Batterieladetechnik

Batterieladetechnik für Boote

- So erhalten Sie die Leistungsfähigkeit Ihrer Batterien -

Um die Leistungsfähigkeit der Batterien zu erhalten und einen vorzeitigen Verschleiß auszuschließen, muss Sorge dafür getroffen werden, dass die Batterien stets optimal geladen werden. Die Standard-Lichtmaschine alleine schafft es nicht, zyklisch genutzte Batterien (Verbraucherbatterien, die in der Regel bis zu 50 % entladen werden) wieder vollständig aufzuladen. Um das zu gewährleisten, kommen Landstrom-Ladegeräte zum Einsatz.

Wir führen ein reichhaltiges Sortiment mit hochwertigen Ladegeräten von namhaften Herstellern wie VICTRON, STERLING, QUICK, MASTERVOLT, DOMETIC (ehemals WAECO), CTEK, BLUESEA, etc..
Die Folgenden Informationen werden Ihnen bei der bedarfsgerechten Auswahl eines hochwertigen Ladegerätes helfen.
 

Welche Ladegerät-Typen gibt es? (Landstrom-Ladegerät, A2B Ladegerät, B2B-Ladegerät)

1. Batterieladung mit Landstrom-Ladegerät

1.1 Switch-Mode-Technologie
Moderne Yachten sind mit einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern ausgestattet. Daher ist es notwendig, der Energieversorgung entsprechendes Augenmerk zu widmen. In Yachthäfen und Marinas mit sehr langen 230 Volt Versorgungsleitungen und vielen angeschlossenen Verbrauchern ist häufig zu beobachten, dass die Spannung am letzten Steg, an der letzten Steckdose unter 200 Volt liegt. Bei alten Ladegeräten mit schwerer Transformator-Technik ist das ein Handicap, da durch zusammenbrechende Ladespannung/Ladestrom keine vernünftige Ladung gewährleistet ist.

Moderne Schaltnetzteil-Technologie, ein Garant für optimale Ladebedingungen, geringe Gehäuseabmessungen und leichtem Gewicht.

Moderne Ladegeräte arbeiten mit höherfrequenter Schaltnetzteil-Technologie (Switch-Mode) und kompakten Ferritkern-Transformatoren. Dadurch sind sie deutlich kleiner und leichter als Geräte mit alter Transformator-Technik. Sie tolerieren Spannungs- und Frequenzschwankungen am Netzeingang und können daher auch außerhalb des Hafens an einen 230 V Generator angeschlossen werden.
Unser Tipp: Wer „über den großen Teich“ segeln will, sollte darauf achten, dass das Ladegerät international genutzt werden kann, also auch für Netzspannungen und Frequenzen um 115 V und 60 Hz geeignet ist.

1.2 Das Landstromladegerät als DC-Netzteil
Während des Ladens arbeitet ein Ladegerät auch als Gleichspannungsnetzteil und versorgt die Verbraucher im Bordnetz mit Strom. Der Ladestrom verringert sich um den Verbrauchsstrom. Wenn die Stromverbraucher mehr als den Nennstrom des Ladegerätes benötigen, liefert die Batterie die erforderliche Differenz und wird dabei entladen. Nach dem Ausschalten der Verbraucher wird sie automatisch wieder geladen. Daraus resultieren längere Ladezeiten und ggf. ist die Batterie bis zum nächsten Einsatz noch nicht voll aufgeladen. Es drohen Sulfatierung und Leistungsverlust. (Sulfatierungen können mit einem NOVITEC Megapulse beseitigt werden.)
 

Was kann man tun, wenn kein Landstrom zur Batterieladung zur Verfügung steht?

2. Batterieladung mit Lichtmaschine-Ladegerät (A2B)

3. Batterieladung mit Batterie-zu-Batterie-Ladegerät (B2B)

4. Wie hoch muss der Ladestrom sein, um die Batterien effektiv zu laden?
Als Richtwert galt lange Zeit die Faustregel, dass der erforderliche Ladestrom 10% der installierten Batteriekapazität entsprechen sollte. Diese Faustformel ist mittlerweile überholt, denn sie berücksichtigt nicht, dass auch während des Ladevorgangs im Hafen noch aktive Stromverbraucher am DC-Bordnetz hängen. Wenn beispielsweise zwei 100 Ah Batterien vorhanden sind, wäre ein 20 A Lader erforderlich gewesen. Nehmen wir an, dass während des Ladens Heizung, Laptop, Kühlschrank, Fernseher oder ein paar Halogenleuchten in Betrieb sind, verbrauchen diese einen Teil des Ladestroms. Dann bleibt nicht mehr viel vom 20 Ampere Ladestrom übrig und die Batterien werden kaum noch geladen.
Daher sollte der verfügbare Ladestrom etwa 20-25% der Batteriekapazität betragen.
Damit ist gewährleistet, dass die Batterien über Nacht für den nächsten Törn wieder vollständig geladen sind.

5. Wann empfiehlt es sich, sich für eine Ladegerät- / Wechselrichter-Kombination zu entscheiden?

6. Vorteile von Ladegeräten mit anschließbarem Temperaturfühler

7. Ein, zwei, oder mehrere Ladeausgänge - was ist zu beachten?

1. Geräte mit einem Ladeausgang sind zum Laden einer Batterie(-Bank) geeignet. Wenn das Ladegerät mit einem Ausgang genügend Strom liefern kann, ist es möglich, unter Verwendung eines Laderelais oder eines verlustarmen Ladestromverteilers weitere Batterien gleichen Typs (z. B. alle Batterien sind AGM) zu laden. Einfache Trenndioden sind dazu aufgrund ihrer typischen Spannungsverluste ungeeignet und ermöglichen keine zuverlässige Ladung. Falls unterschiedliche Batterietypen geladen werden sollen (z. B. AGM und GEL), empfehlen wir die Verwendung eines DC-DC Ladewandlers bzw. eines Batterie-zu-Batterie-Ladegerätes statt einer Trenndiode oder eines verlustarmem Ladestromverteilers.
2. Geräte mit 2 oder 3 Ladeausgängen eignen sich zum gleichzeitigen Laden von mehreren Batterien gleichen Typs, beispielsweise AGM-Starter-, AGM-Verbraucher- und AGM-Windenbatterie. Alle Ladeausgänge haben nur einen gemeinsame MINUS-Anschluss. Das reduziert den Installationsaufwand, da in der Regel an Bord die MINUS-Pole aller Batterien miteinander verbunden sind. Je nach Hersteller und Typ verteilt sich der Ladestrom (abhängig vom Batterieladezustand) auf die einzelnen Ausgänge. Bei größeren Ladegeräten gibt es häufig einen leistungsfähigen Hauptladeausgang für die Verbraucherbatterie und weitere Ausgänge mit begrenztem Ladestrom für Starter-, Bugstrahl- oder Windenbatterien.
3. Geräte mit zwei galvanisch getrennten Ausgängen Alle Ausgänge dieser Geräte sind galvanisch voneinander getrennt und verfügen über eigene PLUS- und MINUS-Anschlussleitungen, sie haben also keinen gemeinsamen MINUS-Anschluss! Jeder Ausgang kann max. 50% des Gesamtladestroms liefern. In der Regel sind diese Geräte wasserdicht und können ihre Betriebswärme nur über das Gehäuse an die Umgebung abgeben. Aufgrund dessen sind sie nur mit geringem Nennstrom erhältlich. Je nach Art und Weise der Installation können mit solch einem Ladegerät 12 oder 24 V Batterien geladen werden.

8. Ladetechnik / Kennlinien -> kann ich jedes Ladegerät an jeden Batterietypen anschließen?
Wartungsfreie Bleisäure- und Lithium-Batterietypen werden vorzugsweise nach einer mehrstufigen Konstantstrom-/Konstantspannungs-Kennlinie (CC/CV) geladen, welche auch als IU-Kennlinie bezeichnet wird.

Beispiel IuoU-Kennlinie: I = Konstantstrom, U = Konstantspannung, das „o“ bedeutet, dass es in der Kennlinie eine Spannungsänderung gibt.

Dank ausgeklügelter Regeltechnik können weitere Funktionen in einer mehrstufigen Kennlinie berücksichtigt sein, wie Softstart, Erhaltungsladung, Entsulfatierung, etc..
Verschiedenen Batterietypen (wartungsfähige oder geschlossene Bleisäure-, GEL-, AGM- oder LiFePO4) benötigen zur optimalen Ladung unterschiedliche Spannungen und Ladezeiten. Hochwertige Ladegeräte können auf die gängigen Batterietypen eingestellt werden. Wir sprechen dann von Bleisäure-, GEL-, AGM- oder Lithium-Kennlinien. Dabei bleibt das IU-Ladeverfahren das Gleiche, jedoch arbeitet das Gerät dann mit herstellerseits voreingestellten Spannungs- und Zeitparametern für den jeweiligen Batterietyp. Bei einigen Geräten können diese Parameter bedarfsgerecht manuell über Codierschalter (DIP-Schalter) oder via Software verändert werden.

9. Was genau passiert beim Laden von Batterien
Das Gerät liefert in der Haupt-Ladephase (Bulk-Phase) einen Konstantstrom (seinen Nennstrom) und lädt die Batterie bis zu 70-80% auf.
Die entladene Batterie ist niederohmig und bereit, viel Strom aufzunehmen. Während des Ladens steigt der Innenwiderstand kontinuierlich an, die Batterie ist immer weniger gewillt, Ladestrom aufzunehmen, was dazu führt, dass der Strom abnimmt und die Spannung bis zur zulässigen Ladeendspannung ansteigt.
Wenn am Ladegerät ein Batterietyp einstellbar ist bzw. ausgewählt wurde, wird darüber automatisch die Höhe der Ladeendspannung eingestellt. Diese ist so bemessen, dass es in der Batterie nicht zu einer starken Gasung kommen kann. Die korrekte Einstellung des batterietyps ist wichtig, denn bei einer Gasung wird Wasserstoff und Sauerstoff (= explosives Knallgas) freigesetzt, der in wartungsfreien und geschlossenen Batterien zu einem Gasüberdruck führt, welcher mittels Sicherheitsventilen aus der Batterie geleitet wird. Bekanntermaßen kann bei diesen Batterien kein Wasser nachgefüllt werden, Leistungsverlust und vorzeitiger Verschleiß ist die Folge!

Nach dem Erreichen der Ladeendspannung schaltet das Gerät auf die Konstantspannungs-Phase (Absorptions-Phase, Ausgleichsladung) und lädt die Batterie mit konstanter Spannung und einem geringen, kontinuierlich abnehmenden Strom vollständig auf.
Die Konstantspannungsphase (Ausgleichsladung, Absorptionsphase) ist sehr wichtig, denn sie bringt die einzelnen Zellen der Batterie auf gleiches Ladeniveau (Balancing) und sorgt dafür, dass die Batterie leistungsfähig bleibt. Dazu ist eine gewisse Zeit erforderlich, welche vom Ladegerät durch die Wahl des Batterietyps berücksichtigt und automatisch beendet wird. Das geschieht entweder über einen integrierten Timer und/oder anhand von Spannungs- und Stromwerten.

Nach Ablauf der Ausgleichsladung geht das Gerät in die Erhaltungsladung (Float- oder Trickle-Phase). Dabei liefert es eine reduzierte Konstantspannung. Auch die Höhe dieser Spannung wird durch Wahl des Batterietyps vom Ladegerät automatisch eingestellt.
Eine zu hohe Erhaltungsladungsspannung führt zu einen Sauerstoffüberschuss und unerwünschten Korrosionsprozesse innerhalb der Batterie, welche zu irreversiblen Schäden und vorzeitigem Ausfall führen können.

10. SVB-Tipps zum Thema Landstrom-Ladegerät

• Unterschiedliche Batterietypen an Bord
  Die meisten Ladegeräte mit mehreren Ausgängen sind dazu geeignet, unterschiedliche Batterie-Typen zu laden. Allerdings können für die einzelnen Ausgänge keine unterschiedlichen Batteriekennlinien gewählt werden.
  Wenn Sie unterschiedliche Batterien an Bord haben und diese optimal laden wollen, sollten Sie über die Verwendung von mehreren Landstromladegeräten oder von DC-DC-Ladewandlern bzw. Batterie-zu-Batterie-Ladegeräten (B2B) nachdenken.
   
• Zusätzliche Batterien
  Wenn Sie die Batteriekapazität an Bord vergrößern wollen, sollten Sie prüfen, ob die Leistungsfähigkeit des vorhandenen Ladegerätes ausreicht. Falls nicht, muss nicht gleich das vorhandene Ladegerät ausgetauscht werden. Sie können ein zweites Ladegerät parallel schalten.
   
• Batterieanschlussleitungen
  Geräte mit einem Ladeausgang oder mit geringem Ladestrom sind bereits häufig mit Batterieanschlussleitungen ausgestattet.
  Für leistungsfähige Geräte mit mehreren Ladeausgängen müssen die Batterieanschlussleitungen bedarfsgerecht gewählt werden. Häufig gibt es herstellerseits Empfehlungen zum erforderlichen Leitungsquerschnitt. Damit die Ladespannung verlustfrei und in voller Höhe bei der Batterie ankommt, sollten diese Empfehlungen eingehalten werden.
  
  Auf Wunsch erhalten Sie von uns professionell gefertigte Anschlussleitungen mit soliden Ringkabelschuhen. Dazu benötigen wir die Angaben der Schrauben-/Bolzendurchmesser von den Komponenten, an denen die Leitungen angeschlossen werden sollen (Batteriepolklemmen, Sicherungshalter, Trennschalter, Umschalter, etc.).
   
• Sicherungen nicht vergessen!
  Die Installationsvorschriften erfordern die Absicherung eines Stromkreises im Abstand von 20 cm zur Energiequelle. Im Fall eines Ladestromkreises muss die Batterie als Energiequelle angesehen werden. Das kann mit einer Schmelz-Sicherung oder mit einem Sicherungsautomaten erfolgen. Diese sollte möglichst batterienah installiert werden, damit ein möglicher Kurzschluss auf den Ladeleitungen nicht zur Überhitzung oder schlimmstenfalls zum Brand der Leitungen führen kann.
  Falls der erforderliche Sicherungswert nicht in der Installations-/Bedienungsanleitung des Ladegerätes angegeben ist, sollte der verwendete Sicherungswert 5 A über dem maximalen Ladestrom liegen.
  Dabei ist zu berücksichtigen: Sicherungswert und Leitungsquerschnitt müssen aufeinander abgestimmt sein! So ist beispielsweise eine vorhandenen 150 A Hauptsicherung an der Batterie nicht dazu geeignet, die PLUS- und MINUS-Leitungen eines 3 Meter entfernten 40A Laders vor Überhitzung zu schützen.
• Was tun, wenn überhaupt kein Landstrom zur Verfügung steht?
  In diesem Fall kann die Batterieladung mittels zusätzlichem Hochleistungsregler, Lichtmaschinen-zu-Batterie-Ladegerät und/oder Solar- oder Windgeneratoren optimiert werden. All diese Geräte arbeiten mit mehrstufigen IU-Kennlinien.