Blei-Säure- oder Lithium-Batterien: Welche eignen sich am besten für Solarenergie?

Vergleich von Blei-Säure- und Lithium-Batterien

Blei-Säure-Batterien kosten im Vorfeld weniger, haben aber eine kürzere Lebensdauer und erfordern regelmäßige Wartung, damit sie ordnungsgemäß funktionieren. Lithiumbatterien sind von vornherein viel teurer, aber sie sind wartungsfrei und haben entsprechend ihrem höheren Preis eine längere Lebensdauer. 

Konkret werden wir uns mit Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien befassen – den beiden wichtigsten Batterietypen, die für Solarenergie verwendet werden. Hier ist die Zusammenfassung:

Bleisäure ist eine bewährte Technologie, die weniger kostet, aber regelmäßige Wartung erfordert und nicht so lange hält.

Lithium ist eine Premium-Batterietechnologie mit längerer Lebensdauer und höherer Effizienz, aber Sie zahlen mehr Geld für die Leistungssteigerung.

Lassen Sie uns die Vor- und Nachteile der einzelnen Optionen genauer durchgehen und erklären, warum Sie für Ihr System möglicherweise die eine der anderen vorziehen.

Blei-Säure- vs. Lithium-Solarbatterien: Die Grundlagen

Wenn Sie eine Solaranlage bauen , haben Sie im Wesentlichen drei Batterieoptionen:

Geflutete Bleisäure (FLA)

Das Besondere an FLA-Batterien ist, dass die Platten in Wasser getaucht sind. Diese müssen regelmäßig überprüft und alle 1–3 Monate nachgefüllt werden, damit sie ordnungsgemäß funktionieren.

Ein Versäumnis bei der Wartung kann die Lebensdauer der Batterien verkürzen und zum Erlöschen der Garantie führen. FLA-Batterien müssen außerdem in einem belüfteten Gehäuse installiert werden, damit Batteriegase entweichen können.

Versiegelte Bleisäure (SLA)

SLA-Batterien gibt es in zwei Typen: AGM (Absorbent Glass Mat) und Gel, die viele ähnliche Eigenschaften haben. Sie erfordern wenig bis gar keine Wartung und sind auslaufsicher.

Der Hauptunterschied zwischen AGM- und Gel-Batterien besteht darin, dass Gel-Batterien tendenziell niedrigere Laderaten und eine geringere Leistung haben. Gel-Batterien können im Allgemeinen nicht so viel Ladestrom verarbeiten, was bedeutet, dass sie länger zum Aufladen brauchen und weniger Leistung abgeben.

Lithium

Die beste Lithiumbatteriechemie für Solaranwendungen ist Lithiumeisenphosphat, kurzgeschlossen mit LiFePO4- oder LFP-Batterien . Diese neue Technologie hält länger und kann tiefere Zyklen durchlaufen. Im Gegensatz zu Blei-Säure-Batterien erfordern sie außerdem keine Wartung oder Entlüftung.

Lithiumbatterien sind zwar im Vorfeld teurer, aber die höhere Effizienz bedeutet, dass Sie über die Lebensdauer der Batterie potenziell weniger pro Kilowattstunde Kapazität ausgeben können.

5 Hauptunterschiede zwischen Blei-Säure- und Lithium-Batterien

1. Lebenszyklus

Wenn Sie einen Akku entladen (damit Ihre Geräte mit Strom versorgen) und ihn anschließend mit Ihren Panels wieder aufladen, wird dies als ein Ladezyklus bezeichnet. Wir messen die Lebensdauer von Batterien nicht in Jahren, sondern vielmehr daran, wie viele Zyklen sie überstehen, bevor sie leer sind.

Stellen Sie sich das so vor, als würden Sie die Kilometerzahl eines Autos berechnen. Wenn Sie den Zustand eines Gebrauchtwagens beurteilen, ist der Kilometerstand viel wichtiger als das Baujahr.

Das Gleiche gilt für Batterien und die Häufigkeit, mit der sie Zyklen durchlaufen haben. Eine versiegelte Blei-Säure-Batterie in einem Ferienhaus kann in vier Jahren 100 Zyklen durchlaufen, wohingegen dieselbe Batterie in einem Vollzeitwohnsitz mehr als 300 Zyklen in einem Jahr durchlaufen kann. Derjenige, der 100 Zyklen durchlaufen hat, ist in einem viel besseren Zustand.

Die Lebensdauer hängt auch von der Entladetiefe ab (wie viel Kapazität Sie verbrauchen, bevor Sie eine Batterie wieder aufladen) . Tiefere Entladungen belasten die Batterie stärker, was ihre Lebensdauer verkürzt.

2. Entladungstiefe

Die Entladetiefe gibt an, wie viel Gesamtkapazität verbraucht wird, bevor der Akku wieder aufgeladen wird. Wenn Sie beispielsweise ein Viertel der Kapazität Ihres Akkus verbrauchen, beträgt die Entladetiefe 25 %.

Akkus entladen sich nicht vollständig, wenn Sie sie verwenden. Stattdessen gibt es eine empfohlene Entladetiefe: Wie viel kann verbraucht werden, bevor sie wieder aufgefüllt werden sollte.

Blei-Säure-Batterien sollten nur bis zu einer Entladungstiefe von 50 % betrieben werden. Über diesen Punkt hinaus besteht die Gefahr, dass sich dies negativ auf ihre Lebensdauer auswirkt.

Im Gegensatz dazu vertragen Lithiumbatterien Tiefentladungen von 80 % und mehr. Das bedeutet im Wesentlichen, dass sie über eine höhere nutzbare Kapazität verfügen.

3. Effizienz

Lithiumbatterien sind effizienter. Dadurch wird mehr von Ihrem Solarstrom gespeichert und genutzt.

Beispielsweise haben Blei-Säure-Batterien je nach Modell und Zustand nur einen Wirkungsgrad von 80–85 %. Das heißt, wenn 1.000 Watt Solarenergie in die Batterien gelangen, stehen nach dem Lade- und Entladevorgang nur noch 800-850 Watt zur Verfügung.

Lithiumbatterien haben einen Wirkungsgrad von über 95 %. Im gleichen Beispiel stünden über 950 Watt Leistung zur Verfügung.

Höhere Effizienz bedeutet, dass Ihre Batterien schneller aufgeladen werden. Abhängig von der Konfiguration Ihres Systems könnte dies auch bedeuten, dass Sie weniger Solarmodule, weniger Batteriekapazität und einen kleineren Notstromgenerator kaufen müssen.

4. Gebührensatz

Mit einer höheren Effizienz geht auch eine schnellere Ladegeschwindigkeit von Lithiumbatterien einher. Sie vertragen eine höhere Stromstärke des Ladegeräts und können daher viel schneller wieder aufgefüllt werden als Bleisäure.

Wir geben die Laderate als Bruchzahl an, z. B. C/5, wobei C = die Kapazität der Batterie in Amperestunden (Ah). Eine 430-Ah-Batterie, die mit einer Rate von C/5 geladen wird, würde also 86 Ladeampere (430/5) erhalten.

Blei-Säure-Batterien können nur begrenzt viel Ladestrom verarbeiten, vor allem weil sie überhitzen, wenn Sie sie zu schnell aufladen. Darüber hinaus wird die Ladegeschwindigkeit deutlich langsamer, wenn Sie sich der vollen Kapazität nähern.

Blei-Säure-Batterien können während der Ladephase etwa C/5 aufladen (bis zu 85 % Kapazität). Danach verlangsamt das Batterieladegerät automatisch die Geschwindigkeit, um die Batterien aufzuladen. Das bedeutet, dass das Laden von Blei-Säure-Batterien länger dauert, in manchen Fällen mehr als doppelt so lange wie bei einer Lithium-Alternative.

5. Energiedichte

Die im obigen Vergleich vorgestellten Blei-Säure-Batterien wiegen beide etwa 125 Pfund. Die Lithiumbatterie bringt 192 Pfund auf die Waage.

Die meisten Installateure kommen mit dem zusätzlichen Gewicht zurecht, aber für Heimwerker könnte die Installation der Lithiumbatterien schwieriger sein. Es ist ratsam, beim Anheben und Anbringen etwas Hilfe in Anspruch zu nehmen.

Dies bringt jedoch einen Nachteil mit sich: Die Energiedichte von Lithium-Batterien ist viel höher als die von Blei-Säure-Batterien, was bedeutet, dass sie mehr Speicherkapazität auf weniger Raum bieten.

Wie Sie im Beispiel sehen können, sind zwei Lithiumbatterien erforderlich, um ein 5,13-kW-System mit Strom zu versorgen, für die gleiche Aufgabe wären jedoch acht Blei-Säure-Batterien erforderlich. Berücksichtigt man die Größe der gesamten Batteriebank, wiegt Lithium weniger als halb so viel.

Dies kann ein echter Vorteil sein, wenn Sie bei der Montage Ihrer Batteriebank kreativ werden müssen. Wenn Sie ein Gehäuse an die Wand hängen oder es in einem Schrank verstecken, hilft die verbesserte Energiedichte Ihrer Lithiumbatteriebank, in engere Räume zu passen.

Lithium vs. Bleisäure: Wofür sollten Sie sich entscheiden?

Lithium und Blei verlieren im Laufe der Nutzungsdauer an vergleichbaren Preisen, Lithium ist jedoch im Vorfeld eine viel höhere Investition. Wir würden es nicht empfehlen, es sei denn, Sie verwenden Ihr System täglich.

Hier sind die Batterietypen, die wir für verschiedene Anwendungen empfehlen würden:

Vollzeit-Off-Grid-Residenz

Überflutete Blei-Säure oder Lithium.

Wenn Sie Vollzeit vom Stromnetz leben, ist FLA die beste Wahl (wenn Ihnen regelmäßige Wartung nichts ausmacht) oder die Premium-Lithium-Option für starke Beanspruchung.

Off-Grid-Hütte / Ferienhaus

Versiegelte Bleisäure.

Wenn Sie so etwas wie eine Jagdhütte oder ein Ferienhaus besitzen, werden Sie nur ein paar Mal im Jahr dort sein. Das bedeutet, dass Sie den Wartungsaufwand für FLA-Batterien nicht einhalten können.

Geben Sie stattdessen etwas mehr für SLA aus. Sie sind wartungsfrei und gehen daher nicht kaputt, wenn sie mehrere Monate lang nicht genutzt werden.

Batterie-Backup-System

Versiegelte Bleisäure.

Nehmen wir an, Sie bauen ein System mit Batterie-Backup für Notstromausfälle auf. Idealerweise verwenden Sie diese Batterien nur einmal im Jahr (ein paar Mal, wenn Sie in einer Gegend mit einem unzuverlässigen Stromnetz leben). Sie werden nicht genug Nutzen sehen, um in Lithium zu investieren, und Sie möchten die FLA-Batterien, die Sie einmal im Jahr verwenden, nicht warten.

Entscheiden Sie sich für SLA, das wiederum keine Wartung erfordert.

Industrielle Fernnutzung

Versiegelte Blei-Säure- oder Lithiumbatterie.

Der Entscheidungsprozess ist hier im Großen und Ganzen derselbe. Lithium könnte sich lohnen, um einen stark beanspruchten Industriestandort mit Strom zu versorgen. Wenn Sie grundlegende Überwachungsgeräte an einem entfernten Außenposten mit Strom versorgen, erledigt SLA die Arbeit kostengünstiger und Sie müssen sich trotzdem keine Gedanken über Wartungsbesuche machen.