Lithium-Eisen-Phosphat Akku

Ein theoriebasierter Praxisbericht ...

Thema für "Besserwisser" ..? Theoriebasiert? Ohne vernünftige theoretische Grundlagen kann keine brauchbare Praxis rauskommen. Auch wenn Theoretiker oft abgehoben erscheinen, so liefern sie doch die Basis für geübte Praxis. Häufig sind sie eben doch keine "Klugscheißer", sondern "Besserwisser" … darum auch hier immer wieder eingestreut ein wenig Theorie!

"Li" für Lithium, "Fe" für Eisen und "PO4" für Phosphat: Das sind die chemischen Formelzeichen, die den Namen erklären. Solche LiFePO4 Akkus sind in aller Munde, weil der Strom nicht immer aus der Steckdose kommt. Speziell für die Anwendung im Wohnmobil oder Expeditionsmobil versprechen sie erhebliche Vorteile. Jedoch gibt es auch Fußangeln, die einen aber nicht davon abhalten sollten, sich einen zuzulegen. Vor allem, wenn bereits vorhandene Bleiakkus sowieso ersetzt werden müssen. So viel schon mal vorweg ...

Was ist zu beachten?

Als erstes sollte man sich fragen, was denn eigentlich der Einsatzzweck des Akkus sein soll. Soll er den Motor starten? Soll er den Aufbau des Fahrzeuges mit Strom versorgen, wenn man irgendwo ein paar Tage steht? Beides? Ist eine Solaranlage da, egal ob mobil oder fest installiert? Welche Sicherheit möchte man haben … in jedem Fall noch starten können? Wie lange soll er das alles tun können und wie viel Energie brauche ich überhaupt?

Der Wechselrichter für den Café-Vollautomaten zieht ordentlich Strom. Das sind viele Fragen, die man sich bereits vorab stellen sollte und vorab bereits Messungen zu machen, kann auch nicht schaden. Kleinere Verbraucherströme zu messen geht recht einfach mit billigen Messgeräten, aber beim Strom, den der Anlasser oder die Seilwinde benötigt, wird es schon weniger trivial. Was sich darum in jedem Fall anbietet, ist ein universelles Stromzangenmessgerät: Mit der Stromzange muss man keine Leitungen mehr auftrennen, sondern sie wird nur über das stromführende Kabel gelegt. Die kosten nicht viel und bieten sogar die Möglichkeit, den hohen Starterstrom oder den Strombedarf der Seilwinde zu messen. Die VOLTCRAFT VC-523 Stromzange ist zum Beispiel so ein universelles Messgerät, das zu erschwinglichem Preis auch hohe Ströme messen kann, ohne an der Verkabelung herumschrauben und die dicken Leitungen auftrennen zu müssen. Der (Kurzschluss-) Blitz soll ja der ständige Begleiter von unvorsichtigen Strombastlern sein ...

LFP Akkus (eine andere, gern benutzte Abkürzung für LiFePO4, F = Ferrum) werden als vollwertiger Bleiersatz angeboten. Ist das möglich, wenn es doch sogar schon unterschiedliche Blei-Typen gibt? Beim Blei kann man im Wesentlichen zwei Typen unterscheiden: Den Starter Akku und den zyklenfähigen Akku. Mischformen gibt es auch oder auch Formen mit gebundenen Elektrolyten (sprich Schwefelsäure) in Gel oder Vlies. Alles baut auf diesen beiden Typen auf. Der Unterschied liegt im mechanischen Aufbau der Platten in den Zellen. Der Starter Akku soll für den Startvorgang des Motors einen hohen Strom liefern können, dafür muss er jedoch kaum zyklenfähig sein. Sprich, er muss z.B. keine Kühlbox rund um die Uhr versorgen können und dadurch regelmäßig fast leer werden. Das übernimmt der zyklenfähige Typ. Der Starter Akku hat deshalb eine große "zerklüftete" und raue Plattenoberfläche. Viel Oberfläche = viel Strom. Diese große Oberfläche ist nun aber empfindlich gegen chemische Vorgänge bei niedrigem Strom. Sie sulfatiert dann leicht und macht den Akku schnell unbrauchbar, weil die Oberfläche dann inaktiv wird.

Genau da setzt der zyklenfähige Bleiakku an, der mit einer nicht so stark zerklüfteten Plattenoberfläche arbeitet: Sie ist stabiler gegen die mechanischen und chemischen Einflüsse, kann aber aus diesem Grund wegen der kleineren Oberfläche nicht so hohe Startströme liefern, wie sie der Anlassermotor bräuchte. Man wird also einen Starter Akku im zyklischen Gebrauch ruinieren und ein zyklenfähiger Akku kann nur sehr eingeschränkt Motoren starten. Irgendwas ist immer ..?

Man erkennt also den Zielkonflikt bei den Bleiakkus: Geht das eine, kann er das andere nicht vernünftig. Da die LFP Akkus ähnlichen Kriterien unterliegen, wenn auch manchmal aus anderen Gründen, gibt es also keinem Grund anzunehmen, dass man mit ihnen Blei in JEDEM Fall ersetzen kann. Es kommt wie beim Blei auf den Einsatzzweck an. Wenn man 400 A für Starter oder Seilwinde braucht, macht es keinen Sinn, wenn die Zellen zu klein sind, oder das "BMS" bei 300 A wegen Überstrom abschaltet, obwohl die Kapazität reichen würde.

Was ist überhaupt ein BMS? Battery Management System ist der vollständige Begriff. Es verwaltet nur indirekt die ganze Batterie. Die Hauptaufgabe besteht darin, die einzelnen Zellen (bei 12 Volt Systemen 4 Stück) immer auf gleichem Ladezustand zu halten, sie spannungsmäßig zu balancieren und auszugleichen, damit sie nicht über- oder unterladen werden können. Das würde sofort die ganze Lebensdauer des Akkus reduzieren und zuletzt auch die Kapazität des gesamten Akkus, weil sie sich an den Zellmaxima orientiert. Wird also nur eine einzige Zelle früher leer, stürzt gleich ein Viertel der ganzen Spannung des Akkus ab, weil 4 Zellen da sind. Auch wenn in den restlichen drei Zellen noch Energie ist. Das Gleiche beim Aufladen: Wird eine Zelle durch Ungleichheiten früher voll, kann der ganze Akku keinen Strom mehr aufnehmen, auch wenn die drei übrigen noch könnten.

Spannungsverlauf Bleiakku - LFP

Was man aber auf jeden Fall schon mal erwähnen kann, ist das unterschiedliche Spannungsniveau und vor allem der unterschiedliche Spannungsverlauf der verschiedenen Akkutypen bei abnehmenden Inhalt.

Der Bleiakku zeigt eine kontinuierlich abnehmende Spannung beim Entladen, was dafür sorgt, dass man bei Wissen des aktuellen Entladestromes gut auf den Ladezustand des Akkus schließen kann. Beim LFP geht das nicht: Er hat über fast den ganzen Kapazitätsbereich ein recht hohes fast konstantes Spannungsniveau und bricht dann schnell zusammen. Angenähert zeigt der obige Graph den Spannungsverlauf der beiden Systeme.

Sobald man beim LFP also etwas erfassen könnte, ist es auch schon zu spät. In diesem Fall kann nicht einmal für einen letzten Startvorgang etwas "aufgehoben" werden. Man braucht also ein bilanzierendes Gerät, dass immer mitrechnet und uns sagt, wie viel Prozent Kapazität noch da sind. Oft erledigt dies das BMS und zeigt es über eine App im Handy.

Ein riesiger Vorteil von LFP gegenüber Blei ist, dass man die angegebene Kapazität auch tatsächlich entnehmen kann, ohne drastische Lebensdauereinbußen zu haben. Bei Blei sollte man nicht mehr als 50% entnehmen, wenn man über 500 Ladezyklen erreichen möchte. LFP werden auch bei 90 bis 100% Entnahmetiefe mit 3.000 Ladezyklen angegeben. Ihr Gewicht liegt auch noch deutlich niedriger und so kann sich jeder selber denken, dass der rein finanzielle 1:1 Vergleich über die Kapazität (Ah) hinkt: 100 Ah Blei ist mit 100 Ah LiFePO4 nicht vergleichbar!

Grob kann man wohl sagen, dass man für die gleiche Performance doppelt so viel Bleikapazität braucht und auch noch sequenziell mehrere Sätze davon, weil das Blei viel früher die Flügel streckt und eine wesentlich niedrigere Lebenserwartung hat. Das relativiert den Preis sogar jetzt in diesen Zeiten schon deutlich und ein Ende der Preissenkungen ist nicht erreicht.

Noch gröber: Ich brauche nur noch die Hälfte der Kapazität und ein LFP Akku wird mindestens drei mal so lange halten, wenn ich das Gleiche möchte.

Kommen wir zu den Fußangeln ...

Bereits erwähnt wurde die zu besorgende Messtechnik: Eine notwendige gute Vorbereitung kann man als Fußangel betrachten, muss man aber nicht. Wenn man nicht weiß, welche Ströme wo fließen, weiß man auch nicht, welche Energiemengen wirklich benötigt werden. Das eigene Verhalten und den eigenen Verbrauch schätzt man gerne falsch ein.

Man kann das aber immer mit der alten Hausfrauenweisheit "Viel hilft viel" umgehen. Ich bitte diese Stelle, sowie natürlich auch alle anderen in Frage kommenden Stellen, als "gegendert" zu betrachten, denn natürlich meine ich "Hausmenschenweisheit" … oder ist die gegenderte Variante "Hausmensch*Innenweisheit"?

Fußangel Abschaltautomatik bei Kühlboxen für Bleiakkus

Die allermeisten Kühlboxen besitzen (wenn überhaupt) eine Abschaltautomatik für Bleiakkus. Die haben aber wie erwähnt einen schön auswertbaren sinkenden Spannungsverlauf. Die Kühlbox kann anhand der Spannung abschalten und lässt genug Energie für einen Start des Motors übrig. Der LFP Akku wird jedoch immer über dieser Spannung liegen, worauf die Kühlbox meint "Ooch ... da ist ja noch genug Saft drin" ...

Das führt zielsicher dazu, dass die Kühlbox den LFP komplett leer saugen wird, denn wenn seine Spannung so in die Knie geht, dass es die Kühlbox merkt, dann ist garantiert schon Feierabend. Starten ist dann nicht mehr. Es sei denn, man hat eine immer unberührte Reserve, wie später noch erwähnt. Hier hilft also einstweilen nur selber mitdenken, wie so oft. Aus dem genannten Grund haben einige Wohnmobilisten schon auf Blei zurückgerüstet, weil ihnen die zuverlässige Abschaltung wichtiger war.

Laden bei niedriger Temperatur

Option "Polar" ... Auch das ist eine weitere Fußangel: Unter 0°C kann man LFP Akkus aus technischen Gründen nicht laden. Das kann im Winter ungeschickt sein. Gute Akkus haben also eine interne Heizung, die registriert wenn der Akku geladen werden soll (egal ob von der Lichtmaschine oder solar) und diesen Ladestrom erst nutzt, um alle Zellen zu heizen. Erst wenn die Zellen über 0°C sind, wird geladen. Die Option heißt dann "Polar", "Arktis" oder ähnlich. Der Einbauort des Akkus und ein möglicher isolierter Einbau haben darauf also garantiert Einfluss. Entladen geht in der Regel bis -20°C oder -30°C und ist darum in der Praxis kaum ein Problem.

Meine Ausführung im Land Rover

Sie ist systembedingt natürlich noch nicht schon so alt, dass ich bereits jetzt im Brustton der Überzeugung behaupten könnte, dass es auf jeden Fall ewig funktionieren wird und nur so und gar nicht anders geht - aber seit einiger Zeit tut sie es.

Meine Kriterien waren unter anderem Startsicherheit, genügend Stromstärke für die Seilwinde und eine höhere Kapazität für den allgemeinen Gebrauch. Da ich öfter mal in entlegeneren Gegenden stehe, möchte ich den Motor immer mit einer kleinen Reserve zuverlässig starten können. Mit den Apps, die zu den Akkus und BMS gehören, kann man nicht immer eine Restkapazität einstellen, die auf jeden Fall für einen Start reicht. Von einer rein berechneten Größe wollte ich auch nicht abhängig sein. Meine Idee war also, eine separate Powerbank dabei zu haben, die den Motor sicher starten kann. Hmmm ... aber warum dann nicht gleich einen kleinen billigen Blei Starter Akku am Standardort im Auto fest einbauen, der ansonsten für nichts anderes genutzt wird? Der wird doch auf jeden Fall kompatibel sein. Befestigungen und Anschlüsse sind fertig bereits da. Gesagt, getan. Ich habe also einen 100 Ah LFP Akku als Zweitakku für den Aufbau gekauft und einen billigen sehr kleinen 44 Ah Blei Starter Akku aus dem Baumarkt anstatt des 110 Ah original Bleiakkus eingebaut. Der startet nun mit 400 A Startstrom erstaunlicherweise sogar bei Temperaturen deutlich unter 0°C den 2,5l Diesel Direkteinspritzer des Land Rover, obwohl der Akku eigentlich viel zu klein ist. Im normalen Alltagsbetrieb würde man ihn nicht haben wollen, denn orgeln oder vielfach hintereinander starten kann man damit nicht.

Da ja beide Akkus geladen werden wollen, aber im Stand einer nur den Aufbau versorgen und der andere nur starten soll, stellte sich also die Frage, wie man alles verschaltet und sie in diesem Fall trennt. Bereits bisher mit zwei Bleiakkus habe ich mich vom Gedanken leiten lassen, dass man für Akkus gleichen Systems keine aufwändige Regelung braucht. Ein Trennrelais reicht, weil selbst zwischen leeren und vollen Akkus nur kurze Zeit ein hoher Ausgleichsstrom fließt. Den Bleiakkus tut das nichts und die Ladeschlussspannung ist dann bei beiden gleich.

Bei der Paarung Blei und LFP ist das aber anders: Da der LFP Akku immer ein höheres Spannungsniveau hat, kann er potentiell auch immer Strom an den Bleiakku abgeben, ihn also immer leicht laden. Der wiederum hat eine viel größere Selbstentladung und wird darum mit der Zeit bei einfacher Parallelschaltung den LFP Akku leer ziehen, obwohl der nur eine minimale Selbstentladung hat. Selbst wenn gar nichts in Betrieb ist. Motorradfahrer wissen wovon ich rede: Bleiakkus sollte man über die Winterpause immer ausbauen und zwischendurch laden. LFP Akkus ist das egal.

Umgekehrt von Blei zu LFP geht das Laden nicht, wie auch aus dem obigen Graphen hervorgeht. Man kann also beide gemeinsam laden, aber zur Aufbewahrung bzw. zur Entladung sollten sie getrennt sein, da die Selbstentladung des Bleiakkus beide sonst mit der Zeit leer macht. Ich mache das wie erwähnt mit einem Trennrelais. Das könnte man über die Klemme W an der Lichtmaschine automatisch steuern. Sobald die Lichtmaschine Strom liefert weil der Motor läuft, schaltet über die Klemme W das Trennrelais dann die Akkus zusammen. Das bot für meinen Geschmack aber zu wenig Kontrolle. Also verband ich das Trennrelais mit dem Lichtschalter. Mit Licht fahre ich ja sowieso immer. Der Lichtschalter verbindet nun also nicht nur die Akkus, sondern sorgt auch dafür, dass ich mir sogar selbst mit dem LFP Akku Starthilfe geben kann. Standlicht an und schon wird sogar ein fast leerer LFP Akku Starthilfe leisten, denn die Spannung ist ja immer etwas höher als beim Blei, selbst wenn er fast leer ist.

Das funktioniert prima, denn durch das niedrigere Spannungsniveau des Bleiakkus ist immer ausgeschlossen, dass ein voller Bleiakku den leeren, aber teuren LFP "überfährt" und beschädigt. Er kann wie bereits erwähnt gar keinen Strom in Richtung des LFP liefern. Der Ladestrom für beide Akkus wird also immer vom Lichtmaschinenregler bestimmt und nie undefiniert vom vollen Bleiakku.

Zu erwähnen ist, dass es auch Battery-to-Battery (B2B) Ladesysteme gibt. Mit ihnen können Leute auf Nummer sicher gehen, die keine Messungen gemacht haben, bzw. die gewonnenen Messwerte nicht interpretieren können. Auch das wird funktionieren, kostet aber nicht wenig.

Eine weitere Fußangel: Kapazitätsanzeige

Man sollte den LFP-Akku mit einem passenden Ladegerät vor dem Einbau voll laden. Die Prozent-Anzeige des Ladezustandes in der App ging bei meinem Akku völlig nach dem Mond und suggerierte mir im Neuzustand des Akkus einen Ladezustand, der bei weitem nicht vorhanden war. Erst die erste Vollladung hat diese Anzeige geeicht. Ich fiel erst einmal auf die Anzeige in der App herein und ließ deshalb testhalber die Kühlbox laufen, obwohl ich sie gar nicht brauchte. Die Enttäuschung war groß, als das BMS im LFP Akku nach zwei Tagen schon abschaltete, weil er leer war. Die Anzeige in der App zeigte immer noch Vorrat von 40% an, aber weil das Radio resetet war, musste die Spannung weg gewesen sein. Der LFP Akku hatte also sicher abgeschaltet.

Da sehr sonnige Tage bevor standen, lud ich den Akku mit meiner Solartasche auf. Tagelang schaute ich über meine App dem Solarstrom beim Strömen zu … ein sehr befriedigendes Gefühl!

Wenn man an Bleiakkus und ihr Verhalten gewöhnt ist, muss man sich echt umstellen: Das flache Spannungsniveau des LFP Akkus sorgte dafür, dass mir die App auf dem Handy über Stunden vorgaukelte "bin doch schon voll", obwohl immer noch voller Solarstrom floss. Hä? Da kann doch was nicht stimmen, oder? Man konnte gut sehen, dass die Spannung erst nur sehr langsam anstieg, während der volle Strom strömte und die Anzeige trotzdem 100% zeigte. Erst als der Akku wirklich voll war, stieg die Spannung deutlich und das BMS übernahm in Folge den Zellschutz und beendete die Ladung. Hier zeigte sich konkret, dass der Akku noch lange nicht voll war, obwohl die App es so anzeigte. Ladezustand und Anzeige synchronisierten sich mit der ersten Vollladung.

In der Praxis bestätigte sich alles wunderbar, denn wie in meinem Keilriemen Artikel beschrieben, schaltete die von mir eingebaute Lichtmaschine nicht sofort ein, sondern erst ab einer bestimmten Drehzahl, weil sie einen Funktionsregler hat.

Drehe ich also den Zündschlüssel um, sehe ich erst mit meiner Spannungsanzeige nur die Spannung des kleinen Bleiakkus, den ich zum Starten benutze. Also um die 12 V, denn er ist ja immer voll. Wenn der Motor dann gestartet ist, erkenne ich nach Einschalten des Lichts, wie die Spannung plötzlich ansteigt, weil nun der LFP Akku das Spannungsniveau bestimmt. Gleichzeitig zeigt mir die App des LFP Akkus, dass der nun den Bleiakku auflädt, denn dieser hat durch den Startvorgang ja Energie verloren. Es fließen ca. 15 A aus dem LFP Akku in den Bleiakku, denn alle anderen Verbraucher sind abgeschaltet. Die App zeigt -15 A an, also Entladung. Durch einen kurzen Gasstoß kann ich nun die Lichtmaschine einschalten, deren Spannung jetzt auf Ladeniveau über 13,6 V ansteigt. Schon dreht sich auf der App das Vorzeichen des Stromes um und man sieht, dass nun für einige Zeit ein hoher Strom in den LFP fließt und ihn lädt. Es verhält sich also alles richtig.

Mein Konzept auf dem Autodach keine Solarmodule zu haben, hat sich wieder voll bewährt: So konnte ich die Solartasche und den Akku zum initialen Aufladen des LFP Akkus auf die Wiese mitnehmen (Bild oben), während das Auto im Schatten parkte. Wer Solarstrom vom Autodach ernten will, sollte nämlich auch in der Sonne parken und dafür ein knallheißes Auto in Kauf nehmen, in dem die Kühlbox dreimal so oft läuft und einen Großteil des Stromes gleich wieder verbraucht. Meiner steht im Schatten und das Paneel der ausgeklappten Solartasche mit 15 m Kabel in der Sonne. Im kühlen Auto schläft es sich auch besser als in einer aufgeheizten Karre ..!

Interessant ist bei den Solartaschen (meine hat 120 Watt Peak), dass es z.B. die 120 Watt Taschen mit 4 Einzelflächen à 30 Watt gibt oder mit 3 Einzelflächen á 40 Watt. Entsprechend fällt das Packmaß im eingeklappten Zustand aus und damit die Verstaubarkeit im Auto.

Noch eine Fußangel in der Praxis - doch ein wenig anders ...

So weit die Theorie. Die Parallelschaltung sollte kein Problem sein. Da es aber inzwischen Generatorregler mit unterschiedlichen Spannungen gibt, kann es in der Praxis zu unerwarteten Auswirkungen kommen. Die Lichtmaschinen verhalten sich am Ausgang nicht mehr alle gleich. Sogenannte Funktionsregler machen die Sache nicht einfacher und es ist ein weiterer Beleg, dass eigene Messungen wichtig sind. Die Funktionsregler messen auch Temperaturen und Spannungen direkt am Akku, bzw. sorgen aus Gründen der Abgasreinhaltung für verzögertes Einschalten der Ladung. Während der Warmlaufphase des Motors möchte man so wenig wie möglich Leistung vom Motor fordern. Die Ladung des Akkus wird also erst nach einer Zeit aktiviert, wenn das Abgas des Motors bereits eine bessere Qualität erreicht hat.

Bei mir stellte sich während einer längeren Reise heraus, dass der LFP Akku viel zu wenig lud und sukzessive leer wurde. Warum das? Am Generator konnte es nicht liegen, denn ich hatte ja schon ausreichend Ladestrom gemessen. Mein Verdacht war, dass der kleine Bleiakku viel zu schnell voll wurde und ein hohes Spannungsniveau erreichte, was den Generator dazu veranlasste, die Stromlieferung einzustellen. Ich konnte die beiden Akkus durch meine Verschaltung im Auto problemlos voneinander trennen, was dazu führte, dass der LFP wieder anstandslos alleine lud. Das Ergebnis ist, dass der kleine Bleiakku nun wirklich nur noch als Reserve dient und lediglich von Zeit zu Zeit nachgeladen wird. Eine permanente Parallelschaltung beim Laden wird es nun nicht mehr geben. Nun sah ich in meiner App sehr deutlich, dass die Lichtmaschine auch mal mit 60 A lud (und nicht mehr nur mit 5 A, weil ein voller Bleiakku mit dran hing), wenn der LFP zwei Tage entladen wurde und auf 70% war. So stellte ich mir das vor.

Halt, das war ja jetzt doch wieder graue Theorie! Aber es gibt noch mehr: Laut BMS ergaben sich in den letzten 8 Monaten ca. 15 komplette Ladezyklen. Das wären also bei 3.000 vorhergesagten Zyklen ca. 133 Jahre Lebenserwartung.

Da ist man dann an den Grenzen der theoretischen Grundlagen angelangt und wer bei solchen Berechnungen nicht stutzig wird, der kann von Praxis wenig Ahnung haben. Trotz der Notwendigkeit mancher theoretischer Grundlagen: Es lebe die praktische Erfahrung! Ich bereite trotzdem mal alles vor, damit meine Enkel das Ding an ihre Kinder vererben können!

Billig ist das alles nicht: Rein rechnerisch kann alles aus genannten Gründen durch die erwartete Lebensdauer mit Blei zwar auch finanziell über die Zeit konkurrieren, aber dennoch bleibt eine recht hohe Investition, wenn man fertige Teile kaufen will. Für Bastler wird es aber deutlich billiger und man findet genügend Quellen und gute Anleitungen für den Selbstbau aus günstigen einzelnen Zellen und BMS im Internet. Im Akkudoktor Forum gibt es jede Menge Anleitung, Quellen und Hilfestellung.

Verwirrend kann auch die Angabe der Kapazität in Amperestunden (Ah) oder in Wattstunden (Wh) sein. Die uns geläufige Angabe in Amperestunden entstammt der Zeit, in der es eigentlich nur Blei/Säure Systeme gab. Bei allen war ja die Spannung quasi gleich und darum sparte man sich die eigentlich richtigere Angabe der Wattstunden.

Bei den LFP ist das aber anders, denn ihre Spannung ist geringfügig höher. Da die Leistung in Watt das Produkt aus Spannung mal Strom ist, berechnet sie sich beim Bleiakku für das Auto immer mit 12 V. Einen guten Anhaltswert bekommt man, wenn man die Wh-Angabe auf LFP Akkus durch 12 V bei fertigen Kfz Akkus teilt. Dann ergibt sich ein guter angenäherter Ah Wert.

Natoknochen Baut man den Akku selbst aus einzelnen Zellen, dann muss man den Wh-Wert bei einzelnen Zellen durch 3,6 V teilen. Bei einer Zelle: 100 Wh geteilt durch 3,6 V = 27,8 Ah. Möchte man also einen 12 V Akku mit 100 Ah, dann braucht man 4 Zellen mit 3600 Wh.

Die obigen Beispielbilder aus Aliexpress zeigen, dass eine solche Arbeit auch ohne zu Löten verläuft: Es wird nur gesteckt und geschraubt. Kabelschuhe auf Kabelenden muss man allerdings mit der entsprechenden Ausrüstung crimpen können und alle Einzelteile wollen auch mechanisch robust eingebaut werden. Man darf nicht vergessen, dass selbst im Falle leichter Unfälle sonst der bereits erwähnte Blitz zu Katastrophen führen kann ...

Darum noch ein Tipp: Meine Seilwinde ist durch einen Natoknochen, einen Batteriehauptschalter, elektrisch komplett abtrennbar (Bild rechts).

Ich wollte kein dickes Kabel, das direkt spannungsführend am Akku hängt, vorne im Aufprallbereich bei der Seilwinde haben. Bereits kleine Rempler, die dieses Kabel verletzen, führen sonst zu gehörigen Blitzen und Bränden, wenn es beschädigt wird und einen Kurzschluss gegen Masse macht ...

Resümee

Ist man sich über Fußangeln und spezifische Eigenschaften klar geworden und kann damit umgehen, dann ist die gebotene Leistung und die Eigenschaften von LiFePO4 Akkus deutlich besser als bei einer Bleiausrüstung.

Der höhere Preis wird auch ein wenig durch persönlichen Verzicht kompensiert (den ich allerdings gar nicht als "Verzicht" empfinde): In meinem Fall kann ich durch ausreichend LFP Kapazität auf eine Landstrominstallation verzichten. Die schlägt mit Anschlusskasten, Sicherungen und Verkabelung ja auch ordentlich zu Buche. In der einsamen Bucht am Meer oder im isländischen Hochland gibt es die Steckdose, aus der der Strom kommt, sowieso nicht. Sogar Campingplätze werden billiger, wenn man keine Elektrizität braucht und die entsprechenden Stehplätze ohne Strom auf dem Campingplatz sind außerdem immer die schöneren ...

Eine ordentliche Solartasche ist gut im Auto verstaubar und ermöglicht den Verzicht auf eine teure Solarinstallation auf dem Dach. 120 zusammenfaltbare Watt Peak reichen bei mir.

Ich spare mir also die Landstrominstallation im Auto, die Solarinstallation auf dem Dach und den Elektrizitätsanschluss, wenn ich auf einen Campingplatz gehe. Mein Mehraufwand ist der LFP Akku und die Solartasche mit Solarregler. Da kann man durchaus gegenrechnen und schon hat man sich alles "schön" gerechnet? Spaß beiseite, man muss sich nichts "schön" rechnen, um zu erkennen, dass diese Investition wirtschaftlich konkurrieren kann. Es fällt außerdem auf, dass durch die geringfügig höhere Spannung des LFP-Akkus der Anlasser jetzt viel energischer zur Tat schreitet. Ich muss das Zündschloss nur böse anschauen und schon springt er an!

Unter dem Strich kann man sagen, dass mein Setup eine Stromautarkie von locker einer Woche ermöglicht. Das reicht mir völlig, denn länger als drei oder vier Tage stehe ich selten an einem Ort und dann lädt ja sowieso wieder die Lichtmaschine, wenn ich unterwegs bin. Wenn der Weg das Ziel ist, dann lädt der Weg auch den Akku auf.

Um noch ein paar Haare zu spalten kann ich jetzt sogar noch anführen, dass weniger Gewicht von locker 30 kg sogar noch Treibstoff spart, obwohl ich nun die doppelte verfügbare Akkukapazität habe - weniger Gewicht ist aber leider schnell mit den Leckereien, die es vor Ort gibt, kompensiert ...

Für mich bleibt es eine positive Sache, denn ich habe nun deutlich mehr nutzbare Akkukapazität als früher. Die Vielzahl an Funktionsreglern macht es aber unmöglich, eine allgemeine Empfehlung auszusprechen. Es gibt sie von 13,8 V über 14,4 V bis 14,6 V. Sie messen die Temperatur und die Spannung des Akkus und in unterschiedlichen Fahrzeugen sind unterschiedliche Regler eingebaut. Es ist nicht verwunderlich, dass viele schon auf Blei zurück gerüstet haben und das gebotene Potential nicht nutzen konnten. Wer also unbedingte Startfähigkeit haben möchte, sollte zwei völlig getrennte Systeme benutzen. Ein Startvorgang verbrauchte zwar nur ca. 1% laut App, aber von den Bleiakkus bin ich immer noch so geprägt, dass gegen Ende der Kapazität zu starten, mehr oder weniger Glückssache ist. Ich habe es also bisher nicht getestet, den Motor bei niedrigem Ladestand unter 10% zu starten. Es war bisher aber auch gar nicht nötig, denn mein "Stromverhalten" ließ immer gute 40% übrig.

Alles in allem passt meine Konfiguration offensichtlich gut zu meinem Nutzerprofil und ich habe immer 40 Ah Bleiakku in Reserve. Ich muss ihn nur zweimal im Jahr nachladen. Nicht vergessen!

Nun hat es zwar doch nicht so funktioniert, wie mir meine Theorie das weiß machen wollte. Aber ohne ein wenig theoretisches Wissen wäre ich wohl auch nicht so schnell auf die Ursache gekommen und frustriert zum Blei zurückgekehrt. Es ist einfach doch immer das Beste, wenn sich Theorie und Praxis sinnvoll ergänzen.

Übrigens: Mein Autorenkollege Hans Jörg Wiebe hat zum Thema LiFePO4 ebenfalls bereits einiges im Magazin geschrieben. Er betrachtet weitere und andere Aspekte und so ergänzen sich auch beide Artikel vorzüglich!

Nachtrag, Juni ´24: Tiefentladung LiFePO4

Wieder eine Erfahrung reicher!
Was passiert, wenn ein LFP tiefentladen wird?

Aus meiner Erfahrung mit dem Motorrad wusste ich: Über den Winter geht ohne zusätzliche Ladung, weil die LFP eine sehr niedrige Selbstentladung haben. Ein Start im Frühjahr ging problemlos. Der LFP konnte also problemlos im Motorrad bleiben. Durch einige Monate Standzeit wird ein LFP durch die niedrige Selbstentladung nicht tiefentladen. Ganz im Gegensatz zu einem Bleiakku. Er wird durch Tiefentladung einen Teil seiner Kapazität verlieren, wenn er nicht frisch gehalten wird.

Durch einen Krankheitsfall entlud eine analoge Uhr im Landy aber über 7 Monate den Akku. Das war dann doch zu viel. Der Akku war offensichtlich tiefentladen und beim Dreh am Zündschlüssel blieb alles dunkel.

Es war auch nach dem Ausbau keine Ladung mit einem Ladegerät mehr möglich und an den Polen waren nur noch 0,4 Volt zu messen. Der Akku war also definitiv tiefentladen. Ein Bleiakku ließe sich zwar wieder laden, aber mit einem starken Kapazitätsverlust ist in diesem Fall zu rechnen. Beim LFP hatte ich keine Ahnung, was die Folgen sein könnten und was noch geht.

Also fing ich an zu recherchieren. Das Internet sagte: Tiefentladene Zellen sind kaputt. Mist, das wird ein teurer Spaß ..!

Der Hersteller sagte jedoch: Sie sind nicht zwingend kaputt! Ein erneutes Laden ist unter Umständen deshalb nicht möglich, weil unter 10 Volt das interne BMS abschaltet und dann eine Ladung verhindert. Möglicherweise hatte das BMS in diesem Fall also auch abgeschaltet. Mit höherer Spannung das BMS aufwecken und dann laden, wurde mir empfohlen. Laden mit einem normalen Ladegerät ist deshalb nicht möglich, weil es auf die Ladeschlussspannung begrenzt ist und recht niedrige Ströme liefert.

Das Anklemmen einer startfähigen Powerbank weckte das BMS jedoch auf und der Akku ließ sich wieder mit einem Ladegerät laden. Beim Anklemmen der Powerbank flossen messbare Impulse von 50 Ampere. Das reichte, um die Spannung so weit zu heben, dass das BMS aufwachte. Es ist immer wieder erstaunlich, was die kleinen Kraftpakete können.

Hohe Kosten waren also abgewendet und nun muss sich im weiteren Betrieb erweisen, ob Kapazität verloren ging.

Es zeigte sich also wieder einmal, dass das Internet nicht immer der Weisheit letzter Schluss ist. Es führt einen zwar oft auf die richtige Fährte, aber selbst denken ist immer noch erheblich krasser als googeln ...

Anm. der Red.: Weitere Beiträge von Sigi Heider finden sich in unserer Autorenübersicht!