Wirtschaftlichkeit AGM vs. LiFePo4 - Äpfel, Birnen oder Milchmädchen?

    Hallo zusammen,

    ich habe mich im Forum angemeldet, weil ich denke, dass hier Spezialisten unterwegs sind, die etwas Licht in meine Fragen bringen können: Wie sinnvoll oder sinnlos sind Batteriespeicher an privaten Solaranlagen und gibt es eine Methode, die Wirtschaftlichkeit/Kosten der verschiedenen Speichertechnologien miteinander zu vergleichen?


    Hintergrund war die Anschaffung einer 24V-AGM-Batteriebank für eine Mini-Solaranlage, sozusagen ein aufgebohrtes Balkonkraftwerk. Aus Kostengründen hatte ich mich für AGM entschieden, aber erst bei näherer Betrachtung der Investition festgestellt, dass sich Bleisäure- und Lithium-Batterien nur sehr schwer miteinander vergleichen lassen. Auf dieser Grundlage habe ich einen Vergleich berechnet... aber ist der auch plausibel? Oder ist es eine Milchmädchenrechnung?

    Der Einsatzzweck von Solarspeichern ist die zyklische Ladung und Entladung. Daher sind meiner Ansicht nach drei Faktoren für einen Wirtschaftlichkeitsvergleich wichtig:

    • Was kostet die Anschaffung?
    • Wie sehr kann ich die Batterie stressen?
    • Wie hoch ist mein jährlicher Energieverbrauch?

    Bei einer AGM-Batterie gehe ich von einer Lebensdauer von 5,5 bis 6 Jahren aus, für LiFePo4-Batterien (zu denen es wenig überprüfbare Langzeitdaten gibt), werden 10-15 Jahre genannt und von einigen Herstellern bis zu 10 Jahren garantiert.
    Die Lebensdauer einer AGM-Batterie verkürzt sich, wenn ich sie regelmäßig zu mehr als 50% entlade. Eine LiFePo4-Batterie kann angeblich bis zu 80-90% entladen werden, ohne dass sie Schaden nimmt. Das wesentliche Kriterium ist also Zyklenfestigkeit. Aber was bedeutet ein Zyklus, und wird meine Batterie den Höchstwert an möglichen Zyklen je erreichen?

    Mit diesen Überlegungen habe ich folgende Berechnungen für meine AGM-Batteriebank angestellt:


    Verbrauch/Jahr
    Leistung während Lebensdauer 2x ECTIVE DC180 AGM (C20 160Ah) + Victron Battery Balancer + Victron BMV-712 smart 2400
    Ladezyklen/JahrJahreKapazität C20 (Wh)DoDZyklusleistung (kWh)Gesamtleistung (kWh)InvestitionKosten/kWhLadezyklen gesamtGesamtverbrauchBeitrag Speicher
    1505,5348040%1,3921148,4838,82 €0,73 €825132008,70%
    1506348040%1,3921252,8838,82 €0,67 €900144008,70%


    Ein Ladezyklus pro Tag (Entladung bis zur angegebenen Entladetiefe und anschließende Wiederaufladung) ist für kleine Solaranlagen typisch. Von Oktober bis April dauert die Aufladung aber länger als einen Tag. Daher gehe ich von 150 vollen Zyklen im Jahr aus. Für diese AGM-Batterien gibt der Hersteller 800 Ladezyklen bei DoD 40% an. Die Nennkapazität von 180 Ah, was 4320 Wh entspricht, würde das Ergebnis etwas verbessern, aber ich wollte mit einer realistischen Stromentnahme von bis zu 8A kalkulieren. Und von der prallen Kapazität nutze ich nur knapp 1,4 kWh pro Zyklus.


    Die Gegenrechnung für eine populäre LiFePo4-Batterie sieht so aus:

    Leistung während Lebensdauer LIONTRON LiFePO4 25,6V 100Ah LX Smart BMS mit Bluetooth
    Ladezyklen/JahrJahreNennkapazität (Wh)DoDZyklusleistung (kWh)Gesamtleistung (kWh)InvestitionKosten/kWhLadezyklen gesamtVerbrauchAnteil Ertrag
    1507256080%2,0482150,41.630,25 €0,76 €10501680012,80%
    1509256080%2,0482764,81.630,25 €0,59 €15002160012,80%
    15010256080%2,04830721.630,25 €0,53 €16502400012,80%


    Der Hersteller gibt 7 Jahre Garantie. Ich kann sie häufiger und viel tiefer entladen (nach Herstellerangaben bis zu 90%) und der Anteil, um den die Batterie meinen Netzbezug verringert, ist 4% höher. Aber günstig ist anders.

    Das dritte Beispiel ist ebenfalls eine LiFePo4-Batterie (bei beiden Lithium-Batterien ist das BMS integriert, für die Bleisäurebatterie muss ich es zukaufen. Das ist in der Investitionssumme oben berücksichtigt):

    Leistung während Lebensdauer Anker SOLIX Solarbank E1600
    Ladezyklen/JahrJahreNennkapazität (Wh)DoDZyklusleistung (kWh)Leistung (kWh)InvestitionKosten/kWhLadezyklen gesamtVerbrauchAnteil Ertrag
    25010160075%1,230001.199,00 €0,40 €25002400012,50%
    25012160075%1,236001.199,00 €0,33 €30002880012,50%
    25015160075%1,245001.199,00 €0,27 €37503600012,50%

    Hier gibt der Hersteller 10 Jahre Garantie und behauptet 15 Jahre Lebensdauer. Zusätzlich kommt die Batterie gut weg, weil ihre geringere Kapazität dazu führt, dass die Entlade-/Ladezyklen kürzer sind, also im Sommer z.B. 2x pro Tag stattfinden können. Daher habe ich 250 angesetzt. Für eine Lebensdauer von 15 Jahren müssten es allerdings laut Hersteller 400 Zyklen im Jahr sein. Schwer erreichbar in unseren Breitengraden. Und vermutlich hat noch niemand eine LiFePo4-Batterie über einen Zeitraum von 15 Jahren testen können.

    Das Fazit eines solchen Vergleich ist:

    • Der erste Ladezyklus, egal welcher Batterie, ist sauteuer.
    • Mit zunehmender Lebensdauer wird es immer günstiger, aber die erreicht man nur durch Verzicht auf die nutzbare Kapazität.
    • Wenn die Batterie vorzeitig stirbt, weil man falsch be- oder entladen hat, ist die ganze Investition sofort im Eimer

    Aber darf ich überhaupt so rechnen Was sagt Ihr?

    • Hilfreichste Antwort

    Hallo,

    das ist in der Tat schon etwas speziell, wie Du es zu berechnen und zu vergleichen versuchst und auf diese Weise vermutlich nur schwer sinnvoll zu vergleichen, weil, Du hast es am Ende bereits selbst vermutet, Qualität und Verschleiß durch Überlastung kaum sinnvoll abzuschätzen sind. Deshalb versuche ich einen aussagekräftigen Vergleich mal ein wenig einfacher und praxisgerechter zu erreichen:


    Ich habe hier eine kleine Solaranlage, die unter optimalen Bedigungen täglich rund 1kWh Strom erzeugen kann. Diesen Strom verwende ich, gesteuert vom Solarcontroller, zur Versorgung einer FritzBox, einer Hardware-Firewall und eines kleinen Webservers. Nicht benötigte Leistung wird in Batterien (zunächst mehrere Gel- und AGM-Batterien, 12V, parallelgeschaltet, zusammen 180Ah) gespeichert. Die tägliche Gesamt-Arbeitsaufnahme (kWh sind Arbeit, keine Leistung) liegt pro Tag konstant um 1kWh, die Erzeugung der Solaranlage maximal ebenso bei etwa 1kWh pro Tag, so dass die Batterien praktisch jeden Tag komplett entleert werden und bei schlechtem Wetter und wenig Licht auch mal mehrere Tage komplett entleert stehen bleiben, im Winter durchaus auch mal mehrere Wochen lang. Wenn keine Sonne scheint und die Batterien leer sind, wird der Webserver aus einem 230V-Netzteil versorgt. Das läuft alles wunderbar automatisiert, so dass ich mich darum nicht zu kümmern brauche.


    Diese Art die Batterien "zu fahren" ist bei Bleibatterien leider extrem problematisch, weil es hierbei zwangsläufig schnell zu schwerer Sulfatierung kommt: Bleisulfat als Entladeprodukt bleibt zwangsläufig teilweise für längere Zeit ungeladen zurück, die Sulfatkristalle ballen sich zu immer größeren Kristallstrukturen zusammen, lassen sich in der Folge kaum noch aufladen, so dass Bleibatterien sehr schnell an Kapazität und Leistung verlieren. Es ist dabei einerlei, welcher Technologie die Bleibatterien entsprechen, sie sind alle in ähnlicher Weise betroffen. Je länger Bleibatterien teilweise oder gar ganz entladen stehen bleiben, desto hemmungsloser sulfatieren sie. Bis sie ausfallen.


    Ich habe das anfangs mit allen möglichen Tricks und Kniffen zu entschärfen versucht, aber das Problem blieb immer dasselbe: Die Sulfatierung galoppiert regelrecht voran und zerstört die Batterien in überraschend kurzer Zeit (wenige Monate, maximal ein halbes Jahr). Und was mir auch auffiel war, dass die Batterieleistung fast vom ersten Tag der Benutzung an stetig aber merklich nachließ, sprich die Spannung sackte unter Last immer weiter ab, weil der Innenwiderstand der Bleizellen mit der Benutzung überraschend schnell anstieg.


    Nach einigen Fehlschlägen habe ich dann 2014 die Bleibatterien rausgeschmissen und billige China-Lithium-Polymer-Zellen aus dem Modellbaubereich verwendet, die aus einem Modellhubschrauberwrack übrig geblieben waren und schon seit Jahren ungenutzt herumlagen. Mit LiFePO4-Zellen hatte ich "damals" noch nichts am Hut. Ich habe also anfangs gebrauchte Zellen aus Modellflug-LiPo-Batterien verwendet und die so gebaute 11,1V/3S Solarbatterie mit etwa 30Ah dann stückweise mit zwei weiteren 3S-Lipobatterien bis auf eine Gesamtkapazität von 90Ah erweitert. Das ganze ausgerüstet mit drei billigen BMS mit passiven Balancern. Das hat etwa 5 Jahre lang sehr gut funktioniert, bis die gebrauchten Zellen beim Nachmessen erkennbar schwächer wurden. Erst entwickelte sich dabei wegen unterschiedlich hoher Selbstentladeraten der Zellen eine Spannungsdrift zwischen den drei Zellenblöcken (3S), die vom passiven Balancer im zugehörigen BMS nicht ausreichend beseitigt werden konnte und dann verfielen schließlich die (unzulässig stark entladenen) Einzelzellen mehr und mehr und verloren an Kapazität und ihr Innenwiderstand stieg zunehmend an. Inzwischen klemme ich alle paar Monate mal einen aktiven Equalizer an, bis sich die Spannungen wieder angeglichen haben und überlasse die Packs dann wieder für ein paar Monate sich selbst.


    Wenn man im Lade- oder Entladebetrieb die Stromverteilung zwischen diesen drei parallel geschalteten LiPo-Batterien misst, stellt man fest, dass der älteste Block noch 20% zum Strom beiträgt und die beiden neueren Blöcke beide jeweils 40%. Also selbst die ältesten und hart rangenommenen billig-LiPo-Zellen tun seit inzwischen 9 Jahren noch immer ihren Dienst und die neueren, die aber einen ungleich höheren Energiedurchsatz erbringen müssen, sind inzwischen auch schon wenigstens 7 Jahre bei der Arbeit.


    Die Zyklisierung liegt dabei, gesteuert vom Solar-Laderegler, zwischen 10,5 und 12,6V, wobei die Spannung der LiPo-Zellen in der längsten Zeit zwischen 3,5 bis 3,7V liegt, wenn der Solarregler bei leerer Batterie diese bei Dunkelheit abschaltet und dann das 230V-Netzteil die Versorgung des Servers übernimmt. Erst am nächsten Morgen, wenn wieder ausreichend Ladestrom zur Verfügung steht, steigt die Spannung der LiPo-Zellen langsam wieder.


    Ich erwähne das deshalb so detailliert, um die Leichtigkeit der Lithium-Zellen im Umgang mit diesen für Bleibatterien kaum erträglichen Betriebsbedingungen zu beschreiben. Denn die Frage lautet eben nicht nur, was auf lange Sicht wirtschaftlicher ist, Bleibatterien oder Lithium, sondern auch wie sich die Systeme im Betrieb verhalten, was sie gut vertragen, was weniger gut und was gar nicht. Für Betriebsbedingungen wie bei meinem Solar-Webserver haben sich Bleibatterien als definitiv ungeeignet erwiesen, ihre Wirtschaftlichkeit ist hier entsprechend lausig.


    Die Frage wie lange die LiPo-Batterien die über die Jahreszeiten schwanke Zyklisierung noch aushalten und weiterhin Dienst tun, kann ich naturgemäß nicht beantworten. Allerdings kann ich sagen, dass die LiPos sicher wenigstens 10 Jahre halten werden, wo die Bleibatterien schon nach nur sechs Monaten fritte waren, obwohl sie die 1,8fache Nennkapazität aufwiesen. Die verheerenden Betriebsbedingungen tun eben das ihre und Bleibatterien mögen sowas nun mal gar nicht!


    Nun kann ich ausgehend von Deiner Beschreibung aber nicht sicher sagen, was für ein Nutzungsschema Du mit Deinen Batterien fahren wirst. Willst Du so viel Solarstrom wie möglich selbst verbrauchen? Dann wird Dein Batterie-Nutzungsschema vermutlich dem meinen gleichen und alle Fragen ob Blei oder Lithium hier das Speichermaterial der Wahl ist haben sich mit meinem Posting vermutlich beantwortet.


    Grüße, Tom

    Vielen Dank für Deine wertvollen Erfahrungen, Tom! Mir dämmert. dass die Entscheidung für Bleisäure--Batterien falsch war, aber auch, dass Speicher an kleinen Solaranlagen grundsätzlich eine Spielerei sind und den Strompreis nach oben treiben.

    Momentan springen viele Händler auf den Zug auf und bieten Speicher zu Balkonkraftwerken an. Die Vorteile der zeitversetzten Einspeisung von Batteriestrom ins Haus, z.B. zur Grundlastabdeckung nachts, sind ja auch leicht zu vermitteln.

    Mein Nutzungsschema ist so, wie Du vermutest. Es geht in erster Linie um den Eigenverbrauch. So werden die Speicher für den Consumer-Markt auch angepriesen. Der wesentliche Unterschied zu Deinem Nutzungsverhalten und generell zu früher ist, dass dem Speicher viel mehr Aufmerksamkeit gewidmet wird, weil er der zentrale und inzwischen auch teuerste Bestandteil der Solaranlage wird. Ein Setup, das sich selbst überlassen und in sonnenlosen Zeiten einfach leergesaugt wird, gibt es nicht mehr. Stattdessen versuchen die Nutzer mit BMS und Zellenausgleich die Lebensdauer so weit wie möglich zu erhöhen. Für mich heißt es, dass in jedem Zyklus 2/3 der Kapazität in der Batterie bleiben und dass ich Umgebungsbedingungen wie die Temperatur automatisiert überwache. Darüber hat sich der Durchschnittskunde früher keine Gedanken gemacht.

    Früher hatte ich kein Problem damit, dass mir die Werkstatt nach 5 1/2 Jahren eine neue Autobatterie verkauft hat. Meine jetzige AGM-Batterie ist 6 1/2 Jahre im Fahrzeug und schwächelt noch nicht. Wenn es mir gelingt, meine AGM-Bank an der Solaranlage auf 8 Jahre Lebensdauer zu bringen, liege ich bei 50 ct/kWh, für die die LIONTRON LiFePO4-Batterie mehr als 10 Jahre braucht. Das ist dann immer noch fast der doppelte Preis, den man zur Zeit mit einem günstigen Stromvertrag bekommen kann.

    Ich habe keine Ahnung, ob das möglich ist, aber ich werde berichten.


    P.S.: 1 kWh/Tag für eine FritzBox, Firewall und einen Webserver sind ja schon ein richtiges Rechenzentrum. Alle Achtung! Meine Fritzbox zieht unter Dauerlast 9 W. Mein aufgebohrtes Balkonkraftwerk generiert maximal 3,34 kWh/Tag. Im Durchschnitt sind es 2,7 kWh/Tag, an bewölkten Sommertagen immer noch 1,4 kWh/Tag. Das ist rechnerisch knapp die Hälfte unseres Stromverbrauchs zwischen Mai und August.

    8 Jahre Lebensdauer bei zyklischer Nutzung sind bei normalen Bleibatterien in Plattentechnik (wozu auch Gel und AGM gehören) illusorisch, außer sie werden nur selten gebraucht und stehen sonst voll aufgeladen (aber bitte ohne Ladeeerhaltung, sonst gibt es wieder Gitterkorrosion!) herum. Für Batterien die richtig gebraucht werden, ist bei Bleibatterien nur die Panzerplattentechnik brauchbar, ansonsten geht kein Weg an Lithium vorbei. Und da Panzerplattenbatterien auch nicht gerade billig sind, ist das preislich heute kein wirklicher Vorteil mehr. Hinzu kommen die Nachteile von Bleibatterien im täglichen Gebrauch. Gegen Lithium spricht im Grunde nur der Preis, der zwischenzeitlich aber bereits stark gefallen ist, und ihre Schwäche bei Kälte geladen zu werden.


    1kWh täglich erscheinen in der Tat viel, aber mein Büro-PC mit Monitor und USV verbaucht mal eben locker das doppelte. Nur dass der eben nicht 24h täglich läuft. Der Server an sich nimmt kaum 10W auf. Allerdings schaufelt sich die FritzBox 6591 allein schon gute 11W rein (max. 27W!!) und die Hardware-Firewall tut's natürlich auch nicht umsonst.


    Batteriegepufferter Solarstrom ist zuhause immer erheblich teurer als Netzstrom, außer man hat eine nach 20 Jahren abbezahlte Solaranlage auf dem Dach, die fortan den Strom fast umsonst erzeugt. Das ist ja auch keine ganz neue Erkenntnis, auch wenn alle Welt seit einer Weile Solarpanele mit Einspeise-Wechselrichtern für Zuhause kauft. Da muss dann das Netz die Stromerzeugung der Solarpanele puffern, so dass man die Kosten für die Batterie auf das EVU abschiebt. Wundert mich eigentlich, dass die sich das bisher so gefallen lassen. Den mit einem Solarkraftwerk tagsüber erzeugten und in Batterien gespeicherten Strom nachts ins öffentliche Netz einzuspeisen ist daher völlig unwirtschaftlich, jedenfalls solange Strom nicht so bepreist wird, wie sein Erzeugungspreis über die 24h des Tages schwankt. Die sogenannte Mobilitätswende wird aber nach meiner Erwartung das ihre dazu tun, dass sich die Strom-Bepreisung schon sehr bald ändern wird.


    Grüße, Tom

    Ok, ich gehe da mit und melde mich wieder, sobald meine AGM-Batterien trotz schonender Behandlung den Geist aufgegeben haben. Ob das nach dem nächsten Winter ist oder erst in ein paar Jahren? Mal sehen. Vermutlich werden die Preise für LiFePO4 bis dahin weiter gefallen sein, und irgend jemanden wird es in diesem Forum geben, der ein paar Jahre Erfahrung mit der Technologie hat und auf die sinnvollste Konfiguration hinweisen kann.

    Zitat von Tom

    Da muss dann das Netz die Stromerzeugung der Solarpanele puffern, so dass man die Kosten für die Batterie auf das EVU abschiebt. Wundert mich eigentlich, dass die sich das bisher so gefallen lassen.

    Da schlagen zwei Herzen in meiner Brust. Dass die EVU durch die aktuelle Politik unter Druck gesetzt werden, gegen ihre Interessen und ihre jahrzehntelange Investitionstätigkeit zu verstoßen, ist aus deren Sicht bitter. Auf der anderen Seite genieße ich den Vorteil, den es bedeutet, wenn Hunderttausende Balkonkraftwerke schließlich doch dazu führen, dass die Kunden weniger Geld ans EVU zahlen. Der Strommarkt macht jetzt durch, was die Telekom in den letzten 30 Jahren bei Internet- und Telefonverträgen erleiden musste. Auch die hat ständig darauf hingewiesen, dass die Netzinfrastruktur von ihr (allerdings auch aus Steuermitteln) aufgebaut wurde und die billigen Resale-Anbieter nur für die Durchleitung zahlen mussten.
    Letzten Endes geht doch alles in die richtige Richtung. In meiner Region hat sich die Telekom fast komplett aus der Infrastruktur zurückgezogen. Die 5G-Türme bauen die Mobilfunk-Wettbewerber und die Stadtwerke buddeln die Gegend auf, um Glasfaser bis ins letzte Dorf zu legen.

    Mal noch ein paar Gedanken dazu:


    Alle Gitterplattenbatterien für Zyklusbetrieb, die im bekannten Starterbatteriegehäuse daher kommen (Naß, AGM, Gel) sind sogenannte KLEIN-Traktionsbatterien! Sie sind besser, als die einfache Starterbatterie, aber eben nicht für Vielzyklen geeignet. Auch wenn 800 Zyklen bei (nur) 40 % Entladung angegeben werden. Sie werden gern gekauft, weil sie preiswert sind. Man sollte aber immer das Wort „Kleintraktion“ im Hinterkopf haben!


    In der Werbung heißt es: „Bleibatterien können nur bis 50 % entladen werden - Lithium-Ionenbatterien dagegen bis 100%.“ Das ist irreführend. Man kann eine 100 Ah Lithium-Ionenbatterie nicht mit einer 100 Ah Bleibatterie vergleichen. Weil die Lithium-Ionenbatterie nur 60 % Wirkungsgrad hat, wird sie mit entsprechend höherer Kapazität gebaut, um die 100 % zu erreichen.


    Die Bleibatterie (kann man übrigens bis 80 % entladen) kommt aber reell mit ihren 100 Ah daher. Würde man sie ebenfalls mit höherer Kapazität wie die Lithium-Ionenbatterie ausrüsten, ließe sie sich genauso zu 100 % entladen (bezogen auf die Kapazitätsangabe von 100 Ah).


    Rainer.

    Zitat von AFA-Autobatterien

    In der Werbung heißt es: „Bleibatterien können nur bis 50 % entladen werden - Lithium-Ionenbatterien dagegen bis 100%.“ Das ist irreführend. Man kann eine 100 Ah Lithium-Ionenbatterie nicht mit einer 100 Ah Bleibatterie vergleichen. Weil die Lithium-Ionenbatterie nur 60 % Wirkungsgrad hat, wird sie mit entsprechend höherer Kapazität gebaut, um die 100 % zu erreichen.

    Ich will mich nicht unbeliebt machen, aber da muss ich widersprechen! Der Ladewirkungsgrad von Lithium-Systemen ist, ganz im Gegenteil, sogar erfreulich hoch. Er beträgt nämlich mindestens 90%. :)


    Man stellt das auch sehr schön im Betrieb fest: Lithium-Akkuzellen erwärmen sich im Betrieb weder beim Laden, noch beim Entladen, jedenfalls sofern nicht gerade Ströme im höheren C-Bereich abgefordert werden. So kann man die von mir meistens gehandelten 300Ah-LiFePO4-Zellen problemlos mit 100A Laden oder entladen und wird dabei nur eine Erwärmung von höchstens 8°K über den gesammten Zyklus feststellen. Die weitaus meiste Energie wird beim Laden in der Ladeelektronik verbraten. Aber dieses Problem weisen Bleiakkus natürlich noch zusätzlich zu ihrem schlechteren Wirkungsgrad in der gleichen Form auf. -|-


    Grüße, Tom

    Hast vollkommen Recht, Tom. Ich meine das aber anders. „Wirkungsgrad“ war vielleicht falsch ausgedrückt. 60 % sind ja bei der Lithium-Ionenbatterie nutzbar. Man baut in einer 100 Ah-Batterie 140 Ah ein (außer bei Alibaba und den 40 Räubern aus China) und schon kann man die Batterie 100 % zu 100 Ah entladen.


    Würde man die Bleibatterie ebenfalls stärker ausbauen, könnte man sie auch zu 100 % bei 100 Ah entladen. Klar ist der Spruch nicht Ernst zu nehmende Werbung, aber er suggeriert dem Kunden einmal die ultimative Lithium-Ionenbatterie und die kaum noch zu gebrauchende Bleibatterie. Also, Äpfel und Birnen.


    Rainer.


    Zitat von AFA-Autobatterien

    „Bleibatterien können nur bis 50 % entladen werden - Lithium-Ionenbatterien dagegen bis 100%.“

    Ich empfehle meinen Kunden immer Lithium-Batterien beliebig tief zu zyklisieren. SIe haben die Batterien voll bezahlt und müssen deren Masse und Raumbedarf permanent mit sich herumschleppen. Da wäre es unklug, sie nur halb auszunutzen. Sicher, auch eine Lithium-Batterie hält länger, wenn man sie weniger tief zyklisiert, aber die Erfahrung zeigt, dass die Ursache vorzeitiger Batterieausfälle bei LiFePO4-Batterien weniger in starker Zyklisierung liegen (praktisch eher gar nicht), als in ungünstigen Betriebsbedigungen wie zum Beispiel starke bzw. langandauernde Vibrationen und Stöße, besonders hohe Lade- und Entladeströme an den Grenzen von Lade- oder Entladeschluss, ungünstige Konfiguration des BMS, Ladung mit zu hohen Strömen bei Kälte, schlechter Aufbau der LiFePO4-Zellen zu Batterien (schlechte Befestigung von Zellen, Kabeln, Schrauben oder BMS), oder Zutritt von Wasser zu Batteriezellen, Zellenverbindern, Kabeln und Steckern. Hohe Zyklenzahlen und tiefe Zyklen geistern nur immer wie ungebetene Gespenster ohne wirkliche Substanz durch die Beratungsgespräche, die ich jeden Tag führe.


    Ich habe mich gerade mal nach einer Grafik umgesehen, wie hoch denn der Lebensdauerverlust bei steigender Zyklisierung bei LiFePO4-Zellen ist und z.B. das folgende gefunden:



    Hier geht es natürlich um Vollzyklen. Ja, die erreichbare Zyklenzahl sinkt auf rund 25%, wenn man voll durchzyklisiert, anstatt immer nur zu 30%, eine Verschleißgrenbze von 80% Restkapazität vorausgesetzt.


    Aber was bedeutet das? Ein Kapitalverlust von 75%, dem ein Verlust von Niesbrauch i.H.v. 70% gegenübersteht, wenn man nur zu 30% Zyklisieren würde. Wobei die Zahl von 70% Niesbrauchverlust noch sehr geschönt dasteht. Ebenso könnte ich schreiben, Dass man die Batterie auch um den Faktor 3,33 stärker hätte zyklisieren können und trotzdem nur das Vierfache hätte bezahlen müssen.


    Oder mal ganz praktisch gerechnet: Der Unterschied der Kosten/Nutzen-Beziehung zwischen 30% Zyklisierung und 100% liegt nur bei einem Verhältnis von 1,0 zu 0,825. Wohlgemerkt: Bei gleichem Kapitaleinsatz und gleichem Gewicht bzw. Volumen des Batterie! Daher halte ich diese weit verbreitete "Lebensdauerangst" für grotesk übertrieben.


    Das was man letztlich bezahlt, ist ganz popelig der Ladungsdurchsatz (z.B. gemessen in Kilo- oder Megawattstunden). Bei einer gegebenen 12,8V/100Ah-LiFePO4-Batterie mit einem Energieinhalt von etwa 1,28kWh wären das, etwas vereinfachend gerechnet, z.B. 8000 x 1,28kWh x 0,3 = 3,072MWh Ladungsdurchsatz bei 30% Entladetiefe, bzw. 2000 x 1,28kWh x 1 = 2,56MWh bei 100% Entladetiefe. Bei Kosten von etwa EUR 550,- pro kWh LiFePO4-Speicherkapazität würde die MWh Ladungsdurchsatz bei 30% Zyklentiefe also EUR 179,- kosten und bei 100% Zyklentiefe EUR 215,-.


    Übrigens auch mal eine sehr interessante Rechnung, wenn man die Kosten des Ladungsdurchsatzes (man könnte diesen Wert auch Energiedurchsatz nennen) mal für Bleibatterien berechnet. Dann wird man nämlich ganz schnell die wahren Kosten von Bleibatterien bemerken und nicht nur die des Kaufpreises...


    Grüße, Tom

    Das sind natürlich gute Werte in der Grafik. Da es die LiFePO4 noch nicht so lange gibt, vermutlich Laborwerte. Die gute Zyklenfestigkeit rührt wohl auch daher, daß die „Wohlfühlphase“ der Batterie bei 50 % Ladung liegt. So wird sie, bei einer nackten Batterie gerechnet, nur 30 % nach oben und 30 % nach unten belastet. Rein vom Material insgesamt nur mit 30 % gezykelt, elektrisch aber 60 % gewonnen.


    Die Bleibatterie hat ihre „Wohlfühlphase“ bei 100% und wird entsprechend der Energieentnahme 1:1 gezykelt, was hier zu einer höheren Belastung des Materials führt, als bei der Lion-Batterie.


    Rainer.

    Nicht nur das. Die Vorteile von Lithium-Batterien im täglichen Betrieb gegenüberBleibatterien sind ja im einzelnen noch gar nicht aufgeführt worden. Und sie sind wirklich sehr bedeutend:

    1. Im krassen Gegensatz zu Bleibatterien schnellladefähig bis hinauf zu 90% Ladezustand, daher bei ausreichender Versorgung mit Ladestrom regelmäßig deutlich höherer Ladezustand als bei im Mischbetrieb genutzten Bleibatterien.
    2. Äußerst geringe Selbstentladung.
    3. Jahrelange Zeit lagerfähig, auch leer oder ganz voll aufgeladen.
    4. Keinerlei Neigung zu Sulfatierung, Gitterkorrosion oder vergleichbaren Probleme wie bei Bleibatterien.
    5. Eisenharte Spannungslage im Betrieb, auch bei höchsten Strombelastungen. Daher anders als bei Bleibatterien kein merkliche Spannungseinbruch unter hoher Last.
    6. Außergewöhnlich stabile Spannungslage auch bei unterschiedlichen Ladezustanden zwischen 10 und 90% Ladezustand, dadurch konstant hohe Leistung.
    7. Lebensdauer mindestens 10 Jahre. Fachleute rechnen bei pfleglicher Behandlung mit 20 bis 30 Jahren Lebensdauer. Dadurch extrem günstige Gesamtkosten über die Nutzungszeit.
    8. Nur etwa 50% des Volumens von Bleibatterien und des Gewichts.

    Als Nachteile sind eigentlich nur der höhere Preis und die Schwäche der Ladung bei Kälte zu nennen. Das zweite Problem kann je nach Verwendung schwer wiegen, oder auch gar nicht in Erscheinung treten. Man prüfe vorher, ob eine beheizte LiFePO4-Batterie die an sie gestellten Ansprüche befriedigt oder nicht. Falls nicht kann manLiFeYPo4-Batterien verwenden, die das Kaltladeproblem nicht haben. Die sind aber deutlich teurer.


    Grüße, Tom

    Deswegen haben sie sich ja im Konsumerbereich, von den wenigsten bemerkt, völlig durchgesetzt. In meinem Tablet fängt die Batterie nun nach 6 Jahren an Probleme zu machen, in meinem Handy ist sie einfach Mist, genauso, wie die Shido-Motorradbatterie. Das liegt aber nicht an der Lithium-Ionenbatterie als solches, sondern am Aufbau.


    Für mein schönes, altes Nokia bekomme ich nur noch Batterien von Alibaba und den 40 Räubern. Hier und in der Shido ist einfach zu wenig Lion drin. Das ist die einzige Ursache. Suzuki rät beim Motorrad von Lion ab und der Batterie-Händler „Panther“ hat sie längst wieder aus dem Programm genommen. Die Shidos bringen zwar die Amperes, sogar noch mehr als die Bleikollegin, aber ohne Kapazität geht es nun mal nichts. Was nutzen mir z. B. 70 A mehr, bei 5 Ah weniger:


    Blei: 8 Ah, 110 A

    Lithium: 3 Ah 180 A


    Da hilft eben auch die beste Stromabgabe nichts.


    Ansonsten gehe ich mit den meisten Punkten mit Dir mit (bin aber Laie bei Lithium-Ionenbatterien). Auf Grund des Preises und der Kälteempfindlichkeit sollten sie nur dem Zweck entsprechend eingesetzt werden: Wohnwagen, Fahrrad, Photovoltaik, Kurzstrecken-Pkw und sonstige Kurzstrecken-E-Fahrzeuge (Golfcart).


    So schön sich auch ein E-Pkw fahren mag, leider gibt es bis heute immer noch keine Batterien dafür, denn das, was da drin ist, ist keine Batterie, sondern eine Krankheit!


    Klar steckt im E-Antrieb viel Euphorie. In USA will man auch Panzer mit E-Antrieb bauen. Die fahren dann mit Anhänger. Schade, daß es diese nicht schon länger gibt. Dann wäre der Krieg in der Ukraine schon längst zu Ende, da die noch besser brennen, als ihre Dieselkollegen.


    Eigentlich sollten die Lithium-Ionenbatterien durch Massenproduktion preislich noch weiter nachgeben – war ja mit anderen Sachen auch so. Allerdings will unsere geliebte Außenministerin Lithium zukünftig nicht mehr aus Rußland und China beziehen, sondern aus Australien. Ob sich das auf den Preis auswirkt?


    Zu Punkt 2: Die Blei-Ca hat auch eine niedrige, völlig ausreichende Selbstentladungsrate.

    Zu Punkt 3: Das habe ich schon anders gelesen. Lagerung bei 50 % Ladung.

    Zu Punkt 7: Bleibatterie Lebensdauer mindestens 15 Jahre – 25 Jahre. Also kein Vorteil für Lithium.

    Zu Punkt 8: Hm,ja, spielt aber nicht immer eine Rolle.


    Bis auf den Konsumerbereich habe ich keine Möglichkeit Lithium-Ionenbatterien zu nutzen. In meiner Werkstatt benötige ich die 3 Kfz-Spannungen 6/12/24 V, die von Bleibatterien im Bereitschaftsbetrieb geliefert werden. Die muß ich nicht mal kaufen, weil sie im Schrott durch Verkauf von neuen Batterien anfallen. Und auch meine 48 V-Notstromanlage macht mit Bleibatterien im Bereitschaftsbetrieb wesentlich mehr Sinn. Da, wo viel gezykelt wird, sind Lithium-Ionenbatterien allerdings bestens geeignet.


    Rainer.

    Dass LiFePO4-Starterbatterien mit diesen lächerlichen Kapazitäten verkauft werden und das insbesondere die Asiaten dabei auch noch betrügen wie verrückt, ist einfach dem Preis der LiFePO4-Amperestunde geschuldet. Die wollen Geld verdienen und nicht die Welt beglücken. Das sollte aber nicht über die Vorzüge von Lithium als Speichermaterial hinwegtäuschen, denn das Zeug ist schon genial. Allerdings muss man beachten, dass die Zyklenzahl bei LiIon meist nur wenige hundert Zyklen beträgt, während LiFePO4 hier mindestens um den Faktor 10 überlegen ist. Dafür ist die Energiedichte bei LiFePO4 geringer als bei LiIon oder LiPo.


    Zitat

    Ansonsten gehe ich mit den meisten Punkten mit Dir mit (bin aber Laie bei Lithium-Ionenbatterien). Auf Grund des Preises und der Kälteempfindlichkeit sollten sie nur dem Zweck entsprechend eingesetzt werden: Wohnwagen, Fahrrad, Photovoltaik, Kurzstrecken-Pkw und sonstige Kurzstrecken-E-Fahrzeuge (Golfcart).


    So schön sich auch ein E-Pkw fahren mag, leider gibt es bis heute immer noch keine Batterien dafür, denn das, was da drin ist, ist keine Batterie, sondern eine Krankheit!

    Also wenn ich das mit den früheren Elektroautos vergleiche, die mit Bleibatterien ausgeliefert wurden, dann ist der Unterschied schon gewaltig. Aber es stimmt natürlich, dass der Preis eines Elektroautos mit 1.000km Reichweite sicher beim vier bis sechsfachen eines entsprechenden Diesels liegt. Reichweite ist aber nicht alles. Wer erst mal ein Elektroauto fährt, merkt sehr schnell, dass er 99% aller Fahrten nur noch elektrisch fährt. Es ist nun mal so ultrabequem. Bei uns ist es genauso. Der kleine E-Smart ist ständig in Action, während der schöne 124er unter seiner Faltgarage auf das nächste Abenteuer wartet. Und er wartet momentan schon ziemlich lange. Aber nächstes Wochenende muss ich ihn mal wieder auspacken, dass fahren wir zu viert (zwei Erwachsene und zwei Hunde) eine weitere Strecke und dafür eignet sich der kleine E-Smart natürlich nicht. Obwohl: Man ist doch ziemlich verwöhnt! Natürlich würde es auch mit dem Smart gehen. Nur müsste dann ein Hund auf dem Schoß oder im Fußraum mitfahren und ich müsste am Ziel eine Ladestation suchen. Aber wer will das schon?


    Zitat

    Klar steckt im E-Antrieb viel Euphorie. In USA will man auch Panzer mit E-Antrieb bauen. Die fahren dann mit Anhänger. Schade, daß es diese nicht schon länger gibt. Dann wäre der Krieg in der Ukraine schon längst zu Ende, da die noch besser brennen, als ihre Dieselkollegen.

    OK, das wäre wohl Blödsinn, weil viel zu empfindlich. Und da geht es ja auch nicht um Umweltschutz (was bei der Frage ob Verbrenner- oder Elektroyntrieb m.E. ohnehin irrelevant ist, weil beide Antriebsarten in etwa gleich übel umweltschädlich sind). Die Granaten fliegen ja auch nicht mit Elektroantrieb, sondern mit verbrennendem Sprengstoff.


    Zitat

    Eigentlich sollten die Lithium-Ionenbatterien durch Massenproduktion preislich noch weiter nachgeben – war ja mit anderen Sachen auch so. Allerdings will unsere geliebte Außenministerin Lithium zukünftig nicht mehr aus Rußland und China beziehen, sondern aus Australien. Ob sich das auf den Preis auswirkt?

    Unsere Erde ist einfach zu klein, um solche Entscheidungen sinnvoll zu treffen. Das merken wir ja - leider - gerade selbst. Irgendwie blöd, wenn russisches Erdgas oder -öl einfach durch ein paar Hände mehr läuft und schließlich doch bei uns landet. Da bleibt dann nur noch das Argument der Versorgungssicherheit. Aber das ist immerhin nicht von der Hand zu weisen.


    Zitat

    Zu Punkt 2: Die Blei-Ca hat auch eine niedrige, völlig ausreichende Selbstentladungsrate.

    Zu Punkt 3: Das habe ich schon anders gelesen. Lagerung bei 50 % Ladung.

    Zu Punkt 7: Bleibatterie Lebensdauer mindestens 15 Jahre – 25 Jahre. Also kein Vorteil für Lithium.

    Zu Punkt 8: Hm,ja, spielt aber nicht immer eine Rolle.

    Nochmal Punkt 3.: Es stimmt, dass die Lebensdauer von Lithium-Zellen bei einer Lagerladung von etwa 30% maximal ist. Das bedeutet aber nicht, dass Lithium-Zellen schon nach wenigen Jahren Lagerung voll oder leer kaputt gehen. Die Lebensdauer verkürzt sich nur, das ist alles. Aber lagere mal eine Bleibatterie entladen. Da ist doch schon nach ein paar Monaten die Luft raus und man muss wenigstens wutzeln, wenn man damit noch etwas anfangen will. -|-


    Grüße, Tom

    Der Austausch Eurer Argumente bringt mir sehr viel. Vielen Dank dafür!

    Mein nächster Speicher wird mit hoher Wahrscheinlichkeit ein LiFePo4-Akku sein, es sei denn, meine AGM-Bank hält so lange, bis sich die nächste Technologie-Generation auf dem Markt bewährt hat. (Womit ich nicht rechne). Trotzdem sehe ich an den vielen Tutorials, Foren und YouTube-Videos, dass einfach das fehlende Wissen dazu führt, dass Bleisäure- und Lithium-Batterien vorzeitig den Geist aufgeben. Sie werden schlicht falsch behandelt.

    Ich werfe daher der Investition für die Bleibatterien noch weiteres Geld hinterher und installiere sowohl einen Battery Balancer als auch ein BMS in der Hoffnung, dass ich bei Begrenzung der DoD auf 30-35% Lebensdauer gewinne (auf Kosten der Kapazitästausnutzng). Auch die Auswertung eines solchen Versuchs interessiert mich. Wer hat schon bei einer Bleibatterie bisher so mit Kanonen auf Spatzen geschossen?

    Die Argumente dafür oder dagegen habe ich gelesen. Als Laie kann ich sie nicht bewerten, aber wenn der Versuch mich erhellt und ich die Daten teilen kann, ist mir auch schon geholfen. Klar werden die Bleibatterien, die jetzt für Balkonkraftwerke verkauft werden, wahrscheinlich die letzten sein. Der Preisverfall bei Lithium wird weitergehen, weil alle jetzt schnell auf den Markt wollen.

    Letzte Woche hatte ich Gelegenheit, mit Anwendern zu sprechen, die LiFePo4-Batterien seit anderthalb Jahren, also auch über den vergangenen Winter, in verschiedenen Klimaregionen im industriellen Einsatz haben. Auch sie sagen, dass sie noch im Teststadium sind , aber bisher gute Erfahrungen gemacht haben. Bei einer Installation in Skandinavien haben sie aber doch lieber eine AGM-Batteriebank eingesetzt. Allerdings rechnen sie nur mit einer Betriebszeit von 2 Jahren, um die hohe Verfügbarkeit gewährleisten zu können, die sie ihren Kunden garantieren.

    Es bleibt spannend.

    Nein. Wenn ich "Lithium-Ionenbatterien (Li-Ion)" schreibe, meine ich dieses galvanische Element mit Lithium im allgemeinen, ohne Unterscheidung in den verschiedenen Ausführungen. Ähnlich der Bleibatterie als Sammelbegriff, ohne Unterscheidung in Gittertechnik, Panzerplattentechnik, Reinbleibatterien, Gel, AGM,...


    Rainer.

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