Batterie – LARVAN

Schon in einer frühen Phase des Projektes habe ich mir Gedanken über die Grösse der Versorger-Batterie gemacht.

12 Volt oder 24 Volt?
Reichen 2500Wh?
Ist Lithium (Lithium-Eisenphosphat bzw. LiFePO4) die richtige Wahl?

Um die für uns richtigen Entscheidungen zu treffen, müssen erst mal die Anforderungen festgelegt werden. Rechnen wir mal mit folgendem Fallbeispiel:

3 Tage autark stehen
Auch bei schlechterem Wetter und kurzen Tagen mal unterwegs sein.
Dabei täglich 3x Kaffee und 1x einen Topf Teigwaren für 2 Personen kochen.
Dabei ständig die Standheizung, Lüftung und Kühlschrank im Betrieb haben.
Gutes Licht während 6 Stunden am Tag.
Ab und zu ein Smartphone laden.

Passend zu dem Fallbeispiel habe ich eine Tabellenkalkulation erstellt, in welcher…

die Anzahl Tage, die wir autark sein wollen, variiert werden kann.
Kaffeekochen¹ oder Teigwarenkochen² abgeschaltet werden kann.
ein 100, 200 oder 400W Solarpanel hinzugeschaltet werden kann.
zwei verschiedene Grössen eines Brennstoffzellengenerators hinzugeschaltet werden kann.
der Motor für kurze Zeit laufen gelassen werden kann, um die Batterie zu laden.³
die übriggebliebene Batterie-Ladung in % für 3 verschieden Batteriegrössen errechnet wird.

Beim Herumspielen mit dieser Tabelle sind ein paar Erkenntnisse entstanden wie zum Beispiel:

Wenn man nur wenige Tage autark sein will, macht eine grosse Batterie viel Sinn, die Energie-Quellen hingegen sind nebensächlich.
Bei regnerischem Wetter im Spätherbst (=Sonne scheint flach rein, kurze Tageslichtphase, kein direktes Sonnenlicht) bringen 200W Solarpanel fast nichts. Es müssten schon 400W oder mehr sein.
Der Faktor ‚Zeit‘ hat grossen Einfluss auf den Füllstand der Batterie:
- Zum Beispiel hilft ein Brennstoffzellengenerator, welcher ‚nur‘ 3A Ladestrom liefert, dies aber 24/7 macht, viel.
- Die LED-Streifen, welche ich als Hauptlichtquelle geplant habe, werden zum Hauptstromverbraucher, weil sie eben lange eingeschaltet sind.
- Die Induktionskochplatte, welche via Wechselrichter bis zu 120A von der Batterie zieht, fällt gar nicht so ins Gewicht wie befürchtet, weil die Kochzeit kurz ist.

Die beiden Diagramme zeigen mögliche Verbraucher und Quellen. Man sieht gut, dass das Licht ein ’schlimmer‘ Verbraucher ist. Man sieht auch gut, dass der Brennstoffzellengenerator recht viel zur Energiegewinnung beiträgt.

Es heisst ja: Traue keinem Diagramm, welches Du nicht selber manipuliert hast. Das gilt natürlich auch hier 😀:

Das Licht ist zwar die grösste Fläche im Diagramm. Würde man aber Kaffee und Pasta zusammen als Kochen darstellen, wäre der Verbraucher ‚Licht‘ etwa gleich gross wie der Verbraucher ‚Kochen‘.
Die Solarpanel (PV) schneiden nur deshalb so schlecht ab, weil hier mit Worst Case Szenarien gerechnet wird. Würde die Berechnung für einen Tag mit bedecktem Himmel im Sommer gemacht (mehr Sonnenzeit, steilerer Winkel der Sonneneinstrahlung), würde der Brennstoffzellengenerator nicht so gut abschneiden.

Fazit meiner Spielereien mit der Tabellenkalkulation: Bei den oben aufgezählten Verbrauchern und wenn nur der Brennstoffzellengenerator als Energiequelle aktiv ist, würde die Batterie nach 3 Tagen folgenden Zustand haben:

Batteriegrösse	Ladezustand der Batterie nach 3 Tagen
210 Ah @ 12V = 2520Wh	87.4% ⇨ fast leer!
300 Ah @ 12V = 3600Wh	61.2% ⇨ ist ok…
370 Ah @ 12V = 4440Wh	49.6% ⇨ toll, erst die Hälfte gebraucht

Um Missverständnissen vorzukommen: Natürlich würde ich NIE aufs Kaffeekochen verzichten, nur weil dies in der Tabellenkalkulation abschaltbar ist. Zur Sicherheit wird selbstverständlich immer ein mobiler Gaskocher bereit stehen. ↩︎
Beim Berechnen der Leistung zum Kochen habe ich einen Wirkungsgrad von 80% eingerechnet. Nur schon der Wechselrichter hat ein Wirkungsgrad um die 90%. ↩︎
Das Laufenlassen des Motors, um die Batterie zu Laden, ist natürlich Unsinn und sollte nur eine Notlösung sein. Trotzdem ist es interessant, dass man den Motor recht lang laufen lassen muss, damit es etwas bringt. ↩︎