batte­rie­systems auf Lithi­um­basis sind:

  • LiFePO4 Zellen
    Die Nennspannung einer Zelle beträgt 3,2V. Eine Lipo besteht daher aus vier in Reihe geschal­teten Zellen, um auf eine Nennspannung von 12,8V zu kommen.
  • Balancer
    Sie überwachen die einzelnen Zellen auf Über- bzw. Unter­spannung, Tempe­ratur oder Überlast und geben bei Fehlern ein Schalt­signal an das BMS weiter.

Die einzelnen LiFePO4 Zellen und Balancer sind bei allen gängigen Batte­rie­sys­temen im Batte­rie­ge­häuse integriert. Eine Ausnahme bilden lediglich Selbst­bauten, auf die ich aber nicht weiter eingehen werden. Selbst­bauten sind eher etwas für Bastler mit Fachkennt­nissen und die einzelnen Kompo­nenten sind mittler­weile fast genauso teuer wie eine fertige LiFePO4 Batterie.

  • Batterie-Management-System (BMS)
    Es trennt bei Fehlern den Lade- oder Entla­de­strom von der Lithium-Batterie. Je nach Akkutyp ist das BMS ebenfalls in das Batte­rie­ge­häuse integriert. Es gibt aber auch Lipos die den Anschluss eines externen Batterie-Management-Systems erfor­derlich machen (z. B. Victron Energy).
Schaltplan Victron Lipo mit BMS 12/200
Anschlussplan einer Victron Energy Lipo mit BMS 12/200

Vorteile von Lithium-Ionen-Akkus im Wohnmobil?

Lithium-Batterien bieten im Vergleich zu Gel-, AGM oder Nassbat­terien viele Vorteile, was der Nutzung im Wohnmobil sehr entge­gen­kommt. Sie sind deutlich langle­biger, haben ein gerin­geres Gewicht und liefern auch bei geringer Restka­pa­zität eine konstante Leistung. Dazu kommt noch ein positives Ladever­halten und die Eignung hohe Ströme liefern zu können ohne hohe Spannungs­ein­brüche zur Folge zu haben.

Folgende Vorteile sprechen für die Nutzung von LiFePO4-Batterien:

Hohe Zyklen­fes­tigkeit

Eine Lithium-Batterie hat im Vergleich eine deutliche höhere Zyklenzahl und somit auch eine deutlich größere Lebens­dauer als vergleichbare Bleiakkus. So haben Lithium-Batterien die 5 – 10-fache Anzahl an Ladezyklen, im Vergleich zu Bleibat­terien.

Entla­de­tiefeGelAGMLithium
50%600 – 650400 – 4504800 – 5000
70%*300 – 350200 – 2502800 – 3000
80%*200 – 300150 – 2002000 – 2500

*Norma­ler­weise sollten Bleiakkus maximal 50% entladen werden. Manche namhafte Hersteller erlauben auch eine niedrigere Entladung, z. B. Batterien von Victron Energy oder Offgridtec. Bitte unbedingt die Angaben in den Daten­blättern beachten.

Wie man sehen kann, haben Lithium-Batterien eine deutlich höhere Lebens­er­wartung als Bleiakkus. Diese hohe Zyklenzahl hat aber natürlich auch ihren Preis. Dieser Preis ist aller­dings nur auf den ersten Blick höher als der für eine Gel- oder AGM-Batterie.

Gerin­gerer Platz­bedarf

Bleibat­terien sollen nur bis maximal 50% entladen werden (Einige Hersteller erlauben auch eine tiefere Entladung, aller­dings sinkt die Zyklenzahl dadurch deutlich).

Somit stehen bei einem 200-Ah-Akku tatsächlich nur 100 Ah zur Verfügung. Bei einem Lithium-Ionen-Akku ist fast die komplette Kapazität nutzbar. So kann man grob sagen, dass z. B. eine 200-Ah-AGM-Batterie durch eine 100-Ah-Lipo ersetzt werden kann. Das sorgt für einen gerin­geren Platz­bedarf.

Lithium-Batterien haben ein deutlich gerin­geres Gewicht

Zuladung ist bei den meisten Wohnmo­bilen Mangelware. Gerade bei Modellen bis 3,5 Tonnen kommt es auf jedes Kilo an. Wer will schon Strafe zahlen, weil das Wohnmobil überladen ist?

Genauso sieht es bei Wohnwägen oder Kasten­wägen aus. Ein Bleiakku mit 200 Ah hat beispiels­weise in etwa ein Gewicht von 60 – 70 kg. Eine LiFePO4-Batterie mit 100 Ah bringt gerade mal 12 – 16 kg auf die Waage.

Keine Vollladung nötig

Wer überwiegend ohne Landstrom auskommen möchte und sich keine Gedanken über Vollladung machen will, sollte zu einer Lithium-Batterie greifen. Wie ich in meinem Beitrag über Batterien im Wohnmobil bereits erwähnt habe, benötigen Bleiakkus eine regel­mäßige Vollladung, um ihre angegebene Lade- und Entla­de­zyklen zu erreichen. Selbst mit einer sehr groß dimen­sio­nierten Solar­anlage wird dies nur in den seltensten Fällen auf Dauer erreicht. Ein Blei-Akku sollte also in regel­mä­ßigen Abständen über ein Netzla­de­gerät vollständig aufge­laden werden. Ansonsten wird die Kapazität relativ schnell nachlassen und die Bleibat­terie unbrauchbar. Man spricht in diesem Fall vom sogenannten „Verhungern“ des Bleiakkus.

Hier kann die Lithium-Batterie ganz klar punkten. Auch wenn sie nicht regel­mäßig auf 100% geladen wird, behält sie ihre Leistung und Kapazität. Wer also fast ausschließlich ohne Landstrom auskommen möchte, ist mit einem LiFePO4-Akku am besten bedient, gerade zu den Jahres­zeiten, wo weniger Sonnen­en­ergie verfügbar ist und das Vollladen einer Bleibat­terie durchaus schwierig werden kann.

Zur Ladung von Lithium-Akkus wird weniger Solar­leistung benötigt

Wer schon einmal die Ladung eines Bleiakkus beobachtet hat, wird festge­stellt haben, dass mit zuneh­mendem Ladezu­stand der Ladestrom deutlich abnimmt. Dies hat zur Folge, dass eine Bleibat­terie eine längere Ladezeit benötigt, um sie wirklich komplett voll zu bekommen. So dümpelt z. B. eine AGM-Batterie über mehrere Stunden in der Absorb­ti­ons­ladung, bis sie von 80% auf 100% geladen ist. An dieser Tatsache ändert auch eine große Solar­anlage nicht viel. Sie könnte zwar einen hohen Ladestrom liefern, die Batterie selbst begrenzt diesen aber. Somit verpufft der überschüssige Solar­strom im Solar­la­de­regler.

Eine Lithium-Batterie nimmt bis zur Vollladung immer den maximalen Ladestrom des Solar­la­de­reglers oder Ladegeräts auf und erreicht deshalb in viel kürzer Zeit ihren maximalen Ladezu­stand. Somit kann die Solar­anlage kleiner dimen­sio­niert werden. (In unserem Solar­rechner ist dies bereits berück­sichtigt.)

FAQ

Uns erreichen immer wieder Fragen zur Nutzung von Lithium-Batterien im Wohnmobil. Wir haben hierfür einen kleinen FAQ-Bereich, der die Wichtigsten beant­wortet.

Warum sind Lithium-Batterien so teuer?
Auf den ersten Blick mag der Eindruck stimmen, dass Lithium-Batterien teuer sind. Wenn man aber die Zyklenzahl und Lebens­dauer betrachtet, relati­viert sich das Ganze ziemlich. Eine Lithium-Batterie hat im Vergleich zu einem AGM-Akku in etwa die 5 – 10-fache Lebens­er­wartung. Eine Lipo kostet aber bei Weitem nicht das 5 – 10-fache einer Bleibat­terie. Gerade bei einer inten­siven Nutzung des Wohnmobils rechnet sich der höhere Anschaf­fungs­preis ziemlich schnell.
Kann ich meine Bleibat­terie einfach gegen einen Lithium-Ionen-Akku ersetzen? Kann ich meine alten Ladege­räten weiter nutzen?
Im Grunde ja, da Lithium-Batterien die gleichen Ladespannung wie Bleiakkus benötigen. Lediglich bei der Spannung für die Erhal­tungs­ladung sollte man prüfen, ob die Ladegeräte (Solar­la­de­regler, Netzla­de­gerät usw.) auf die passende Spannung einge­stellt werden können. Die Lipos von Victron benötigen 13,5V, die Akkus von Offgridtec können auch bei 13,8V dauerhaft am Ladegerät verbleiben.
Sind Lithium-Batterien gefährlich?
Lithium-Ionen-Akkus können unter bestimmten Umständen brennen. Bei einem ordnungs­ge­mäßen Umgang mit Lithium-Batterien ist die Gefahr eines Brandes aller­dings sehr gering. Die größte Gefahr geht von einer Überladung aus, was durch den Einsatz von quali­tativ hochwer­tigen Akkus, Ladege­räten und eines BMS vermieden werden kann. Deshalb sollte eine Lipo auch niemals ohne BMS betrieben werden. Natürlich ist auch eine fachge­rechte Montage der LiFePO4 Batterie Grund­vor­aus­setzung für einen sicheren Betrieb. Insgesamt ist die Lithium-Techno­logie als sehr sicher einzu­stufen. Übrigens können auch Bleibat­terien unter bestimmten Umständen explo­dieren, wenn sie überladen werden oder es zu einem Zellschluss kommt. Aber auch das ist eher eine Ausnahme.
Lithium-Ionen-Akku mit integriertem oder externem BMS, was ist besser?
Für welche Variante man sich entscheidet, hängt unter anderem vom persön­lichen Nutzungs­ver­halten ab. Das externe BMS von Victron hat beispiels­weise eine höhere Schalt­leistung als z. B. das integrierte von Offgridtec. Sollen sehr hohe Ladeströme oder ein Wechsel­richter mit sehr hoher Ausgangs­leistung betrieben werden, muss man vielleicht zu einer Lipo mit externem BMS greifen. Dies erfordert aber wiederum einen etwas größeren Aufwand bei der Verka­belung und etwas höhere Materi­al­kosten. Solltest Du Dir unsicher sein, schreib uns einfach eine Nachricht. Wir helfen Dir gerne bei der Auswahl des passenden Systems.
Benötige ich zwingend ein Batterie-Management-System (BMS)?
Wie bereits erwähnt ist ein BMS für den sicheren Betrieb einer LiFePO4-Batterie zwingend nötig. Eine Tiefent­ladung kann bereits zur dauer­haften Beschä­digung führen. Auch ein Überladen kann die Batterie nachhaltig schädigen und führt zu einem Verlust der Garan­tie­an­sprüche.
LiFePO4-Akkus dürfen bei tiefen Tempe­ra­turen nicht geladen werden, richtig?
Das ist richtig. Das BMS begrenzt in diesem Fall die Ladung oder verhindert sie komplett. In der Praxis sind Lithium-Akkus aber im Fahrzeu­g­inneren verbaut. Wer mit seinem Wohnmobil im Winter unterwegs ist, wird aber selten im Kalten sitzen oder fahren wollen. Sobald sich der Innenraum und die Batterie auf die Mindest­tem­pe­ratur aufge­wärmt hat, schaltet das BMS den Ladestrom zu und der Akku wird geladen.
Dürfen Lithium-Akkus bei niedrigen Tempe­ra­turen entladen werden?
Beim Entladen bis Minus 20 Grad Celsius gibt es keine Einschrän­kungen. Die verfügbare Kapazität sinkt bei einer LiFePO4 Batterie je nach Tempe­ratur.
Kann ich eine Lithium-Batterie über die Licht­ma­schine laden?
Auch eine Ladung über die Licht­ma­schine ist generell möglich. Man sollte aber auf die maximal empfoh­lenen Ladeströme achten. Eine Lithium-Batterie kann zudem sehr hohe Ströme aufnehmen, was unter Umständen zu einer Überhitzung und Beschä­digung der Licht­ma­schine führen kann. Deshalb sollte man den Ladestrom entweder durch den Einsatz eines Ladeboosters, DC-DC-Wandler oder über das BMS (nur bei Victron Energy) begrenzen.

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