Batteriekapazität-Rechner

So funktioniert der Batteriekapazität-Rechner

Der Batteriekapazität-Rechner beantwortet die Frage "wie viel Ah brauche ich": Sie geben die Leistung aller Verbraucher in Watt, die Betriebsdauer in Stunden, die Systemspannung und den Batterietyp mit seiner Entladetiefe ein, und der Rechner liefert den Energiebedarf in Wattstunden, die Bruttokapazität der Batterie mit Entladetiefe und 10 Prozent Wandlerverlust, die nötigen Amperestunden bei 12, 24 und 48 Volt, den Ladestrom, der die Batterie in 10 Stunden füllt, und die Solarleistung, die den Tagesverbrauch bei 5 Sonnenstunden nachlädt. Für Camper, Wohnmobil, Boot, Gartenhaus, Balkonkraftwerk-Speicher und Notstrom.

Merksatz: Watt mal Stunden sind Wattstunden, geteilt durch die Entladetiefe und den Wirkungsgrad die Bruttokapazität, geteilt durch die Spannung die Amperestunden, und Blei darf nur zur Hälfte leer, LiFePO4 zu 80 bis 90 Prozent. Die Eselsbrücke: Blei doppelt, Lithium knapp, und zehn Prozent frisst der Wechselrichter.

Drei Beispiele:

• Gartenhaus, 60 W über 8 Stunden, 12 V, Bleiakku mit 50 % Entladetiefe: 480 Wh Bedarf, 1.067 Wh brutto, 89 Ah bei 12 V, 44 bei 24 V; Ladestrom 8,9 A, Solar 128 Wp.
• Camper, 150 W über 24 Stunden, 24 V, LiFePO4 mit 80 %: 3.600 Wh, 5.000 Wh brutto, 208 Ah bei 24 V, 417 bei 12 V, 104 bei 48 V; Solar 960 Wp.
• Notstrom, 300 W über 10 Stunden, 12 V, LiFePO4 mit 90 %: 3.000 Wh, 3.704 Wh brutto, 309 Ah, Ladestrom 30,9 A, Solar 800 Wp.

Formeln: Wh = W × h, Brutto-Wh = Wh / Entladetiefe / 0,9, Ah = Brutto-Wh / V, Solar-Wp = Wh / 5 h / 0,75. Wie lange eine vorhandene Batterie für einen Verbraucher reicht, rechnet umgekehrt der Akku-Laufzeit-Rechner, und welcher Speicher zur Solaranlage am Haus passt, der Solarspeicher-Rechner.

Wissenswertes zum Thema

Verbrauch ermitteln: Die Liste, die vor dem Kauf steht

Alles beginnt mit der Verbraucherliste, Gerät, Watt, Stunden je Tag, und die Wattstunden je Tag sind die Summe der Produkte: Im Camper sind das die Kompressorkühlbox mit 45 Watt, die ein Drittel der Zeit läuft, 360 Wattstunden, LED-Licht 10 Watt für 5 Stunden, 50, Wasserpumpe 50 Watt für eine halbe Stunde, 25, Laptop und Handys 60 Watt für 4 Stunden, 240, Standheizungsgebläse 30 Watt für 8 Stunden, 240, Wechselrichter-Leerlauf 10 Watt für 10 Stunden, 100, zusammen rund 1.000 Wattstunden, und der Rechner nimmt dafür die mittlere Leistung über die Laufzeit, 42 Watt über 24 Stunden oder 150 Watt über 7. Die Kühlbox ist in fast jedem Camper der größte Posten, bei Hitze läuft sie länger, und Geräte mit Heizwendel, Wasserkocher mit 2.000 Watt, Föhn, Kaffeemaschine, sprengen jede Batterie, 2.000 Watt für 5 Minuten sind 167 Wattstunden, zehnmal am Tag ist die Batterie leer; die gehören an den Landstrom oder ans Gas. Beim Notstrom zu Hause steht der Kühlschrank mit 100 bis 150 Wattstunden je Tag ganz oben, dann Router, Licht, Heizungssteuerung, zusammen 300 bis 500 Wattstunden am Tag, so dass eine Nacht mit 300 Watt mittlerer Last, wie im Beispiel, schon ein großzügiges Szenario ist. Die Startbatterie des Autos ist keine Versorgungsbatterie, sie liefert kurz viel Strom und verträgt keine tiefe Entladung. Was jedes Gerät zieht, misst ein Steckdosen- oder USB-Messgerät, und die Laufzeit eines einzelnen Geräts an einer vorhandenen Batterie rechnet der Akku-Laufzeit-Rechner.

Blei oder LiFePO4: Entladetiefe, Zyklen, Gewicht, Preis

Die Nennkapazität auf der Batterie ist nicht die nutzbare: Blei- und AGM-Batterien dürfen regelmäßig nur zu 50 Prozent entladen werden, sonst sinkt die Lebensdauer von 500 auf 200 Zyklen, Gel-Batterien zu 60, und Lithium-Eisenphosphat, LiFePO4, zu 80 bis 90 Prozent bei 3.000 bis 6.000 Zyklen; deshalb braucht das Gartenhaus mit 480 Wattstunden eine 89-Ah-Bleibatterie, aber nur eine 49-Ah-Lithiumbatterie bei 90 Prozent, und das ist der Grund, warum die 100-Ah-LiFePO4 die 200-Ah-Bleibatterie ersetzt. Die 10 Prozent Wandlerverlust des Rechners gelten für den Wechselrichter von 12 auf 230 Volt und den Ladeweg; wer nur 12-Volt-Geräte betreibt, kann sie weglassen, dann reichen 80 statt 89 Ah. Gewicht: 100 Ah Blei wiegen 25 bis 30 Kilogramm, 100 Ah LiFePO4 10 bis 13, bei doppelter nutzbarer Energie, und im Camper zählt jedes Kilo für die Zuladung. Preis: Blei 150 bis 250 Euro je 100 Ah, AGM 200 bis 300, LiFePO4 2025 noch 250 bis 500, und über die Zyklen gerechnet ist Lithium seit 2022 billiger, 5 Cent je gespeicherter Kilowattstunde gegen 20 bei Blei. Kälte: Blei verliert bei null Grad ein Viertel der Kapazität, LiFePO4 darf unter null nicht geladen werden, braucht also eine Heizung oder ein Batteriemanagementsystem, das das Laden sperrt. Spannung: 12 Volt für kleine Anlagen bis 1.500 Watt, 24 Volt ab 1.500 bis 3.000, 48 Volt darüber, weil der Strom bei gleicher Leistung mit der Spannung sinkt, 3.000 Watt sind bei 12 Volt 250 Ampere, bei 48 nur 62, und dicke Kabel kosten Geld und Spannung; der Rechner zeigt die Amperestunden für alle drei. Für Hausspeicher mit 48 Volt und Kilowattstunden gilt dieselbe Rechnung, der Solarspeicher-Rechner macht sie für Dach und Nacht.

Laden: Lichtmaschine, Landstrom, Solar

Die Batterie muss wieder voll werden, und der Rechner gibt dafür zwei Zahlen: den Ladestrom, der die Batterie in 10 Stunden füllt, 8,9 Ampere für 89 Ah, und die Solarleistung, die den Tagesverbrauch bei 5 Sonnenstunden nachlädt, mit 75 Prozent Systemwirkungsgrad für Laderegler, Kabel und Verschmutzung, 128 Wp für 480 Wattstunden, 960 Wp für den 3.600-Wh-Camper; 5 Sonnenstunden sind ein Sommertag in Deutschland, im Winter sind es 1 bis 2, und dann braucht die Anlage das Drei- bis Fünffache oder eine zweite Quelle. Die Lichtmaschine lädt über einen Ladebooster mit 30 bis 50 Ampere, eine Stunde Fahrt bringt 30 bis 50 Ah, und ohne Booster bei Euro-6-Fahrzeugen mit intelligenter Lichtmaschine fast nichts. Landstrom lädt über ein Ladegerät mit 10 bis 30 Ampere, Blei mit der IUoU-Kennlinie in 8 bis 12 Stunden, LiFePO4 mit 0,5 C in 2 Stunden, 50 Ampere für 100 Ah. Die Faustregel für Blei: Ladestrom ein Zehntel der Kapazität, C/10, für Lithium bis 1 C. Beim Notstrom zu Hause lädt die Batterie am Netz, solange es da ist, und die Frage ist nur, wie viele Tage sie überbrücken soll, zwei Nächte mit 3.000 Wattstunden sind 6 Kilowattstunden, eine Hausspeichergröße. Wer das Balkonkraftwerk mit Speicher kombiniert, rechnet mit 800 Watt Einspeisegrenze und 2 bis 3 Kilowattstunden Speicher, und der Balkonkraftwerk-Rechner zeigt, wie viel davon im Haus bleibt. Für die Modulfläche der 960 Wp, rund 5 Quadratmeter, rechnet der PV-Rechner den Ertrag nach Ausrichtung.

Ein Stück Geschichte: Vom Planté-Akku zur Lithium-Eisenphosphat-Zelle

Gaston Planté baute 1859 den ersten Bleiakkumulator aus zwei Bleiplatten in Schwefelsäure, Camille Faure machte ihn 1881 mit Bleipaste industriell herstellbar, und seit 1912, als Cadillac den elektrischen Anlasser einführte, steckt er in jedem Auto; die Versorgungsbatterie im Wohnmobil ist technisch dieselbe Blei-Säure-Batterie, nur mit dickeren Platten für die Zyklenfestigkeit, und die AGM-Batterie mit Glasvlies kam 1972 für die Luftfahrt und in den 1990ern in die Camper. Die Amperestunde als Maß stammt aus dem 19. Jahrhundert, als Batterien nach Strom mal Zeit verkauft wurden, und sie überlebte, obwohl die Wattstunde die ehrlichere Angabe ist, weil die Spannung je Technologie verschieden ist. John Goodenough, der 1980 die Lithium-Kobaltoxid-Kathode gefunden hatte, entdeckte 1996 mit Akshaya Padhi an der University of Texas das Lithium-Eisenphosphat, LiFePO4, billiger, sicherer und zyklenfester als Kobalt, bei etwas geringerer Energiedichte, und ab 2010 wurde es die Chemie für stationäre Speicher, chinesische Elektrobusse und ab 2020 für Camper und Boote, als die Preise unter 500 Euro je Kilowattstunde fielen. Die Entladetiefe als Planungsgröße kam mit den Solaranlagen in den 1980er Jahren, als Inselanlagen in Entwicklungsländern an zu tief entladenen Bleibatterien scheiterten und die Regel "nie unter 50 Prozent" entstand. Die Hausspeicher begannen 2013 mit der ersten KfW-Förderung, und 2025 stehen in Deutschland über zwei Millionen davon, fast alle LiFePO4. Der Rechner rechnet, was Planté in Schwefelsäure begann, in Amperestunden für den Camper.

Praktische Tipps

Schreiben Sie jeden Verbraucher mit Watt und Stunden auf, bevor Sie rechnen. Nehmen Sie für Blei 50 Prozent Entladetiefe, für LiFePO4 80 bis 90. Lassen Sie die 10 Prozent Wandlerverlust nur weg, wenn alles mit 12 Volt läuft. Planen Sie die Ladung mit, Solar, Lichtmaschine oder Landstrom müssen den Tagesverbrauch zurückbringen. Wählen Sie 24 oder 48 Volt ab 1.500 Watt Wechselrichter. Heizen Sie LiFePO4 oder sperren Sie das Laden unter null Grad. Rechnen Sie den Winter mit 1 bis 2 Sonnenstunden. Und lassen Sie Heizgeräte an Gas oder Landstrom. Die Laufzeit der gekauften Batterie an einem einzelnen Verbraucher prüft der Akku-Laufzeit-Rechner.