Elektrische Tips - LiFePO4-Batterien

Die Zeit ist reif, einen Wechsel der Batterietechnologie für die Batteriebänke in Booten (und Wohnmobilen) ins Auge zu fassen.
Bei der Bewertung der technischen Eigenschaften der bisher üblichen Blei/Schefelsäure-Batterien und der schon seit längeren verfügfbaren LiFePO4-Batterien war das bisher schon immer naheliegend, nur der überaus hohe Preis war das Haupthindernis für einen Wechsel. Seit einigen Monaten bröckelt dieser, und hat bei einigen Anbietern die Schwelle von 400€ / 100Ah/12V unterschritten
Der Preis wird vermutlich in naher Zukunft weiter nachgeben, sodaß ein Wechsel naheliegend oder sogar zwingend ist.

Beim Wechsel der Akkutechnologie von Blei/Schwefelsäure nach LiFePO4 sind einige Besonderheiten zu beachten:
Der Bleiakku hat eine Nennspannung von 12V, die je nach Ladezustand von 10,5V bis 14,4V schwanken kann.
Der LiFePO4-Akku hat 12,6V Nennspannung bei einer Variation von 12,0V bis 14,6V.
Verbraucherseitig ist da kein Problem zu erwarten, nur beim Laden wird der LiFePO4-Akku wegen der geringfügig höheren Ladeschlußspannung mit einem auf Blei eingestellten Lader nicht wirklich ganz voll geladen werden können.
Die Frage dabei ist, ob man das wirklich will bzw. haben muß, denn im Gegensatz zu Bleiakku mag der LiFePO4-Akku den vollgeladenen Zustand nicht und reagiert darauf mit vorzeitiger Alterung.
So gesehen beläßt man seine Ladeeinrichtungen, also Lima-Regler, Solar-Regler, Windgenerator bei der gewohnten Einstellung, bekommt zwar den Akku nicht ganz voll, erhält dafür jedoch eine längere Lebensdauer. Dadurch vereinfacht sich auch der Wechsel, man holt Blei raus und stellt LiFePO4 rein. Man wird genug Probleme mit den mechanischen Anpassungen haben, wenn der neue Akku nicht in den alten Kasten paßt.

Starter/Ankerwinsch/Bugstrahlruder: LiFePO4-Akkus sind für hohe Entladeströme weniger geeignet, das ist jedoch eine Domäne der Bleiakkus, die auf diesem Gebiet unbeststreitbare Vorteile haben.
Es war schon immer sinnvoll, für diese Hochstromverbraucher separate Akkus zu haben, und diese Akkus möglichst nahe an ihrem Verbraucher zu plazieren, um Nachteile durch zu lange Leitungsverbindungen zu vermeiden. In diesem Fall ist es deutlich besser, diese Einzelstromkreise wie gehabt mit Bleiakkus zu belassen.
Man sollte jedoch, um die speziellen Nachteile des Bleiakkus zu vermeiden, dafür sorgen, daß diese Akkus stets wirklich rappelvoll geladen sind. Dem kommt die spezielle Verbrauchscharakteristik für diese Verbraucher entgegen: Dem Akku werden kurzzeitig hohe oder sogar sehr hohe Ströme abverlangt, mit überaus langen Pausen ohne jeden Verbrauch.
Um diese mit Bleiakkus bestückten Einzelnetze sinnvoll und wirksam mit dem LiFePO4-Bordnetz zu verbinden, sind spezielle Maßnahmen erforderlich, die bis jetzt in diesem Bereich unüblich sind: Man trennt die Verbindung B+ der Lichtmaschine zur Starterbatterie auf, und legt diese Leitung zu der LiFePO4-Verbraucherbatterie, und trennt auch alle weiteren eventuell vorhandenen + seitigen Verbindungen dieser Netze auf. Zunächst ist die Folge, daß die Starterbatterie nicht mehr durch die Lichtmaschine geladen wird. Weil aber die übrigen Elemente des Motorstromkreises nach wie vor verbunden sind, also Starter, Vorglüheinrichtungen und Motorinstrumente,etc., kann der Motor auf die übliche Weise gestartet und betrieben werden. Nur wird nicht mehr die Starterbatterie geladen, sondern die LiFePO4-Verbraucherbatterie.
Um die Starterbatterie zu laden, greift man zu einem "Step-Up-Wandler", ein kleines elektronisches Gerätchen, das (aus chinesischer Produktion) seit etlichen Jahren erstaunlich preisgünstig zu haben ist, Dieser Step-Up-Wandler lädt die Motorbatterie aus der Verbraucherbatterie, sogar wenn deren Spannung niedriger ist als die Ladeschlußspannung der Motorbatterie. Dabei hat das Ding einen Wirkungsgrad von über 90%, kann allerdings keine allzu hohen Ströme liefern. Das ist auch nicht erforderlich, wie folgendes Rechenbeispiel zeigt:

Die gleiche Schaltung nimmt man für die anderen Hochstromkreise wie Ankerwinsch oder Bugstrahlruder
Weil diese Verbrauchscharakteristik den technischen Eigenschaften von Bleibatterien sehr entgegenkommt, werden die nicht nur immer betriebsbereit sein, sondern auch besonders lange halten.
Die LiFePO4-Verbraucherbatterie wird nun von sämtlichen verfügbaren Ladequellen direkt geladen, wie Lima der Haupmaschine, Solarpanels, Windgenerator, Dieselgenerator, oder was sonst noch verfügbar ist.