Carthagoforum

Ich will mal einen ersten Überblick über die für das Reisemobil relevanten Akkutypen auf Lithiumbasis geben und kurz auf die Technologien und die Vor- und Nachteile eingehen.

Lithium-Polymer-Akkumulator (LiPoly oder LiPo)

LiPo’s sind eine Ausprägung der Lithium-Ionen Akkus. Die negative Elektrode ist aus Graphit, die positive aus Lithium-Metalloxid. Der Akku enthält keinen flüssigen Elektrolyten, sondern einen gelartigen Elektrolyten auf Polymerbasis (daher auch der Name). Wie auch die anderen Li Akkutypen sind LiPo’s sehr empfindlich gegen Tiefentladung und Überladung. Für’s Reisemobil auch wichtig: Dieser Akkutyp sollte bei Temperaturen unter 0 Grad Celsius nicht betrieben werden; es besteht ansonsten die Gefahr der Zerstörung der Zellen. Auch ein anderes thermisches Thema ist bei diesen Akkus problematisch: Sie können sich bei Überladung stark erhitzen und letztlich auch entzünden. Nicht zuletzt dadurch scheint die Verwendung von Polymer Akkus im Reisemobil eher wenig geeignet.

Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator (LiFePO4)

Auch hier handelt es sich um einen Lithium-Ionen Akku, bei dem die positive Elektrode aus Lithium-Eisenphosphat besteht. Die negative Elektrode ist auch hier aus Graphit. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium Ionen Akkus wird beim Betrieb von Lithium-Eisenphosphat Akkus kein Sauerstoff freigesetzt, was erheblich zur thermischen Sicherheit beiträgt. Eine Entzündung der Zellen durch Überladung ist bei diesem Akkutyp weit weniger wahrscheinlich. Auch LiFePO4 sind thermisch empfindlich und sollten nicht bei Temperaturen unter 0 Grad Celsius betrieben werden. Ebenso müssen sie gegen Tiefentladung und Überladung wirksam geschützt werden.

Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator mit Yttrium Dotierung (LiFeYPO4)

Anoden- und Kathodenmaterial dieses Akkutyps sind vergleichbar mit der LiFePO4 Technologie. Im Unterschied dazu wird die positive Elektrode zusätzlich mit Yttrium dotiert, wodurch weitere Verbesserungen im thermischen Bereich erreicht werden. Dieser Akkutyp ist im Hinblick auf Erhitzung noch sicherer als LiFePO4 Akkus und kann auch bei Temperaturen bis weit unter den Gefrierpunkt betrieben werden.

Batteriemanagement

Alle drei genannten Akkutypen haben gemeinsam, dass sie nur mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) betrieben werden können. Das BMS hat dabei mehrere Aufgaben:

Balancing

Auch bei sorgfältiger Selektierung der einzelnen Zellen die zu einem Akkupack zusammengeschaltet werden sollen, gibt es durch die Fertigungstoleranzen geringfügig unterschiedliche Kapazitätsunterschiede der Zellen. Diese Unterschiede führen über die Zeit zu einem Auseinanderdriften der Spannungen bei den Zellen und zur Gefahr der Überladung bzw. Tiefentladung einzelner Zellen und damit zu deren Zerstörung. Dem wird durch sogenannte Balancer entgegengewirkt, die im Bedarfsfall einenTeil des Ladestroms an einzelnen Zellen vorbeiführen.

OVP

Die "Over Voltage Protection" (OVP) ist eine wichtige Schutzfunktion, um einzelne Zellen vor Überladung - und damit vor deren Zerstörung - zu schützen. Dies wird entweder durch die komplette Abtrennung des Akkus bei Erreichen eines definierten Spannungswerts oder durch ein Abtrennen aller Ladeströme erreicht.

UVP

Die "Under Voltage Protection" (UVP) ist die Schutzschaltung, die einzelne Zellen vor Tiefentladung - und damit ebenfalls vor Zerstörung - bewahrt. Das Prinzip ist das gleiche wie bei OVP. Entweder der gesamte Akku oder sämtliche Verbraucher werden vom Akku bei Unterschreiten eines definierten Spannungswertes getrennt.

So weit dieser erste Überblick. Bleibt zu sagen, dass ich das Thema nur sehr rudimentär behandelt habe - es soll wirklich nur einem ersten Überblick für Einsteiger dienen. Ich habe viele Details und Aspekte gar nicht behandelt; auch ist die Aufzählung der verschiedenen Akkutechnologien bei weitem nicht vollzählig.

Hallo Heiko,

danke für deine Mühe. Ist sehr interessant.
Wenn ich das aber so übersichtlich lese (Problematiken waren mir teilweise bekannt) wundert mich nicht, das diese Technik nach wie vor nicht serienmäßig angeboten wird. Denn die Komplexität macht lässt die Vorteile im Schatten verschwinden.
Ich glaube nicht, das es am deutlich höherem Preis liegt. Es liegt wohl eher an der Unkalkulierbarkeit für die Hersteller von Wohnmobilen/ Yachten und Energiemanagmentsystemen, das diese Batterietechnik in diesen Bereichen nicht im breitem Stil angeboten wird.
Sprich es ist noch nicht im Topf wo es kocht.
Bleibt abzuwarten, ob die E-Mobilität dann die alten Blei-Akkus dann vom Markt fegt. Bisher sind diese aber einfacher zu händeln. Im Vergleich wie ein Kohleofen gegenüber einer Wärmepumpenheizung.

Daher werden viele so wie ich noch den Ballast der Blei Akkus bei deutlich geringerem Energievermögen mit rumschleppen. Denn Kosten, Haltbarkeit, Handling und Erneuerung sind bekannt.

Gruß Jörg

COJO hat geschrieben:Hallo Heiko,

danke für deine Mühe. Ist sehr interessant.
Wenn ich das aber so übersichtlich lese (Problematiken waren mir teilweise bekannt) wundert mich nicht, das diese Technik nach wie vor nicht serienmäßig angeboten wird. Denn die Komplexität macht lässt die Vorteile im Schatten verschwinden.
Ich glaube nicht, das es am deutlich höherem Preis liegt. Es liegt wohl eher an der Unkalkulierbarkeit für die Hersteller von Wohnmobilen/ Yachten und Energiemanagmentsystemen, das diese Batterietechnik in diesen Bereichen nicht im breitem Stil angeboten wird.
Sprich es ist noch nicht im Topf wo es kocht.
Bleibt abzuwarten, ob die E-Mobilität dann die alten Blei-Akkus dann vom Markt fegt. Bisher sind diese aber einfacher zu händeln. Im Vergleich wie ein Kohleofen gegenüber einer Wärmepumpenheizung.

Daher werden viele so wie ich noch den Ballast der Blei Akkus bei deutlich geringerem Energievermögen mit rumschleppen. Denn Kosten, Haltbarkeit, Handling und Erneuerung sind bekannt.

Gruß Jörg

Hallo Jörg, das hast du nicht unrecht! Was vor allem fehlt, sind Langzeiterfahrungen mit dieser noch recht jungen Technologie. Ich weiß von Pionieren, die im Wohnmobil seit fünf Jahren einen LiFeYPO4 Akku haben, diesen intensiv nutzen und keinerlei Ermüdungserscheinungen und auch keine UVP / OVP Abschaltungen haben. Aber was sind schon fünf Jahre wenn versprochen wird, dass so ein Akku locker 10 oder 15 Jahre problemlos arbeitet. Es ist wie bei jeder neuen Technologie. Trotzdem gibt es viele Leute die gerade beim Akku nach Alternativen suchen und den Schritt wagen möchten. Oder mit Deinen Worten: Wer heizt schon gerne mit einem Kohleofen

Hallo Heiko,

habe hier mal einen etwas älteren Artikel rausgesucht.
http://www.yacht.de/ausruestung/neue_au ... 76817.html

Da wird ja schon ein fertiges Konzept angeboten, was gerade bei Neufahrzeugen eine wesentliche Bereicherung wäre. Trotzdem findet sich kein Hersteller auch im Premiumsegment, der das zumindest standardisiert als Sonderausstattung anbietet. Der Versuch war mal 2014 da, aber nu ist er wieder raus aus den Listen.

Ich denke das eine allgemeine Problematik zu 12 Volt besteht. Um eine wesentliche Marktdurchdringung zu erreichen, müssten die Elektrik auf andere Spannungen ausgelegt werden. Optimal wären gleich hohe Spannungen wie im Haushalt und gleich Wechselstrom. Das hat viele Vorteile, und eigentlich nur einen aber mittlerweile gelösten Nachteil der Personensicherung.
Vorteile sind: dünnere Kabel bei höhere Leistungsfähigkeit, geringere Verluste und Verschleiß bei diesen und bei Geräten. Der Massenmarkt Haushaltgeräte könnte Produktion/Einbau von Zubehör verbilligen und die Qualität erhöhen und einiges mehr.

Die Automobilhersteller wollten vor 10 Jahren die Spannung auf über 40 Volt für Ihre Fahrzeuge auslegen. Aber was das bedeutet, ist eben vergleichbar mit dem "Kohleofen" aber noch schwieriger durchzusetzen, da gleichzeitig die komplette Zulieferindustrie mitziehen müsste.

Wie immer liegt es an der Trägheit der Masse!

Gruß Jörg

COJO hat geschrieben:Hallo Heiko,

habe hier mal einen etwas älteren Artikel rausgesucht.
http://www.yacht.de/ausruestung/neue_au ... 76817.html

Da wird ja schon ein fertiges Konzept angeboten, was gerade bei Neufahrzeugen eine wesentliche Bereicherung wäre. Trotzdem findet sich kein Hersteller auch im Premiumsegment, der das zumindest standardisiert als Sonderausstattung anbietet. Der Versuch war mal 2014 da, aber nu ist er wieder raus aus den Listen.

Hallo Jörg,
stimmt nicht ganz. Morelo bietet die Mastervolt LiFePO4 Lösung an und ich glaube auch Concorde. Und eigentlich sind 230 Volt Zubehör im Wohnmobil ja auch kein Problem. Dicke Kabel braucht es nur vom Akku zum Wechselrichter

Bei Concorde habe ich nichts in der Sonderausstattung gefunden.
Und das mit den 230 Volt Wechselstrom ist eben derzeit ein zweites System, was zusätzlich die Energiebilanz und auch die Gewichtsbilanz belastet.
Denn es müssen in jedem Wohnmobil, Wohnwagen und jeder Yacht 2 mal Kabel verlegt werden. Einmal für den "Landstrom" und einmal für den "Bordstrom".
Daneben sind die müssen die Kabel bei 12 Volt wesentlich dicker sein als für 230 Volt bei gleicher Leistung versteht sich. Das mit den Kabeln trifft natürlich auch auf die Wicklung in den E-Motoren und Magnetschalter zu. (e.. FH, Spiegel, Wasserpumpe, Wärmepumpe, Schließanlage, und andere Dinge)
Zurückzukommen auf die Lithium-Ionen Batterie wäre wohl ein höheres Energieniveau für diese besser als 12 Volt. Und warum dann nicht gleich 230 Volt.
Aber das ist wohl dann wieder das mit den alten Schuhen, man kauft sich neue Schnürsenkel obwohl die ausgelatscht sind.

Wenn erst mal eine höhere Spannung im Bordnetz Einzug hält, dann ist auch der Wechsel zu der neuen Batterie-Technik sehr angebracht und wahrscheinlich auch nötig. Bis dahin tut man sich eben bleischwer.

Gruß Jörg

Griesemer hat geschrieben:[
Hallo Jörg,
stimmt nicht ganz. Morelo bietet die Mastervolt LiFePO4 Lösung an und ich glaube auch Concorde. Und eigentlich sind 230 Volt Zubehör im Wohnmobil ja auch kein Problem. Dicke Kabel braucht es nur vom Akku zum Wechselrichter

habe mir eben mal auf der Hompage von Morelo das Konzept angesehen.
Naja, hautt einen nicht wirklich vom Hocker :shock:
70 % Gewichtsersparnis bei den Batterien ist schön , aber in dieser Klasse eigentlich sch...egal. :roll:
3 fache garantierte Lebensdauer, ist schön aber rechtfertigt noch nicht den Preis.
Was bleibt ist nur die Tatsache, das man die beste Technik hat, aber eigentlich im Nutzen kaum einen Unterschied hat/merkt.

Anders sieht es aus, wenn die Batterien vergleichbar im Preis und Leistung wie bei den Blei-Akkus sind. Das kann passieren, wenn die E-Mobilität weiter zunimmt.
Oder gleich ganz weg von der Extra Batterien-Technik, weil der Lieferwagen und Klein-LKW schon als Hybrid daherkommt.(dann ist auch der Punkt erreicht, wo man Strom nicht mehr pauschal bekommt )

Gruß Jörg

Hallo,

zum Thema höhere Spannungen in KFZ. Das Projekt >40V wurde vor allem von BMW vorangetrieben. Das dies fallen gelassen wurde, lag nicht an "der Trägheit der Masse", sondern an dem schnellen Verschleiß der mech. Schalter und Relais. Für die nicht elektrisch Bewanderten: Bei Wechselstrom geht die Spannung 100mal pro sec. durch Null. Dadurch löscht sich ein Funke, bei dem jedes mal auch Kontaktmaterial wandert, selbst. Bei Gleichstrom bleibt der Funke viel länger stehen, d.h. Kontaktmaterial wandert viel mehr, was die Kontakte zerstört. Je niedriger die Spannung ist, um so schneller verlöscht der Funke, d.h. die Kontakte halten länger.
Alles auf elektronische Schalter umzustellen, war jedoch zu teuer und hatte noch einige andere Nachteile, auf die ich hier aber nicht eingehen möchte.

Zu Thema Wechselstrom im Womo. Das kann doch jeder machen. Als ich mein Womo vor 20Jahren gekauft habe, habe ich als erstes noch in Ravensburg einen Wechselrichter gekauft und noch vor Ort eingebaut. Die Zusatzgeräte, allen voran der Fernseher, waren und sind auch noch teilweise erheblich teurer als 220-240V Geräte. Was Carthago original eingebaut hat (Licht, Heizung, Pumpe) laufen natürlich noch auf 12V, alles was ich an sonstigen Geräte betreibe (Fernseher, Notebook, diverse Netzgeräte, Kühlschrank wenn genug Solarenergie da ist) wird über Wechselstrom betrieben. Ich schalte den WR bei der ersten Fahrt im Jahr ein und bei der letzten Fahrt vor der Winterpause wieder aus. Die Verluste sind doch weit geringer als die täglichen Schwankungen im Solarertrag.

LiFeYPO4: Die Technik begeistert mich. Die Vorteile liegen klar auf der Hand. Hohe Kapazitätsausbeute, hohe Stromentnahme möglich, gute Zyklenfestigkeit und das bei einem vergleichbar geringen Gewicht.
Der Nachteil liegt jedoch ebenso klar auf der Hand. Der Preis bzw. die Wirtschaftlichkeit.
Nicht jeder ist in der Lage oder Willens mal so eben ca. 1.700€ - 3.500€ auf den Tisch zu legen. Wer weder Gewichtsprobleme noch Verbraucher mit hohem Strombedarf (Klima, Kaffeemaschine, leistungsstarken Fön) im Womo betreibt, kommt mir Bleiakku´s noch gut zurecht. Natürlich muss man sich Gedanken über seinen Bedarf (Bedarfsstruktur) machen.
Man hat die Auswahl von Nassbatterien, Vliesbatterien, Gelbatterien bis hin zu Solarblockbatterien. Generell kann man sagen, je höher der Strombedarf desto niedriger die Zyklenzahl. Das gilt sowohl für den Batterietyp wie auch für das Nutzungsverhalten. Mit steigender Zyklenzahl steigt auch der Preis. Nicht jeder fährt sein Womo wie ich jetzt schon 20 Jahre. Ich bin über Nassbatterien (von Carthago eingebaut) über Vliesbatterien jetzt bei Solarblockbatterien gelandet. Die erste Solarblockbatterie wurde 10 Jahre alt, dann habe ich sie aus Versehen durch Tiefentladung zerstört. Ich hatte vor dem Winter vergessen die Verbraucher und den WR auszuschalten. Da in dem Jahr bei uns im Januar nur 1 Sonnenstunde zu verzeichnen war, reichte die Solaranlage nicht, wie all die Jahre davor und danach, die Batterie zu laden.
Die jetzige Solarblockbatterie (185 Ah) hat 6 Jahre "auf dem Buckel" und zeigt noch keine fühlbaren Schwächen. Sie wird fast ausschließlich über Solar geladen (in 6 Jahren einmal mit dem Netzgerät im Winter geladen, die"fehlenden Vollladungen" über mind. 12 Stunden scheint sie nicht zu vermissen). Sie kostet zur Zeit knapp 500€ und ist mit 1200 Zyklen angegeben. (Hohe Ströme mag sie nicht, brauche ich jedoch auch nicht). Bei nur 30% Entladetiefe soll sie bereits 4000 Zyklen können und 9-12 Jahre halten, was ich jedoch nicht mehr sehen kann, im Juni kommt das neue Womo. Selbst wenn man die 3mal auswechseln würde, spart man gegenüber einer 100Ah LiFeYPO4 noch. Und wer fährt sein Womo schon so lange? Wer höhere Ströme braucht kann zu Nass- oder Vliesbatterien greifen, sie halten zwar nicht so lange, sind dafür aber auch preiswerter. Ich habe jedenfalls nach 20 Jahren noch nicht soviel ausgegeben wie eine 100Ah LiFeYPO4 kosten würde.

Fazit für mich: Ich werde erst mal mit den beiden verbauten Exide ES900 fahren und hoffen, dass wenn diese auszuwechseln sind, die LiFeYPO4-Technik so weit ist, dass sie auch preislich interessant ist. Den Solarregler und das Netzgerät lege ich jedenfalls schon mal auch für LiFeYPO4-Technik aus.

Gruß Gerald

Moin Gerald.

Ein sehr schöner Beitrag, der sich bezüglich LiFeYPo in etwa mit meinen Überlegungen deckt. Auch ich werde erstmal die Serienmäßig verbauten Exide Gelbatterien "verbrauchen" und dann sehen, wie sich der Markt und Technologie entwickelt hat. Falls ich jetzt gezwungen wäre, neue Batterien zu kaufen, würde ich Bleikristallbatterien wählen.

Zum Thema Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer von LiFeYPo ist in der aktuellen "Reisemobilist" http://www.reisemobilist.com/ ein guter Beitrag.

Viele Grüße,
Andreas

Hallo zusammen,
sehe ich auch so. Es gibt nicht DIE richtige Lösung. Welche Akkutechnologie im Wohnmobil die passende ist, ist eine individuelle und rationale Frage. Ich erlebe in Diskussionen immer wieder, dass die Akkukapazität ein allgegenwärtiges Thema ist. 2-3T€ für eine Fernsehantenne ist für viele überhaupt kein Problem. Einen ähnlichen Betrag in die Stromversorgung zu investieren könne sich die meißten aber nicht vorstellen. We gesagt, das muss jeder für sich auch an seiner Nutzungssituation entscheiden. Und wenn Blei, dann ist m.E. Bleikristall die derzeit innovativste Lösung. Da bin ich bei Andreas.