10. Batteriekapazität und Peukert-Exponent
Die Batteriekapazität wird in Amperestunden (Ah) ausgedrückt und gibt an, wie viel Strom eine Batterie im Laufe der Zeit liefern kann. Wenn zum Beispiel eine 100 Ah-Batterie mit einem konstanten Strom von 5 A entladen wird, ist die Batterie in 20 Stunden vollständig entladen.
Die Geschwindigkeit, mit der eine Batterie entladen wird, wird als C-Rating ausgedrückt. Das C-Rating gibt an, wie viele Stunden eine Batterie mit einer bestimmten Kapazität hält. 1C ist die 1 h-Rate und bedeutet, dass der Entladestrom die gesamte Batterie in 1 Stunde entlädt. Bei einer Batterie mit einer Kapazität von 100 Ah entspricht dies einem Entladestrom von 100 A. Eine 5C-Rate für diese Batterie wäre 500 A für 12 Minuten (1/5 Stunden), und eine C5-Rate wäre 20 A für 5 Stunden.
Tipp
Es gibt zwei Möglichkeiten, den C-Wert einer Batterie anzugeben. Entweder mit einer Zahl vor dem C oder mit einer Zahl nach dem C.
Zum Beispiel:
5C ist dasselbe wie C0,2
1C ist dasselbe wie C1
0,2C ist dasselbe wie C5
Die Kapazität einer Batterie hängt von der Entladungsrate ab. Je schneller die Entladungsrate, desto weniger Kapazität wird zur Verfügung stehen. Das Verhältnis zwischen langsamer oder schneller Entladung kann nach dem Peukertschen Gesetz berechnet werden und wird durch den Peukert-Exponenten ausgedrückt. Einige Batteriechemien leiden mehr unter diesem Phänomen als andere. Bleisäure sind davon stärker betroffen als Lithiumbatterien. Der Batteriewächter berücksichtigt dieses Phänomen mithilfe des Peukert-Exponenten.
Beispiel einer Entladungsrate
Eine Blei-Säure-Batterie ist auf 100 Ah bei C20 ausgelegt, das bedeutet, dass diese Batterie einen Gesamtstrom von 100 A über 20 Stunden mit einer Rate von 5 A pro Stunde liefern kann. C20 = 100 Ah (5 x 20 = 100).
Wenn die gleiche 100 Ah-Batterie in zwei Stunden vollständig entladen ist, wird ihre Kapazität stark reduziert. Wegen der höheren Entladungsrate darf sie nur C2 = 56 Ah ergeben.
Peukerts Formel
Der Wert, der sich bei der Peukert-Formel anpassen lässt, ist der Exponent n: siehe folgende Formel.
Beim Batteriewächter lässt sich der Peukert-Exponent zwischen 1,00 und 1,50 anpassen. Je höher der Peukert-Exponent, desto schneller „schrumpft“ die effektive Kapazität mit zunehmender Entladungsrate. Eine ideale (theoretische) Batterie hat einen Peukert-Exponenten von 1,00 und hat eine feste Kapazität unabhängig von der Größe des Entladestroms. Die Standardeinstellung im Batteriewächter für den Peukert-Exponenten ist 1,25. Es handelt sich hierbei um einen annehmbaren Durchschnittswert für die meisten Blei-Säure-Batterien.
Die Peukert-Gleichung wird im Folgenden angegeben:
Cp = In x t , wo der Peukert-Exponent n ist:
Zur Berechnung des Peukert-Exponenten benötigen Sie zwei Batterie-Nennkapazitäten. Dies ist in der Regel die 20-Stunden-Entladungsrate und die 5-Stunden-Rate, kann aber auch die 10-Stunden- und 5-Stunden-Rate oder die 20-Stunden- und 10-Stunden-Rate sein. Verwenden Sie idealerweise eine niedrige Entladungsrate zusammen mit einem wesentlich höheren Rating. Batteriekapazitätratings finden Sie im Datenblatt der Batterie. Wenden Sie sich im Zweifelsfall an Ihren Batterielieferanten.
Berechnungsbeispiel mit der 5 h und dem 20 h Rating Das C5-Rating beträgt 75 Ah. Das t1-Rating beträgt 5 h und I1 wird berechnet:
Das C20-Rating beträgt 100 Ah. Das t2-Rating beträgt 20 h und I2 wird berechnet:
Der Peukert-Exponent ist:
Ein Peukert-Rechner steht Ihnen zur Verfügung unter http://www.victronenergy.de/support-and-downloads/software#peukert-calculator. |  |
Bitte beachten Sie, dass der Peukert-Exponent nicht mehr als eine grobe Annäherung an die Realität ist. Bei sehr hohen Strömen wird die Batterie eine noch geringere Kapazität aufweisen, als von einem festen Exponenten vorhergesagt wird. Wir empfehlen, den Standardwert im Batteriemonitor nicht zu ändern, außer im Fall von Lithium-Batterien.