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Eine 100Ah- und eine 200Ah-Batterie lassen sich elektrisch miteinander verbinden. Ob diese Kombination sinnvoll ist, hängt jedoch stark davon ab, ob die Batterien in Reihe oder parallel geschaltet werden. Bei LiFePO4-Batterien müssen außerdem Nennspannung, Zellchemie, BMS, Ladeparameter, Ladezustand, Alter und die vom Hersteller freigegebenen Verschaltungsarten zusammenpassen. Für Wohnmobile, Campervans, Boote und autarke Solaranlagen gilt als Grundregel: Eine Reihenschaltung dient dazu, die Systemspannung zu erhöhen. Eine Parallelschaltung erhöht dagegen die Ah-Kapazität bei gleichbleibender Spannung. Kann man eine 100Ah- und eine 200Ah-Batterie zusammenschalten? In Reihe ist diese Kombination normalerweise nicht empfehlenswert. Durch beide Batterien fließt derselbe Strom, während die 100Ah-Batterie ihre Lade- oder Entladegrenze früher erreicht. Dadurch kann die verfügbare Kapazität der 200Ah-Batterie nicht vollständig genutzt werden. Parallel ist die Kombination elektrisch besser beherrschbar, aber nicht automatisch zulässig. Beide Batterien müssen dieselbe Nennspannung und Zellchemie besitzen, mit denselben Ladeparametern funktionieren und laut Hersteller für die geplante Parallelschaltung geeignet sein. Eigenschaft Reihenschaltung Parallelschaltung Systemspannung Spannungen addieren sich Bleibt unverändert Praktische Ah-Kapazität Durch kleinere Batterie begrenzt Theoretisch bis 300Ah Strom Gleicher Strom durch beide Batterien Verteilt sich auf beide Zweige Hauptproblem SOC-Abweichung und frühe BMS-Abschaltung Ungleichmäßige Stromverteilung Bevorzugte Lösung Identische Batterien Möglichst identische Batterien Was passiert mit 100Ah und 200Ah in Reihenschaltung? Bei einer Reihenschaltung von Batterien wird der Pluspol einer Batterie mit dem Minuspol der nächsten verbunden. Die Spannungen addieren sich, die Ah-Werte dagegen nicht. Spannung steigt, nutzbare Kapazität wird begrenzt Bei einer 12,8V-100Ah- und einer 12,8V-200Ah-LiFePO4-Batterie ergibt sich: 12,8V + 12,8V = 25,6V Für die praktisch nutzbare Kapazität wird die kleinere Batterie zum begrenzenden Faktor: 25,6V × 100Ah = ca. 2.560Wh Die beiden Batterien enthalten zusammen zwar mehr Nennenergie. Die 100Ah-Batterie erreicht jedoch normalerweise zuerst ihre obere oder untere Betriebsgrenze, sodass ein Teil der Kapazität der 200Ah-Batterie nicht genutzt werden kann. Durch beide Batterien fließt derselbe Strom Bei 50A Last fließen 50A durch beide Batterien. Für die 100Ah-Batterie entspricht das ungefähr 0,5C, für die 200Ah-Batterie nur etwa 0,25C. Die kleinere Batterie durchläuft ihren verfügbaren SOC-Bereich relativ zu ihrer Kapazität schneller und erreicht deshalb beim Entladen früher die Unterspannungsgrenze. Eine BMS-Abschaltung unterbricht den kompletten Strang Jede Lithiumbatterie besitzt ihr eigenes BMS. Schaltet eine Batterie wegen Unterspannung, Überspannung, Überstrom oder Temperatur ab, wird der komplette Strompfad der Reihenschaltung unterbrochen. Unterschiede bei Alter, Innenwiderstand, Temperatur, Zellzustand und bisheriger Nutzung können diese Abweichung mit der Zeit weiter verstärken. Bessere Lösungen für ein 24V-System Wenn für Wechselrichter, Boot, Solaranlage oder ein anderes System eine höhere Spannung benötigt wird, sind identische Batterien oder ein nativer 24V-LiFePO4-Akku einfacher zu betreiben. Konfiguration Nennspannung Kapazität Merkmal 2 × 12,8V 100Ah identisch 25,6V 100Ah Abgestimmtes Batterie-Paar 2 × 12,8V 200Ah identisch 25,6V 200Ah Mehr Kapazität 1 × 25,6V 100Ah 25,6V 100Ah Nur ein BMS 1 × 25,6V 200Ah 25,6V 200Ah Weniger Hochstromverbindungen Was passiert mit 100Ah und 200Ah in Parallelschaltung? Bei der Parallelschaltung bleibt die Nennspannung gleich und die Ah-Kapazität wird addiert. Das ist besonders relevant, wenn das vorhandene 12V-Bordnetz eines Wohnmobils, Campers oder Bootes beibehalten werden soll, aber eine längere Autarkie gewünscht ist. Aus 100Ah und 200Ah werden theoretisch 300Ah Bei zwei 12,8V-Batterien gilt: 100Ah + 200Ah = 300Ah 12,8V × 300Ah = 3.840Wh Die Batteriebank bleibt also bei 12,8V und besitzt theoretisch 300Ah beziehungsweise 3,84kWh Nennenergie. Wie viel davon tatsächlich genutzt werden kann, hängt unter anderem vom BMS, Batteriezustand, der Temperatur, Wechselrichterverlusten und der tatsächlichen Stromverteilung ab. Der Strom teilt sich nicht automatisch im Verhältnis 1:2 Eine 200Ah-Batterie liefert nicht automatisch exakt doppelt so viel Strom wie eine 100Ah-Batterie. Entscheidend sind unter anderem Innenwiderstand, SOC, Temperatur, BMS-Widerstand, Kabellänge, Kabelquerschnitt, Übergangswiderstände und Zustand der Batterie. Der Zweig mit dem niedrigeren Gesamtwiderstand kann zeitweise deutlich mehr Strom übernehmen als aufgrund der Ah-Werte erwartet. Was passiert, wenn eine Batterie abschaltet? Erreicht zum Beispiel die 100Ah-Batterie zuerst ihre Strom-, Spannungs- oder Temperaturgrenze, kann ihr BMS die Batterie vom System trennen. Die 200Ah-Batterie muss dann möglicherweise nahezu die gesamte Last allein übernehmen. Deshalb müssen BMS, Sicherung, Kabel und Anschlüsse jeder Batterie auch für solche Betriebszustände ausgelegt sein. Welche Voraussetzungen gelten für unterschiedliche Ah-Werte parallel? Gleiche Nennspannung: 12V- und 24V-Batterien niemals direkt parallel verbinden. Gleiche Zellchemie: LiFePO4 nicht direkt mit AGM- oder Nassbatterien mischen. Kompatible Ladeparameter: beide Batterien müssen mit derselben Ladeeinstellung funktionieren. Passende BMS-Grenzen: Lade-, Entlade- und Temperaturgrenzen müssen zum System passen. Ähnlicher Ladezustand: Spannung und SOC vor dem Verbinden möglichst angleichen. Ähnlicher Batteriezustand: eine stark gealterte Batterie nicht mit einer neuen kombinieren. Herstellerfreigabe: die geplante Verschaltung muss für die konkreten Batteriemodelle erlaubt sein. Die Herstellerangaben haben Vorrang vor allgemeinen Regeln zur Parallelschaltung. Bei manchen Batterieserien müssen Modell, Kapazität und Alter übereinstimmen. Ebenso können beheizte und unbeheizte Varianten trotz gleicher Nennspannung ausdrücklich von einer gemeinsamen Verschaltung ausgeschlossen sein. Warum müssen die Ladezustände vor dem Parallelschalten ähnlich sein? Wer zwei Batterien mit deutlich unterschiedlicher Spannung direkt parallel verbindet, kann einen hohen Ausgleichsstrom erzeugen. Dabei fließt Strom von der Batterie mit höherer Spannung in die Batterie mit niedrigerer Spannung. Die Ursache ist nicht der Unterschied zwischen 100Ah und 200Ah selbst, sondern die Spannungsdifferenz in Kombination mit dem sehr niedrigen Widerstand des Batteriepfades. Vor dem Verbinden sollten beide Batterien deshalb entsprechend den Herstellerangaben auf einen möglichst ähnlichen SOC und eine ähnliche Ruhespannung gebracht werden. Wie werden parallel geschaltete Batterien richtig verkabelt? Gleiche elektrische Wege schaffen Bei zwei Batterien kann eine diagonale Entnahme die Stromverteilung verbessern. Dabei wird der Haupt-Plusanschluss an einem Ende der Batteriebank und der Haupt-Minusanschluss am anderen Ende angeschlossen. Für größere Systeme sind Plus- und Minus-Sammelschienen sinnvoll. Die Leitungen von jeder Batterie zur Sammelschiene sollten möglichst ähnliche Länge und denselben Querschnitt besitzen. Kabelquerschnitt und Übergangswiderstand beachten Zu dünne Kabel, schlechte Crimpverbindungen, lose Pole oder ungeeignete Sicherungen erhöhen den Widerstand eines Zweiges. Dadurch übernimmt die andere Batterie mehr Strom. Gerade bei Wechselrichtern mit hoher Leistung sollte der Kabelquerschnitt anhand des maximalen DC-Stroms, der Leitungslänge und des zulässigen Spannungsfalls dimensioniert werden. Jeden Batteriezweig absichern Jeder Batteriezweig sollte eine zum Kabel und zur Batterie passende Überstromschutzeinrichtung besitzen. Sammelschienen, Hauptschalter und zentrale Sicherungen müssen für den maximal möglichen Gesamtstrom dimensioniert sein. Mehrere parallel geschaltete LiFePO4-Batterien können einen sehr hohen Kurzschlussstrom liefern. Der Schutz muss deshalb für die komplette Batteriebank ausgelegt werden. Wie stark belastet ein 230V-Wechselrichter eine 12V-Batteriebank? Auch wenn Haushaltsgeräte auf der Ausgangsseite mit 230V betrieben werden, kann auf der 12V-Batterieseite ein sehr hoher Strom entstehen. DC-Strom ≈ AC-Leistung ÷ (Batteriespannung × Wirkungsgrad) Bei 12,8V und einem angenommenen Wechselrichter-Wirkungsgrad von 90%: 2.000W ÷ (12,8V × 0,90) ≈ 174A 3.000W ÷ (12,8V × 0,90) ≈ 260A Bei solchen Strömen werden Unterschiede zwischen zwei Batterie-Zweigen deutlich relevanter. Trennt sich eine Batterie durch das BMS, kann die verbleibende Batterie plötzlich mit einem Strom belastet werden, den sie allein nicht dauerhaft liefern kann. Wie lange dauert das Laden einer 300Ah-Batteriebank? Eine größere Kapazität bedeutet nicht automatisch mehr Ladeleistung. Wenn Ladegerät oder Solaranlage unverändert bleiben, dauert das Nachladen entsprechend länger. Ungefähre Ladezeit = nachzuladende Ah ÷ Ladestrom Sollen beispielsweise 150Ah mit einem 30A-Ladegerät ersetzt werden, ergibt die einfache Rechnung mindestens etwa fünf Stunden. In der Praxis verlängern Ladeverluste und der Ladeverlauf gegen Ende des Zyklus diese Zeit. Bei vielen 12V-LiFePO4-Batterien liegt der Ladebereich ungefähr zwischen 14,2V und 14,6V. Maßgeblich ist jedoch immer die Spezifikation der verwendeten Batterie. Kann man zu einer vorhandenen 100Ah-Batterie eine 200Ah-Batterie hinzufügen? Technisch kann das in bestimmten Parallelsystemen möglich sein, sofern beide Batterien tatsächlich kompatibel sind. In der Praxis ist eine zweite Batterie, die hinsichtlich Modell, Kapazität, Alter und BMS möglichst genau zur vorhandenen Batterie passt, meist einfacher. Eine ältere 100Ah-Batterie mit höherem Innenwiderstand kann deutlich weniger Strom liefern oder aufnehmen als eine neue 200Ah-Batterie. Dadurch übernimmt die neue Batterie einen größeren Anteil der Arbeit. Wenn die vorhandene Batterie bereits deutlich gealtert ist oder der Hersteller keine Kombination unterschiedlicher Kapazitäten erlaubt, ist eine neue, abgestimmte Batteriebank meistens die sauberere Lösung. Eine einzelne 300Ah-Batterie als Alternative Wenn das eigentliche Ziel eine 12V-Batteriebank mit ungefähr 300Ah ist, lässt sich die unterschiedliche Stromaufteilung vollständig vermeiden, indem eine einzelne größere Batterie verwendet wird. Die Vatrer 12V 300Ah LiFePO4-Batterie mit Selbsterwärmung stellt 3,84kWh Nennenergie in einer Batterie bereit. Damit entfallen ein paralleler Batterie-Zweig und mehrere Hochstromverbindungen. Lade- und Entladeschutz werden innerhalb eines einzigen BMS verwaltet. Woran erkennt man eine unausgeglichene Batteriebank? Die Gesamtspannung allein sagt nur wenig darüber aus, ob zwei parallel geschaltete Batterien gleichmäßig arbeiten. Sinnvoll ist es, Strom, Spannung, SOC und Temperatur jeder Batterie einzeln zu kontrollieren. Typische Hinweise auf ein Problem sind ein deutlich schneller sinkender SOC einer Batterie, große Spannungsunterschiede unter Last, stark unterschiedliche Ladeströme, wiederholte BMS-Abschaltungen oder ungewöhnlich warme Kabelschuhe, Sicherungen und Anschlussstellen. Tritt dasselbe Muster wiederholt auf, sollten Leitungswiderstand, Anschlussqualität, Batteriezustand und BMS-Daten überprüft werden. Welche Lösung ist für 100Ah und 200Ah am sinnvollsten? Wenn eine höhere Systemspannung benötigt wird, sollten keine unterschiedlichen Kapazitäten in Reihe geschaltet werden. Identische Batterien oder ein fertiger Akku mit der benötigten Nennspannung vermeiden den 100Ah-Engpass innerhalb des Strangs. Für ein 24V-System kann eine Vatrer 24V 200Ah LiFePO4-Batterie die 25,6V-Batterieebene direkt bereitstellen, ohne eine 100Ah- und 200Ah-Batterie in Reihe kombinieren zu müssen. Wenn ein bestehendes 12V-System lediglich mehr Kapazität benötigt, ist eine Parallelschaltung grundsätzlich die passende Verschaltungsart. Unterschiedliche Ah-Werte sollten jedoch nur dann kombiniert werden, wenn Spannung, Zellchemie, SOC, Alter, Ladeparameter, BMS-Grenzen, Verkabelung und insbesondere die Herstellerfreigabe tatsächlich zusammenpassen.