Batterietypen auf dem Boot: Blei, AGM, Gel oder Lithium? • KlabauterKiste

Batterietypen auf dem Boot

Batterietypen an Bord

Eine sichere und zuverlässige Stromversorgung an Bord ist auf modernen Yachten nicht mehr wegzudenken. Nicht nur der Komfort hängt davon ab - ein kühles Bier aus dem Bordkühlschrank ist eine feine Sache - sondern auch die Sicherheit. Ohne Strom sieht bei Navigation mit Plotter und GPS ganz schön alt aus. Auch auf Funk oder Radar muss man verzichten, wenn die Bordbatterie den Geist aufgegeben hat, von AIS ganz zu schweigen.

Doch obwohl fast jedes Boot über 5 Meter Länge eine Batterie an Bord hat, ist die richtige Wahl des Batterietyps weiterhin ein Mysterium für viele Eigner. Das liegt nicht zuletzt an vielen Halbwahrheiten, oft gepaart mit persönlichen Erfahrungsberichten, die in Foren und bei Facebook die Runde machen. Natürlich ist es gut, Erfahrungen auszutauschen. Doch die Wahl der Batterietypen an Bord hängt von vielen Faktoren ab, sodass oft Äpfel mit Birnen verglichen werden.

Nur weil der eine Eigner seit Jahren gute Erfahrungen mit einfachen Blei-Säure Starterbatterien gemacht hat, heißt das nicht, dass diese der Weisheit letzter Schluss sind. Wer seine Bordelektrik überarbeitet (oder vor der Neuanschaffung der Bordbatterien steht), der sollte sich vorher über die Vor- und Nachteile der einzelnen Batterietypen informieren. So kann man nicht nur teure Fehlkäufe vermeiden, sondern auch die Versorgungssicherheit erhöhen. Und nicht zuletzt die Lebensdauer der Batterien an Bord.

Du willst wissen, wie eine Batterie von innen aussieht? Dann empfehlen wir dir unseren Beitrag zum Aufbau von Bleibatterien.

Übersicht der Batterietypen

Generell findet man an Bord zwei Grundarten von wiederaufladbaren Batterien: Blei-Säure-Batterien oder die moderneren Lithium-Batterien. Bei den Blei-Säure-Batterien unterscheidet man zusätzlich zwischen geschlossenen (nassen) und verschlossenen Batterien (AGM, Gel und Bleikristall). Diese Namensgebung ist zugegebenermaßen recht verwirrend. Im Folgenden bringen wir etwas Licht ins Dunkel:

Geschlossene ("nasse") Bleibatterien

Das sind die "klassischen" Bleibatterien, auch "Nasszellen" genannt. Die Batteriezellen haben einen Verschluss mit einem Ventil, durch das der Sauerstoff und Wasserstoff, der beim Ladeprozess entsteht, entweichen können. Bei der älteren Konstruktionsweise dieses Batterietyps muss man in gewissen Wartungsinterwallen destilliertes Wasser nachfüllen, um den Verlust der Flüssigkeit durch das Gasen auszugleichen.

Bei den neueren, "wartungsfreien" Modellen ist das Nachfüllen nicht mehr vorgesehen. Dementsprechend sind die Verschlüsse der Zellen nicht mehr zugänglich. Diese wartungsfreien Batterien sind so ausgelegt, dass ausreichend Flüssigkeit für die geplante Lebensdauer enthalten ist. Diese wird bei typischen Starterbatterien auf 3-5 Jahre angesetzt.

Zu beachten ist, dass als Starterbatterien konzipierte geschlossene Batterien in der Regel nicht besonders zyklenfest sind, da sie bei einem normalen Startvorgang nur sehr wenig entladen werden. Als Verbraucherbatterien an Bord sind diese daher nur begrenzt zu empfehlen. Es gibt aber auch zyklenfeste geschlossene Batterien, zum Beispiel die sogenannten Panzerplattenbatterien.

Verschlossene Bleibatterien

Die verschlossenen Batterien sind eine Weiterentwicklung der geschlossenen Batterien. Sie enthalten kein flüssiges Elektrolyt mehr, sondern das Elektrolyt ist in Glasmatten (AGM, Bleikristall) bzw. einem Gel gebunden. Im Englischen wird dieser Batterietyp auch als VRLA (Valve Regulated Lead Acid) bezeichnet. Diese Batterien sollten im Normalbetrieb nicht gasen. Darum ist auch kein "normales" Ventil verbaut, sondern nur ein Überdruckventil für den Notfall. Wird dieses aktiv, so ist die Batterie zerstört. Darum sollte bei verschlossenen Batterien peinlichst genau darauf geachtet werden, die maximale Ladespannung nicht zu überschreiten.

AGM-Batterien

Bei AGM-Batterien ist das Elektrolyt in Glasfaser-Matten gebunden. Sie können theoretisch in jeder Lage eingebaut werden (auch wenn eine aufrechte Lage zumindest beim Laden empfohlen wird) und haben eine geringe Selbstentladung. Je nach Hersteller kann man sie bei niedrigen Temperaturen mehrere Monate ohne Nachladen stehen lassen, ohne dass sie Schaden nehmen. AGM-Batterien können hohe Ströme abgeben, darum sind sie gut geeignet für große Verbraucher wie Bugstrahlruder oder elektrische (Anker-)Winschen. Auch als Starterbatterie lassen sie sich gut einsetzen. (Die maximale Kapazität der Starterbatterie für den entsprechenden Motortyp sollte aber nicht überschritten werden!)

Viele AGM-Batterien sind für Anwendungen in Notstromsystemen konzipiert. Dort ist eine hohe Zyklenfestigkeit eher nebensächlich, weshalb diese Batterien als Verbraucherbatterien nur bedingt zu empfehlen sind. Im Zweifel sollte man die Zyklenzahl vor dem Kauf mit anderen Batterietypen vergleichen.

Gelbatterien

Bei Gelbatterien ist das Elektrolyt in einem Gelbinder, zum Beispiel Kieselsäure gebunden, sodass es eine gelartige Konsistenz bekommt. Dadurch sind Gelbatterien ebenfalls auslaufsicher und es kann nicht zu einer Säureschichtung kommen. Gelbatterien haben den Vorteil einer relativ hohe Zyklenzahl und die Selbstentladung ist noch einmal geringer als bei AGM-Batterien.

Sie haben allerdings normalerweise einen höheren Innenwiderstand und können somit nicht so hohe Ströme abgeben wie AGM-Batterien. Auch wenn man sie theoretisch auch als Starterbatterie verwenden kann, liegt die Stärke der Gelbatterien klar bei der hohen Zyklenzahl. Darum sind sie ideal als Verbraucherbatterie, wo viele Zyklen eher geringe Ströme benötigt werden. 

Blei-Kristall-Batterien

Die relativ neue (proprietäre) Technologie der Blei-Kristall-Batterien verspricht, die Vorteile von AGM- und Gel-Batterien zu vereinen. Das Spezial-Elektrolyt ist hier - ähnlich einer AGM-Batterie - in feinen Glasstrukturen gebunden. Neben einer hohen Reinheit der Bleiplatten verspricht der Hersteller eine Zyklenzahl wie bei Gelbatterien, geringe Selbstentladung und hohe Strombelastbarkeit. Zudem sind die Batterien angeblich unempfindlich gegenüber Tiefentlatung. Aufgrund der relativ neuen Technologie und der noch geringen Verbreitung auf dem Markt gibt es allerdings noch wenige Erfahrungswerte (und keine unabhängigen Untersuchungen), sodass sich noch zeigen muss, ob die Technologie hält, was der Hersteller verspricht.

Blei-Carbon-Batterien

Auch hier handelt es sich um eine sehr neue Technologie, deren erste Exponate 2014 in Australien auf dem Markt erschienen. Im Prinzip handelt es sich um verschlossene (VRLA) Batterien, bei denen die negativen Platten entweder mit einer Kohlenstoffschicht versehen sind oder, bei anderen Herstellern, neben der negativen Blei-Platte eine zusätzliche Platte eingefügt ist, die mit einer Kohlenstoffverbindung als aktive Masse beschichtet ist. Eine weitere Variante besteht darin, dass die aktive Masse Blei in eine schwammartige Kohlenstoffstruktur eingebettet ist. 

Zur Technologie und den Eigenschaften gibt es herstellerabhängig sehr unterschiedliche Aussagen, von denen die meisten jedoch noch nicht belegt sind. Einig sind sich alle, dass durch die Kohlenstoffeinlagerungen die Sulfatierung weit geringer ausfällt und alleine dadurch die Lebensdauer dieser Batterien, auf die Zyklenzahl bezogen, deutlich verbessert wird (siehe Artikel zum Aufbau von Bleibatterien). Die Angaben schwanken hier zwischen einer doppelten bis zur achtfachen Zyklenzahl im Vergleich zu Standard-AGM-Batterien. 

Zudem sollen die Batterien mit deutlich höheren Ladeströmen zurechtkommen, auch hier schwanken die Angaben in einem sehr weiten Bereich. Die Kurzschlussströme sollen - besonders bei den Bauarten, in denen zur "normalen" negativen Bleioxidplatte eine zusätzliche Carbonplatte eingesetzt wird, um ein Mehrfaches höher sein als bei den Standard-VRLA's (Stichwort "Ultracapacitor"), wo sich die positiven Eigenschaften der VRLA's mit denen eines Super-/Ultrakondensators vereinen, was auf eine sehr hohe kurzzeitige Stromabgabe hinausläuft.

Bis jetzt gibt es (noch) mehrere Ausführungen. Wie bereits angedeutet, kommen einige dieser Wunderbatterien mit beschichtete negativen Platten, andere erhielten zusätzlich negative Kohlenstoffplatten, einige arbeiten mit Glasfasermatten als Elektrolytträger, andere mit flüssigen, stark verdünnter Schwefelsäure - all das deutet darauf hin, dass hier noch ein weites Entwicklungspotenzial besteht. Obwohl bereits auch hier einige Hersteller "Carbon-Blei-Technologie" anbieten (Exide, BatterX, Winner und andere), sind Informationen dazu in deutscher Sprache noch sehr rar - im englischen Sprachraum findet man unter dem Begriff "Carbon lead acid batteries" deutlich mehr. Auf yachtinside.de werden Anfang Dezember einige Seiten über diese Thema zu finden sein.

Lithium-Batterien

Lithium-Batterien haben grundsätzlich andere Eigenschaften als Bleibatterien. Auf den ersten Blick sind Lithium-Batterien der ideale Stromspeicher an Bord: deutlich geringeres Gewicht, sehr hohe Zyklenzahl, die Leistungsfähigkeit nimmt bei geringen Ladezuständen weniger stark ab als bei Blei-Säure-Batterien.

Aufgrund der anderen Ladecharakteristik ist es wichtig, dass die Ladetechnik auf die Charakteristiken dieses relativ neuen Batterietyps ausgelegt ist. In der Regel werden diese Batterien nur mit einem passenden Batteriemanagement-System verkauft, das die Batterie permanent überwacht und bei Unregelmäßigkeiten vom Bordsystem trennt.

Hier liegt aber auch eine Schwachstelle des Systems: Blei-Säure-Batterien geben (außer bei grober Misshandlung) selten spontan den Geist auf, sondern verlieren ihre Leistung mit der Zeit. So kann auch eine "kaputte" Batterie im Notfall noch ein paar Amperestunden liefern. Lithiumbatterien dagegen werden vom Batteriemanagementsystem abgeschaltet, sobald das System einen Fehler entdeckt. Der Skipper hat darauf keinen Einfluss und muss im Falle des Falles mit einem Totalverlust der Stromversorgung rechnen.

Den Vorteilen gegenüber stehen außerdem der deutlich höhere Preis, der in der Regel mehr als das Zehnfache einer guten Bleibatterie beträgt. Zudem haben Lithiumbatterien bei Temperaturen um den Gefrierpunkt und darunter zum Teil deutliche Kapazitätseinbußen. Ein weiterer Nachteil ist das Fehlen an Langzeit-Erfahrungen im Bordeinsatz: während Bleibatterien bei guter Pflege 12 Jahre und länger im Einsatz bleiben können, ist nicht klar, ob Lithium-Batterien eine ähnliche Lebensdauer erreichen können. Wer in abgelegenen Gebieten unterwegs ist, der sollte sich auch überlegen, ob er nicht lieber auf etablierte Bleibatterien zurückgreift, für die man auch auf dem entlegensten Südsee-Atoll noch Ersatz findet.

Vor- und Nachteile der Batterien

Die folgende Übersicht soll die theoretischen Vor- und Nachteile unterschiedlicher Batterietypen illustrieren. Da es jedoch, je nach Hersteller, erhebliche Qualitätsunterschiede gibt, können die Eigenschaften bestimmter Batterien stark von der Übersicht abweichen. Vor dem Kauf sollte man in jedem Fall die Datenblätter der Hersteller vergleichen. (Siehe unten) Seriöse Hersteller geben Daten wie Zyklenzahl in Abhängigkeit von Temperatur und DOD usw. an.

Blei
(geschl.)
AGM

Gel

Blei-
Kristall

Lithium

Theoretische Zahl der Zyklen
Eignung als Starterbatterie
Erholung nach Tiefentladung
Aushalten von Überspannung
Lebensdauer
?
?
Preis
€€
€€
€€
€€€€€

Bord-Batterien beurteilen

Wie kann ich nun beurteilen, ob eine Batterie ihr Geld wert ist? Die Preise für Batterien, die offiziell die gleiche Qualität haben, können stark variieren. Doch billiger ist nicht unbedingt besser, gerade wenn es um die Ausfallsicherheit der elektrischen Anlage an Bord geht.

Bei der Fertigungsqualität von Bleibatterien gibt es große Unterschiede. Die sorgen dafür, dass eine schlechte Batterie nach 2-3 Jahren trotz guter Behandlung mit einem Zellenschluss den Geist aufgibt, während eine  gute Batterie auch nach zehn Jahren und mehr treu ihren Dienst verrichten kann.

Generell kann man davon ausgehen, dass man bei namhaften Hersteller mit geringerer Wahrscheinlichkeit die "Katze im Sack" kauft. Dort ist nämlich das Risiko, den guten Ruf zu verlieren um einiges höher, als bei No-Name-Ware aus China.

Aber auch hier gibt es Unterschiede. Es lohnt sich, die von den Herstellern angegebene Zyklenzahl zu vergleichen, und zwar bei gleicher Temperatur, Entladetiefe (DoD) und Entladezeit (Cxx). Ferner kann man als Faustregel davon ausgehen, dass eine Batterie umso länger hält je mehr sie wiegt. Eine schwerer Batterie enthält mehr Blei, hat also dickere Platten, was sich direkt auf die Zyklenfestigkeit auswirkt.

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Danksagung

Ein herzlicher Dank geht auch an Michael Herrmann von Yachtinside.de für seine Hinweise und Ergänzungen zu diesem Artikel. Wer sich tiefer mit  der Materie beschäftigen möchte findet bei Yachtinside mehrere Artikel zum sachgerechten Umgang mit Batterien an Bord.

  • Lutz sagt:

    Schöne Zusammenstellung. Aus meiner Erfahrung beschäftigt sich aber die meiste Zeit der Diskussion über das Thema Qualität in der Realität mit der Frage des Batteriemanagement. Letzeres ist oftmals verbesserungsbedürftig, beschädigt aber die Batterie irreversibel, was dann bisweilen der vermeintlich mangelnden Qualität der Batterie angelastet wird.

    Technisch gibt es neben den Blei-Kristall Batterien eine weitere wie ich meine gute Technik namens Blei-Carbon. Hersteller zB firefly leider hier schwer erhältlich. Außer dem Gewicht kommen die Li recht nahe, ohne deren aufwändige Steuertechnik Beschreibung findest zB auch in Nigel Calders Buch.

    • Jan sagt:

      Danke für den Kommentar! Zur richtigen Batteriepflege/-management planen wir in nächster Zeit auch noch einen Artikel. Über die Blei-Carbon Batterien werde ich mich mal schlau machen, das klingt auf den ersten Blick sehr interessant…


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