Wie man Strom in Batterien speichert: Unterschied zwischen den Versionen

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==Siehe:==
 
==Siehe:==
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[[Howtopedia]] → [[How to Store Electricity in Batteries]]<br>
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[[Wie man Strom in Batterien speichert]]
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└─ [[Howtopedia-deutsch]] → [[Wie man Strom in Batterien speichert]]<br>
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├─ [[Natrium-Ionen-Akkumulatoren]]
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├─ [[Edison Batterie]]
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├─ [[Erdbatterie – Was wirklich dahintersteckt]]
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└─ [[Daniell-Element]]
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[[Howtopedia]] → [[How to Store Electricity in Batteries]]
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└─ [[Howtopedia-deutsch]] → [[Wie man Strom in Batterien speichert]]
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==Kurzbeschreibung==
 
==Kurzbeschreibung==
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[[Datei:Electricity Batteries p01a.jpg|400px|mini|rechts|Zwei Batterien parallel]]
 
*'''Problem:''' Intermittierende Stromerzeugung erfordert Speicherung für eine kontinuierliche Stromversorgung
 
*'''Problem:''' Intermittierende Stromerzeugung erfordert Speicherung für eine kontinuierliche Stromversorgung
 
*'''Idee:''' Einsatz von Batterien zur Speicherung elektrischer Energie
 
*'''Idee:''' Einsatz von Batterien zur Speicherung elektrischer Energie
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==Einleitung==
 
==Einleitung==
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[[Datei:Electricity Batteries p01b.jpg|400px|mini|rechts|Zwei Batterien in Reihe]]
 
Da viele kleine Methoden der Stromerzeugung (z. B. Solar, Wind, Mikro-Wasserkraft) nur zeitweise Strom liefern, wird eine Form der Speicherung benötigt, wenn Strom jederzeit verfügbar sein soll.
 
Da viele kleine Methoden der Stromerzeugung (z. B. Solar, Wind, Mikro-Wasserkraft) nur zeitweise Strom liefern, wird eine Form der Speicherung benötigt, wenn Strom jederzeit verfügbar sein soll.
  
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==Grundbegriffe==
 
==Grundbegriffe==
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[[Datei:Electricity Batteries p01a.jpg|400px|mini|rechts|Zwei Batterien parallel]]
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[[Datei:Electricity Batteries p01c.jpg|400px|mini|rechts|Batterien in Reihen- und Parallelschaltung]]
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'''Zelle'''   
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'''Zelle'''  <br>
 
Die kleinste Einheit einer Batterie. Zellen werden meist in Reihe geschaltet, damit sich ihre Spannungen addieren.   
 
Die kleinste Einheit einer Batterie. Zellen werden meist in Reihe geschaltet, damit sich ihre Spannungen addieren.   
 
Beispiel: Drei 2-V-Blei-Zellen ergeben 6 V, fünf 1,2-V-Nickel-Cadmium-Zellen ergeben 6 V.
 
Beispiel: Drei 2-V-Blei-Zellen ergeben 6 V, fünf 1,2-V-Nickel-Cadmium-Zellen ergeben 6 V.
  
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'''Batterie'''   
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'''Batterie'''  <br>
 
Eine zusammengefasste Einheit aus mehreren Zellen in einem Gehäuse. Häufig bestehen 12-V-Batterien aus sechs 2-V-Zellen.
 
Eine zusammengefasste Einheit aus mehreren Zellen in einem Gehäuse. Häufig bestehen 12-V-Batterien aus sechs 2-V-Zellen.
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[[Datei:Electricity Batteries p01b.jpg|400px|mini|rechts|Zwei Batterien in Reihe]]
 
  
 
'''Reihenschaltung (Series Connection)'''  <br>
 
'''Reihenschaltung (Series Connection)'''  <br>
 
Zellen oder Batterien werden so verbunden, dass der Pluspol einer Zelle mit dem Minuspol der nächsten verbunden ist. Die Spannungen addieren sich, der Strom bleibt gleich.   
 
Zellen oder Batterien werden so verbunden, dass der Pluspol einer Zelle mit dem Minuspol der nächsten verbunden ist. Die Spannungen addieren sich, der Strom bleibt gleich.   
 
Beispiel: Zwei 12-V-Batterien in Reihe ergeben 24 V.
 
Beispiel: Zwei 12-V-Batterien in Reihe ergeben 24 V.
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[[Datei:Electricity Batteries p01c.jpg|400px|mini|rechts|Batterien in Reihen- und Parallelschaltung]]
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'''Parallelschaltung (Parallel Connection)'''  <br>
 
'''Parallelschaltung (Parallel Connection)'''  <br>
 
Zellen oder Batterien werden Plus an Plus und Minus an Minus verbunden. Die Spannung bleibt gleich, die Stromstärke und die Kapazität addieren sich.   
 
Zellen oder Batterien werden Plus an Plus und Minus an Minus verbunden. Die Spannung bleibt gleich, die Stromstärke und die Kapazität addieren sich.   
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==Primärzellen (Einwegbatterien / Trockenbatterien)==
 
==Primärzellen (Einwegbatterien / Trockenbatterien)==
 +
[[Datei:Electricity Batteries p02.gif|400px|mini|rechts|Abbildung: Kontinuierliche Entladungsrate einer typischen Zink-Kohlenstoff-C-Zelle]]
 +
Die bekanntesten Einwegbatterien sind die klassischen Haushaltsbatterien. Daneben gibt es Block- und Flachbatterien sowie Knopfzellen.
  
−
Die bekanntesten sind die Haushaltsbatterien in den Größen AAA, AA, C und D.
+
* '''Zink-Kohle-Batterien''' – die günstigste und am weitesten verbreitete Variante (oft als „Normal“ oder „Economy“ bezeichnet).
−
 
+
* '''Alkaline-Batterien''' (auch „Heavy Duty“, „Long Life“ oder „Ultra“ genannt) – deutlich höhere Kapazität, bessere Leistung bei hoher Stromentnahme und längere Haltbarkeit.
−
* **Zink-Kohle-Batterien** – die günstigste und am weitesten verbreitete Variante
 
−
* **Alkaline-Batterien** (auch „Heavy Duty“ oder „Long Life“ genannt) – höhere Kapazität und bessere Leistung
 
  
−
**Nachteile von Primärzellen:**
+
'''Nachteile von Primärzellen:'''
−
* Sehr hohe Kosten pro Kilowattstunde (140–1.300 US$/kWh)
+
* Sehr hohe Kosten pro Kilowattstunde (ca. 140–1.300 US$/kWh)
 
* Nicht wiederaufladbar – nach Entladung müssen sie entsorgt werden
 
* Nicht wiederaufladbar – nach Entladung müssen sie entsorgt werden
 
* Die Leistung nimmt bei hoher Stromentnahme und niedrigen Temperaturen stark ab
 
* Die Leistung nimmt bei hoher Stromentnahme und niedrigen Temperaturen stark ab
  
−
Primärbatterien sind nur für sehr kleine Verbraucher und kurze Nutzungsdauer sinnvoll.
+
Primärbatterien sind nur für sehr kleine Verbraucher (z. B. Fernbedienungen, Uhren, Taschenlampen mit geringer Nutzungsdauer) oder als Notlösung sinnvoll.
 +
 
 +
'''Wenn eine Zelle entlädt,''' sinkt ihre Spannung. Eine frische Zink-Kohlenstoff-Zelle kann beispielsweise eine offene Spannung von 1,5 V haben, aber gegen Ende ihrer Nutzungsdauer sinkt die Spannung auf etwa 0,8 bis 0,9 V. Elektrizitätsbatterien siehe: '''Abbildung: Kontinuierliche Entladungsrate einer typischen Zink-Kohlenstoff-C-Zelle'''
 +
=== Übersicht der gängigen Primärbatterie-Größen (Stand 2026) ===
 +
 
 +
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="5" cellspacing="0"
 +
! Alte deutsche Bezeichnung
 +
! IEC-Bezeichnung (Alkaline)
 +
! IEC-Bezeichnung (Zink-Kohle)
 +
! ANSI / US-Bezeichnung
 +
! Heutige gängige Bezeichnung
 +
! Spannung
 +
! Maße (Ø × Höhe in mm)
 +
! Typische Anwendungen
 +
|-
 +
| Micro
 +
| LR03
 +
| R03
 +
| AAA
 +
| AAA / Micro
 +
| 1,5 V
 +
| 10,5 × 44,5
 +
| Fernbedienungen, Headsets, drahtlose Mäuse, Spielzeug
 +
|-
 +
| Mignon
 +
| LR6
 +
| R6
 +
| AA
 +
| AA / Mignon
 +
| 1,5 V
 +
| 14,5 × 50,5
 +
| Taschenlampen, Radios, Spielzeug, Uhren
 +
|-
 +
| Baby
 +
| LR14
 +
| R14
 +
| C
 +
| C / Baby
 +
| 1,5 V
 +
| 26,2 × 50
 +
| Mittelgroße Taschenlampen, tragbare Geräte
 +
|-
 +
| Mono
 +
| LR20
 +
| R20
 +
| D
 +
| D / Mono
 +
| 1,5 V
 +
| 34,2 × 61,5
 +
| Starke Taschenlampen, Ghettoblaster, Campinglampen
 +
|-
 +
| Lady / N
 +
| LR1
 +
| R1
 +
| N
 +
| N / Lady
 +
| 1,5 V
 +
| 12 × 30
 +
| Laserpointer, alte Kameras, medizinische Geräte
 +
|-
 +
| AAAA / Mini
 +
| LR61
 +
| -
 +
| AAAA
 +
| AAAA
 +
| 1,5 V
 +
| 8,3 × 42,5
 +
| Medizinische Geräte, Stylus-Pens, Bluetooth-Geräte
 +
|-
 +
| 9-Volt-Block
 +
| 6LR61
 +
| 6F22
 +
| PP3 / 1604D
 +
| 9V-Block
 +
| 9 V
 +
| 26,5 × 17,5 × 48,5
 +
| Rauchmelder, Multimeter, Walkie-Talkies, Effektgeräte
 +
|-
 +
| 4,5-Volt-Flachbatterie
 +
| 3LR12
 +
| 3R12
 +
| -
 +
| 4,5V-Flachbatterie
 +
| 4,5 V
 +
| 67 × 62 × 22
 +
| Alte Radios, Taschenlampen, Spielzeug
 +
|-
 +
| 6-Volt-Lantern-Block
 +
| 4LR25
 +
| 4R25
 +
| Lantern
 +
| 6V Lantern Battery
 +
| 6 V
 +
| 67 × 67 × 102
 +
| Starke Camping- und Arbeitslampen
 +
|-
 +
| Knopfzelle (häufig)
 +
| CR2032
 +
| -
 +
| CR2032
 +
| CR2032 (Lithium)
 +
| 3 V
 +
| 20 × 3,2
 +
| Uhren, Fernbedienungen, Motherboard, Waagen
 +
|-
 +
| Knopfzelle (häufig)
 +
| LR44 / AG13
 +
| -
 +
| LR44
 +
| LR44 / AG13 (Alkaline)
 +
| 1,5 V
 +
| 11,6 × 5,4
 +
| Laserpointer, Uhren, Spielzeug, Taschenrechner
 +
|}
 +
 
 +
'''Erläuterungen:'''
 +
* '''LR…''' = Alkaline-Version (längere Lebensdauer)
 +
* '''R…'''  = Zink-Kohle-Version (günstiger, kürzere Lebensdauer)
 +
* Maße können je nach Hersteller geringfügig abweichen.
 +
* Lithium-Knopfzellen (z. B. CR2032) haben eine deutlich höhere Energiedichte und längere Haltbarkeit als Alkaline-Knopfzellen.
 +
=== Übersicht gängiger Knopfzellen ===
 +
 
 +
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="6" cellspacing="0"
 +
! Chemietyp
 +
! IEC-Bezeichnung
 +
! Andere gängige Bezeichnungen
 +
! Spannung
 +
! Maße (Ø × Höhe in mm)
 +
! Typische Anwendungen
 +
! Bemerkungen
 +
|-
 +
| Alkaline
 +
| LR44
 +
| AG13, A76, G13, LR1154, 157
 +
| 1,5 V
 +
| 11,6 × 5,4
 +
| Uhren, Taschenrechner, Laserpointer, Spielzeug
 +
| Sehr verbreitet, günstig
 +
|-
 +
| Alkaline
 +
| LR41
 +
| AG3, SR41, 192, 384
 +
| 1,5 V
 +
| 7,9 × 3,6
 +
| Uhren, medizinische Geräte, kleine Fernbedienungen
 +
| Klein und flach
 +
|-
 +
| Alkaline
 +
| LR43
 +
| AG12, 386, 301
 +
| 1,5 V
 +
| 11,6 × 4,2
 +
| Uhren, Hörgeräte, kleine Elektronik
 +
|
 +
|-
 +
| Alkaline
 +
| LR54
 +
| AG10, 389, 390
 +
| 1,5 V
 +
| 11,6 × 3,1
 +
| Uhren, Taschenrechner
 +
|
 +
|-
 +
| '''Silberoxid''' (besser als Alkaline)
 +
| SR44
 +
| AG13, 357, SR1154, 303
 +
| 1,55 V
 +
| 11,6 × 5,4
 +
| Uhren, Fotoapparate, Messgeräte
 +
| Stabilere Spannung, längere Lebensdauer als LR44
 +
|-
 +
| Silberoxid
 +
| SR41
 +
| AG3, 392, 384
 +
| 1,55 V
 +
| 7,9 × 3,6
 +
| Uhren, medizinische Geräte
 +
| Hohe Präzision
 +
|-
 +
| Silberoxid
 +
| SR43
 +
| AG12, 386
 +
| 1,55 V
 +
| 11,6 × 4,2
 +
| Uhren, kleine Elektronik
 +
|
 +
|-
 +
| Lithium (Mangan)
 +
| CR2032
 +
| DL2032, ECR2032, BR2032
 +
| 3,0 V
 +
| 20,0 × 3,2
 +
| Motherboards (CMOS), Fernbedienungen, Waagen, Auto-Schlüssel
 +
| Sehr verbreitet, lange Haltbarkeit
 +
|-
 +
| Lithium
 +
| CR2025
 +
| DL2025, ECR2025
 +
| 3,0 V
 +
| 20,0 × 2,5
 +
| Uhren, Schlüsselanhänger, kleine Geräte
 +
| Flacher als CR2032
 +
|-
 +
| Lithium
 +
| CR2016
 +
| DL2016, ECR2016
 +
| 3,0 V
 +
| 20,0 × 1,6
 +
| Dünne Geräte, Uhren, Kreditkarten-Dicken
 +
| Sehr flach
 +
|-
 +
| Lithium
 +
| CR1220
 +
| DL1220, BR1220
 +
| 3,0 V
 +
| 12,5 × 2,0
 +
| Uhren, Taschenrechner, medizinische Geräte
 +
| Klein und flach
 +
|-
 +
| Lithium
 +
| CR2450
 +
| DL2450
 +
| 3,0 V
 +
| 24,5 × 5,0
 +
| Fernbedienungen, Auto-Schlüssel, LED-Lichter
 +
| Hohe Kapazität
 +
|}
 +
 
 +
=== Vergleich von Primärzellen mit kleinen Sekundärzellen (NiCd) ===
 +
 
 +
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="6" cellspacing="0"
 +
! Batterietyp
 +
! Größe
 +
! Anzahl Zyklen
 +
! Nennkapazität<br>(Ah)
 +
! Nutzenergie<sup>1</sup><br>(Wh)
 +
! Einzelpreis<br>(US$)
 +
! Kosten pro kWh<sup>2</sup><br>(US$/kWh)
 +
|-
 +
| Zn-C (Zink-Kohle)
 +
| D
 +
| 1
 +
| 5,5
 +
| 2,2
 +
| 1,0
 +
| '''450'''
 +
|-
 +
| Alkaline
 +
| D
 +
| 1
 +
| 16,0
 +
| 14,0
 +
| 2,0
 +
| '''140'''
 +
|-
 +
| NiCd
 +
| D
 +
| 100
 +
| 4,0
 +
| 400
 +
| 8,5
 +
| '''21'''
 +
|-
 +
| NiCd
 +
| D
 +
| 200
 +
| 4,0
 +
| 800
 +
| 8,5
 +
| '''10,6'''
 +
|-
 +
| NiCd
 +
| D
 +
| 500
 +
| 4,0
 +
| 2.000
 +
| 8,5
 +
| '''4,25'''
 +
|}
 +
 
 +
<sup>1</sup> Die Nutzenergie (Wh) wurde bei einer typischen Entladung für eine kleine Taschenlampe ermittelt (0,5 A, zwei Zellen in Reihe für eine 1,2 W / 2,5 V Glühbirne).
  
 +
<sup>2</sup> Die Kosten pro kWh berücksichtigen nur den Batteriepreis. Bei wiederaufladbaren Batterien kommen zusätzlich die Kosten für das Ladegerät hinzu (das jedoch viele Zyklen hält).
 
==Sekundärzellen (wiederaufladbare Akkumulatoren)==
 
==Sekundärzellen (wiederaufladbare Akkumulatoren)==
 +
[[Datei:Electricity Batteries p05.gif|400px|mini|rechts|'''Abbildung:''' Zyklenlebensdauer in Abhängigkeit von der Entladetiefe für verschiedene Blei-Säure-Batterietypen]]
 +
Es gibt zwei Hauptgruppen von wiederaufladbaren Batterien (Akkumulatoren), die für netzferne Anwendungen relevant sind: Blei-Säure-Batterien und Nickel-Cadmium-Batterien. In den letzten Jahren kommen zunehmend auch Lithium-basierte Systeme zum Einsatz, die jedoch in diesem Beitrag nur kurz erwähnt werden.
  
−
Es gibt zwei Hauptgruppen:
+
===1. Blei-Säure-Batterien===
  
−
### 1. Blei-Säure-Batterien
 
 
Die kostengünstigste Lösung für größere Speicherkapazitäten.
 
Die kostengünstigste Lösung für größere Speicherkapazitäten.
  
−
**Wichtige Untertypen:**
+
'''Wichtige Untertypen:'''
−
* **Autobatterien** – sehr günstig, aber nur für flache Entladung geeignet (ca. 20 tiefe Zyklen)
+
* '''Autobatterien''' – sehr günstig, aber nur für flache Entladung geeignet (ca. 20–30 tiefe Zyklen)
−
* **Tiefentlade- / Traktionsbatterien** – für tiefe Entladung bis 80 % geeignet, längere Lebensdauer
+
* '''Tiefentlade- / Traktionsbatterien''' – für tiefe Entladung bis 80 % geeignet, längere Lebensdauer
−
* **Stationärbatterien** – für Notstromversorgung, sehr zuverlässig bei flacher Entladung
+
* '''Stationärbatterien''' – für Notstromversorgung, sehr zuverlässig bei flacher Entladung
−
* **Solarbatterien** (Low-Antimony) – speziell für Photovoltaik, geringe Selbstentladung und Wasserbedarf
+
* '''Solarbatterien (Low-Antimony)''' – speziell für Photovoltaik entwickelt, geringe Selbstentladung und geringer Wasserbedarf
−
* **Verschlossene / wartungsfreie Batterien** (VRLA) – kein Nachfüllen von Wasser nötig
+
* '''Verschlossene / wartungsfreie Batterien (VRLA / AGM / Gel)''' – kein Nachfüllen von Wasser nötig, wartungsarm
 +
 
  
−
**Wichtige Hinweise zur Nutzung:**
+
'''Wichtige Hinweise zur Nutzung:'''
−
* Nie tiefer als 50 % (besser nur 20–30 %) entladen
+
* Möglichst nicht tiefer als 50 % entladen (besser nur 20–30 % für lange Lebensdauer)
 
* Bei offenen Typen regelmäßig destilliertes Wasser nachfüllen
 
* Bei offenen Typen regelmäßig destilliertes Wasser nachfüllen
 
* Kühl und gut belüftet lagern (hohe Temperaturen verkürzen die Lebensdauer stark)
 
* Kühl und gut belüftet lagern (hohe Temperaturen verkürzen die Lebensdauer stark)
 +
'''Blei-Säure-Batterien'''
 +
 +
Die preisgünstigste Lösung für eine nennenswerte elektrische Speicherkapazität ist die Blei-Säure-Batterie. Eine vollgeladene Blei-Säure-Zelle hat eine Nennspannung von 2 Volt. Eine 12-V-Batterie besteht daher in der Regel aus sechs Zellen, die in Reihe geschaltet sind.
 +
 +
Eine Blei-Säure-Batterie hält nur eine begrenzte Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen aus, bevor sie ausfällt und ersetzt werden muss. Je tiefer die Entladung ist (je stärker die Batterie im Durchschnitt „entleert“ wird), desto weniger Zyklen übersteht sie.
 +
 +
**Beispiel:** 
 +
Wird eine Batterie regelmäßig bis auf 80 % ihrer Nennkapazität entladen, hält sie möglicherweise nur etwa 800 Zyklen. Wird sie hingegen nur bis auf 20 % entladen, kann sie bis zu 6.000 Zyklen erreichen. 
 +
 +
Um bei 20 % Entladetiefe die gleiche nutzbare Energie zu liefern wie bei 80 % Entladetiefe, muss die Batterie jedoch viermal größer dimensioniert werden. Sie hält dann aber auch mindestens viermal länger. 
 +
 +
Die Größe einer Blei-Säure-Batterie ist daher immer ein Kompromiss: 
 +
- Zu groß → teuer 
 +
- Zu klein → wird zu tief entladen und hat eine kurze Lebensdauer
 +
 +
'''Abbildung: Zyklenlebensdauer in Abhängigkeit von der Entladetiefe für verschiedene Blei-Säure-Batterietypen'''
  
−
### 2. Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd)
+
===2. Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd)===
 
* Sehr robust und tiefentladefest (bis 100 % möglich)
 
* Sehr robust und tiefentladefest (bis 100 % möglich)
 
* Hohe Zyklenzahl (oft 1.000 bis über 10.000)
 
* Hohe Zyklenzahl (oft 1.000 bis über 10.000)
 
* Gut geeignet für kleine Photovoltaik-Anwendungen
 
* Gut geeignet für kleine Photovoltaik-Anwendungen
 
* Höhere Selbstentladung als Blei-Säure-Batterien
 
* Höhere Selbstentladung als Blei-Säure-Batterien
−
* **Memory-Effekt** bei verschlossenen Zellen möglich (kann durch mehrmaliges vollständiges Laden/Entladen verringert werden)
+
* '''Memory-Effekt''' bei verschlossenen Zellen möglich (kann durch mehrmaliges vollständiges Laden/Entladen verringert werden)
  
−
**Nachteile:**
+
'''Nachteile:'''
 
* Deutlich teurer als Blei-Säure
 
* Deutlich teurer als Blei-Säure
 
* Umweltbelastung durch Cadmium (sorgfältige Entsorgung erforderlich)
 
* Umweltbelastung durch Cadmium (sorgfältige Entsorgung erforderlich)
  
−
==Vergleich der wichtigsten Batterietypen==
+
===3. Weitere moderne Typen (kurz)===
 +
* '''Nickel-Metallhydrid (NiMH)''' – Nachfolger von NiCd, höhere Kapazität, kein Memory-Effekt, aber höhere Selbstentladung
 +
* '''Lithium-Ionen / LiFePO4''' – sehr hohe Energiedichte, lange Lebensdauer, leicht, aber teurer und erfordern gute Ladeelektronik
 +
 
 +
=== Übersicht der gängigen wiederaufladbaren Akkumulatoren (Stand 2026) ===
 +
 
 +
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="5" cellspacing="0"
 +
! Batterietyp
 +
! Spannung pro Zelle
 +
! Typische Entladetiefe (empfohlen)
 +
! Selbstentladung pro Monat
 +
! Typische Zyklenzahl
 +
! Lebensdauer (Jahre)
 +
! Vorteile
 +
! Nachteile
 +
! Typische Anwendungen
 +
|-
 +
| Blei-Säure (Autobatterie)
 +
| 2,0 V
 +
| 20 %
 +
| 20–30 %
 +
| 300–600
 +
| 1–3
 +
| Sehr günstig, weit verbreitet
 +
| Nur flache Entladung, empfindlich
 +
| Starterbatterien, Notstrom (kurzzeitig)
 +
|-
 +
| Blei-Säure (Traktions / Deep Cycle)
 +
| 2,0 V
 +
| 50–80 %
 +
| 5–8 %
 +
| 1.000–1.500
 +
| 4–7
 +
| Gute Tiefentladefestigkeit
 +
| Höheres Gewicht, Wartung nötig
 +
| Solaranlagen, Elektrofahrzeuge, Boote
 +
|-
 +
| Blei-Säure (Solar / Low-Antimony)
 +
| 2,0 V
 +
| 50 %
 +
| 1–3 %
 +
| 2.000–3.500
 +
| 6–12
 +
| Geringe Selbstentladung, für PV optimiert
 +
| Schwer, Wartung bei offenen Typen
 +
| Photovoltaik-Speicher, Off-Grid-Systeme
 +
|-
 +
| Blei-Säure (VRLA / AGM / Gel)
 +
| 2,0 V
 +
| 30–50 %
 +
| 2–5 %
 +
| 400–1.500
 +
| 5–10
 +
| Wartungsarm, auslaufsicher
 +
| Teurer als offene Typen, empfindlich bei Tiefentladung
 +
| Solaranlagen, USV, Camping
 +
|-
 +
| Nickel-Cadmium (NiCd)
 +
| 1,2 V
 +
| bis 100 %
 +
| 5–20 %
 +
| 1.000–10.000+
 +
| 10–20
 +
| Sehr robust, tiefentladefest, temperaturunempfindlich
 +
| Memory-Effekt, Cadmium giftig, teurer
 +
| Professionelle Werkzeuge, alte Solaranlagen
 +
|-
 +
| Nickel-Metallhydrid (NiMH)
 +
| 1,2 V
 +
| 80–100 %
 +
| 15–30 %
 +
| 500–2.000
 +
| 3–6
 +
| Hohe Kapazität, kein starker Memory-Effekt
 +
| Hohe Selbstentladung
 +
| Akkus für Kameras, Spielzeug, Funkgeräte
 +
|-
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| Lithium-Ionen (Li-Ion)
 +
| 3,6–3,7 V
 +
| 80–90 %
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| 2–5 %
 +
| 500–2.000
 +
| 5–10
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| Sehr hohe Energiedichte, leicht
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| Teuer, braucht Schutzelektronik, temperaturabhängig
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| Moderne Solar-Speicher, Elektrofahrzeuge, Laptops
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| Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)
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| 3,2 V
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| 80–100 %
 +
| 1–3 %
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| 2.000–7.000+
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| 10–15+
 +
| Sehr lange Lebensdauer, sicher, tiefentladefest
 +
| Höherer Preis pro kWh
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| Off-Grid-Solaranlagen, Speichersysteme
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|}
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'''Erläuterungen zur Tabelle:**
 +
- Die angegebenen Werte sind typische Durchschnittswerte und können je nach Qualität und Hersteller stark variieren.
 +
- LiFePO4-Batterien gewinnen besonders in Off-Grid- und Solaranwendungen stark an Bedeutung, da sie sehr langlebig und sicher sind.
 +
 
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==Vergleich der wichtigsten Batterietypen (Stand 2026)==
  
−
| Batterietyp                 | Empfohlene Entladetiefe | Selbstentladung pro Monat | Typische Zyklenzahl | Lebensdauer (Jahre) | Kosten ca. (US$/kWh) |
+
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="6" cellspacing="0" style="text-align:center;"
−
|------------------------------|--------------------------|---------------------------|---------------------|---------------------|----------------------|
+
! Batterietyp
−
| Autobatterie (Blei-Säure)   | 20 %                   | 30 %                     | 300–600           | 1–3               | 80–150             |
+
! Empfohlene Entladetiefe
−
| Traktionsbatterie            | 80 %                   | 5–7 %                   | 1.500              | 4–6                | 200                |
+
! Selbstentladung pro Monat
−
| Solarbatterie (Low-Antimony) | 50 %                   | 1–3 %                   | bis 3.000         | 5–10              | 200–350            |
+
! Typische Zyklenzahl
−
| Verschlossene Blei-Säure     | 20 %                   | 2–6 %                   | 400–1.500          | 4–8                | 150–500            |
+
! Lebensdauer (Jahre)
−
| NiCd (verschlossen)         | bis 100 %               | 5–30 %                   | 100–10.000         | 3–5                | 600–1.000           |
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! Kosten ca. (US$/kWh)
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! Bemerkungen
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|-
 +
| '''Autobatterie (Blei-Säure)'''
 +
| 20 %
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| 20–30 %
 +
| 300–600
 +
| 1–3
 +
| 80–150
 +
| Nur für flache Entladung geeignet, günstigster Einstieg
 +
|-
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| '''Traktions / Deep-Cycle (Blei-Säure)'''
 +
| 50–80 %
 +
| 5–8 %
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| 1.200–2.000
 +
| 4–7
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| 180–280
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| Gut für mittlere Tiefentladung
 +
|-
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| '''Solarbatterie (Low-Antimony)'''
 +
| 50 %
 +
| 1–3 %
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| 2.500–4.000
 +
| 7–12
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| 190–320
 +
| Speziell für Photovoltaik optimiert, geringe Selbstentladung
 +
|-
 +
| '''Verschlossene Blei-Säure (AGM / Gel)'''
 +
| 30–50 %
 +
| 2–5 %
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| 600–1.800
 +
| 5–10
 +
| 220–450
 +
| Wartungsarm, auslaufsicher, teurer als offene Typen
 +
|-
 +
| '''Nickel-Cadmium (NiCd)'''
 +
| bis 100 %
 +
| 10–25 %
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| 1.500–8.000
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| 8–15
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| 550–950
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| Sehr robust, aber Cadmium-problematisch
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| '''Nickel-Metallhydrid (NiMH)'''
 +
| 80 %
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| 15–30 %
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| 500–2.000
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| 3–6
 +
| 400–700
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| Gute Kapazität, hohe Selbstentladung
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| '''Lithium-Ionen (Li-Ion)'''
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| 80–90 %
 +
| 2–4 %
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| 800–2.500
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| 6–10
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| 350–650
 +
| Hohe Energiedichte, braucht Schutzelektronik
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|-
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| '''Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)'''
 +
| 80–100 %
 +
| 1–3 %
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| 3.000–7.000+
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| 12–20+
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| 280–550
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| Derzeit beste Wahl für Off-Grid und Solaranlagen (sehr langlebig und sicher)
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==Sicherheitshinweise==
 
==Sicherheitshinweise==
−
* Bei Blei-Säure-Batterien entsteht beim Laden explosives Knallgas → gute Belüftung und kein offenes Feuer!
+
 
−
* Säure ist stark ätzend – Schutzkleidung und Vorsicht beim Nachfüllen
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Der Umgang mit Batterien birgt verschiedene Gefahren. Besonders wichtig sind folgende Hinweise:
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* NiCd-Batterien enthalten giftiges Cadmium → fachgerechte Entsorgung oder Recycling
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===1. Blei-Säure-Batterien===
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* Beim Laden entsteht **explosives Knallgas** (Wasserstoff + Sauerstoff). Deshalb müssen Batterieräume immer gut belüftet sein.
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* Offenes Feuer, Funken oder Rauchen in der Nähe von ladenden Batterien ist streng verboten.
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* Die Batteriesäure (Schwefelsäure) ist **stark ätzend**. Sie greift Haut, Augen und Kleidung an. Bei Kontakt sofort mit viel Wasser spülen und bei Bedarf medizinische Hilfe holen.
 +
* Beim Nachfüllen von destilliertem Wasser Schutzhandschuhe, Schutzbrille und säurefeste Schutzkleidung tragen.
 +
* Verschüttete Säure mit Natron oder Backpulver neutralisieren und anschließend gründlich abwischen.
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===2. Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd)===
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* Enthalten **giftiges Cadmium**. Bei Beschädigung oder unsachgemäßer Entsorgung besteht Umwelt- und Gesundheitsgefahr.
 +
* NiCd-Batterien dürfen niemals verbrannt oder im normalen Hausmüll entsorgt werden.
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* Fachgerechtes Recycling über geeignete Sammelstellen ist zwingend erforderlich.
 +
 
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===3. Allgemeine Hinweise für alle Akkumulatoren===
 +
* Batterien niemals kurzschließen (starke Funkenbildung und Brandgefahr).
 +
* Beschädigte oder aufgequollene Batterien sofort außer Betrieb nehmen.
 +
* Lithium-Batterien (Li-Ion / LiFePO4) dürfen nur mit dafür geeigneten Ladereglern und Schutzelektronik (BMS) verwendet werden, da sie bei Überladung oder Überhitzung Brand- oder Explosionsgefahr bergen.
 +
* Batterien kühl, trocken und vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt lagern.
 +
* Kinder und Unbefugte dürfen keinen Zugang zu Batterieanlagen haben.
 +
 
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'''Entsorgung:** 
 +
Alle Batterien und Akkumulatoren sind Sondermüll. Blei-, Cadmium- und Lithium-Batterien müssen über autorisierte Sammelstellen oder Recyclinghöfe entsorgt bzw. recycelt werden.
  
 
==Quellen und weiterführende Literatur==
 
==Quellen und weiterführende Literatur==

Aktuelle Version vom 6. April 2026, 09:32 Uhr

E-Energie-Deko.png

Siehe:

Wie man Strom in Batterien speichert
├─ Natrium-Ionen-Akkumulatoren
├─ Edison Batterie
├─ Erdbatterie – Was wirklich dahintersteckt
└─ Daniell-Element

Howtopedia → How to Store Electricity in Batteries
└─ Howtopedia-deutsch → Wie man Strom in Batterien speichert

Kurzbeschreibung

Zwei Batterien parallel
  • Problem: Intermittierende Stromerzeugung erfordert Speicherung für eine kontinuierliche Stromversorgung
  • Idee: Einsatz von Batterien zur Speicherung elektrischer Energie
  • Schwierigkeitsgrad: Mittel
  • Preisklasse: Mittel bis hoch
  • Benötigte Materialien: Batterien, Laderegler, Kabel, ggf. Wechselrichter
  • Geografisches Gebiet: Netzferne ländliche Regionen weltweit
  • Benötigte Kompetenzen: Grundkenntnisse in Elektrotechnik und Batteriepflege
  • Anzahl Personen: 1–2 Personen
  • Dauer: Installation meist 1 Tag, regelmäßige Wartung erforderlich

Einleitung

Zwei Batterien in Reihe

Da viele kleine Methoden der Stromerzeugung (z. B. Solar, Wind, Mikro-Wasserkraft) nur zeitweise Strom liefern, wird eine Form der Speicherung benötigt, wenn Strom jederzeit verfügbar sein soll.

Es gibt eine große Vielfalt an Batterien. Ziel dieses Beitrags ist es, eine Übersicht über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Typen zu geben. Wichtigster Grundsatz: Es gibt **keine Universalbatterie**. Ein einzelner Batterietyp kann nicht alle Anwendungen abdecken.

Grundbegriffe

Batterien in Reihen- und Parallelschaltung

Zelle
Die kleinste Einheit einer Batterie. Zellen werden meist in Reihe geschaltet, damit sich ihre Spannungen addieren. Beispiel: Drei 2-V-Blei-Zellen ergeben 6 V, fünf 1,2-V-Nickel-Cadmium-Zellen ergeben 6 V.

Batterie
Eine zusammengefasste Einheit aus mehreren Zellen in einem Gehäuse. Häufig bestehen 12-V-Batterien aus sechs 2-V-Zellen.

Reihenschaltung (Series Connection)
Zellen oder Batterien werden so verbunden, dass der Pluspol einer Zelle mit dem Minuspol der nächsten verbunden ist. Die Spannungen addieren sich, der Strom bleibt gleich. Beispiel: Zwei 12-V-Batterien in Reihe ergeben 24 V.

Parallelschaltung (Parallel Connection)
Zellen oder Batterien werden Plus an Plus und Minus an Minus verbunden. Die Spannung bleibt gleich, die Stromstärke und die Kapazität addieren sich. Beispiel: Zwei 12-V-Batterien parallel ergeben weiterhin 12 V, aber doppelte Stromstärke und doppelte Kapazität.

Kombinierte Schaltung
Oft werden Batterien sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet, um sowohl höhere Spannung als auch höhere Kapazität zu erreichen.

Primärzellen (Einwegbatterien / Trockenbatterien)

Abbildung: Kontinuierliche Entladungsrate einer typischen Zink-Kohlenstoff-C-Zelle

Die bekanntesten Einwegbatterien sind die klassischen Haushaltsbatterien. Daneben gibt es Block- und Flachbatterien sowie Knopfzellen.

  • Zink-Kohle-Batterien – die günstigste und am weitesten verbreitete Variante (oft als „Normal“ oder „Economy“ bezeichnet).
  • Alkaline-Batterien (auch „Heavy Duty“, „Long Life“ oder „Ultra“ genannt) – deutlich höhere Kapazität, bessere Leistung bei hoher Stromentnahme und längere Haltbarkeit.

Nachteile von Primärzellen:

  • Sehr hohe Kosten pro Kilowattstunde (ca. 140–1.300 US$/kWh)
  • Nicht wiederaufladbar – nach Entladung müssen sie entsorgt werden
  • Die Leistung nimmt bei hoher Stromentnahme und niedrigen Temperaturen stark ab

Primärbatterien sind nur für sehr kleine Verbraucher (z. B. Fernbedienungen, Uhren, Taschenlampen mit geringer Nutzungsdauer) oder als Notlösung sinnvoll.

Wenn eine Zelle entlädt, sinkt ihre Spannung. Eine frische Zink-Kohlenstoff-Zelle kann beispielsweise eine offene Spannung von 1,5 V haben, aber gegen Ende ihrer Nutzungsdauer sinkt die Spannung auf etwa 0,8 bis 0,9 V. Elektrizitätsbatterien siehe: Abbildung: Kontinuierliche Entladungsrate einer typischen Zink-Kohlenstoff-C-Zelle

Übersicht der gängigen Primärbatterie-Größen (Stand 2026)

Alte deutsche Bezeichnung IEC-Bezeichnung (Alkaline) IEC-Bezeichnung (Zink-Kohle) ANSI / US-Bezeichnung Heutige gängige Bezeichnung Spannung Maße (Ø × Höhe in mm) Typische Anwendungen
Micro LR03 R03 AAA AAA / Micro 1,5 V 10,5 × 44,5 Fernbedienungen, Headsets, drahtlose Mäuse, Spielzeug
Mignon LR6 R6 AA AA / Mignon 1,5 V 14,5 × 50,5 Taschenlampen, Radios, Spielzeug, Uhren
Baby LR14 R14 C C / Baby 1,5 V 26,2 × 50 Mittelgroße Taschenlampen, tragbare Geräte
Mono LR20 R20 D D / Mono 1,5 V 34,2 × 61,5 Starke Taschenlampen, Ghettoblaster, Campinglampen
Lady / N LR1 R1 N N / Lady 1,5 V 12 × 30 Laserpointer, alte Kameras, medizinische Geräte
AAAA / Mini LR61 - AAAA AAAA 1,5 V 8,3 × 42,5 Medizinische Geräte, Stylus-Pens, Bluetooth-Geräte
9-Volt-Block 6LR61 6F22 PP3 / 1604D 9V-Block 9 V 26,5 × 17,5 × 48,5 Rauchmelder, Multimeter, Walkie-Talkies, Effektgeräte
4,5-Volt-Flachbatterie 3LR12 3R12 - 4,5V-Flachbatterie 4,5 V 67 × 62 × 22 Alte Radios, Taschenlampen, Spielzeug
6-Volt-Lantern-Block 4LR25 4R25 Lantern 6V Lantern Battery 6 V 67 × 67 × 102 Starke Camping- und Arbeitslampen
Knopfzelle (häufig) CR2032 - CR2032 CR2032 (Lithium) 3 V 20 × 3,2 Uhren, Fernbedienungen, Motherboard, Waagen
Knopfzelle (häufig) LR44 / AG13 - LR44 LR44 / AG13 (Alkaline) 1,5 V 11,6 × 5,4 Laserpointer, Uhren, Spielzeug, Taschenrechner

Erläuterungen:

  • LR… = Alkaline-Version (längere Lebensdauer)
  • R… = Zink-Kohle-Version (günstiger, kürzere Lebensdauer)
  • Maße können je nach Hersteller geringfügig abweichen.
  • Lithium-Knopfzellen (z. B. CR2032) haben eine deutlich höhere Energiedichte und längere Haltbarkeit als Alkaline-Knopfzellen.

Übersicht gängiger Knopfzellen

Chemietyp IEC-Bezeichnung Andere gängige Bezeichnungen Spannung Maße (Ø × Höhe in mm) Typische Anwendungen Bemerkungen
Alkaline LR44 AG13, A76, G13, LR1154, 157 1,5 V 11,6 × 5,4 Uhren, Taschenrechner, Laserpointer, Spielzeug Sehr verbreitet, günstig
Alkaline LR41 AG3, SR41, 192, 384 1,5 V 7,9 × 3,6 Uhren, medizinische Geräte, kleine Fernbedienungen Klein und flach
Alkaline LR43 AG12, 386, 301 1,5 V 11,6 × 4,2 Uhren, Hörgeräte, kleine Elektronik
Alkaline LR54 AG10, 389, 390 1,5 V 11,6 × 3,1 Uhren, Taschenrechner
Silberoxid (besser als Alkaline) SR44 AG13, 357, SR1154, 303 1,55 V 11,6 × 5,4 Uhren, Fotoapparate, Messgeräte Stabilere Spannung, längere Lebensdauer als LR44
Silberoxid SR41 AG3, 392, 384 1,55 V 7,9 × 3,6 Uhren, medizinische Geräte Hohe Präzision
Silberoxid SR43 AG12, 386 1,55 V 11,6 × 4,2 Uhren, kleine Elektronik
Lithium (Mangan) CR2032 DL2032, ECR2032, BR2032 3,0 V 20,0 × 3,2 Motherboards (CMOS), Fernbedienungen, Waagen, Auto-Schlüssel Sehr verbreitet, lange Haltbarkeit
Lithium CR2025 DL2025, ECR2025 3,0 V 20,0 × 2,5 Uhren, Schlüsselanhänger, kleine Geräte Flacher als CR2032
Lithium CR2016 DL2016, ECR2016 3,0 V 20,0 × 1,6 Dünne Geräte, Uhren, Kreditkarten-Dicken Sehr flach
Lithium CR1220 DL1220, BR1220 3,0 V 12,5 × 2,0 Uhren, Taschenrechner, medizinische Geräte Klein und flach
Lithium CR2450 DL2450 3,0 V 24,5 × 5,0 Fernbedienungen, Auto-Schlüssel, LED-Lichter Hohe Kapazität

Vergleich von Primärzellen mit kleinen Sekundärzellen (NiCd)

Batterietyp Größe Anzahl Zyklen Nennkapazität
(Ah) 		Nutzenergie1
(Wh) 		Einzelpreis
(US$) 		Kosten pro kWh2
(US$/kWh)
Zn-C (Zink-Kohle) D 1 5,5 2,2 1,0 450
Alkaline D 1 16,0 14,0 2,0 140
NiCd D 100 4,0 400 8,5 21
NiCd D 200 4,0 800 8,5 10,6
NiCd D 500 4,0 2.000 8,5 4,25

1 Die Nutzenergie (Wh) wurde bei einer typischen Entladung für eine kleine Taschenlampe ermittelt (0,5 A, zwei Zellen in Reihe für eine 1,2 W / 2,5 V Glühbirne).

2 Die Kosten pro kWh berücksichtigen nur den Batteriepreis. Bei wiederaufladbaren Batterien kommen zusätzlich die Kosten für das Ladegerät hinzu (das jedoch viele Zyklen hält).

Sekundärzellen (wiederaufladbare Akkumulatoren)

Abbildung: Zyklenlebensdauer in Abhängigkeit von der Entladetiefe für verschiedene Blei-Säure-Batterietypen

Es gibt zwei Hauptgruppen von wiederaufladbaren Batterien (Akkumulatoren), die für netzferne Anwendungen relevant sind: Blei-Säure-Batterien und Nickel-Cadmium-Batterien. In den letzten Jahren kommen zunehmend auch Lithium-basierte Systeme zum Einsatz, die jedoch in diesem Beitrag nur kurz erwähnt werden.

1. Blei-Säure-Batterien

Die kostengünstigste Lösung für größere Speicherkapazitäten.

Wichtige Untertypen:

  • Autobatterien – sehr günstig, aber nur für flache Entladung geeignet (ca. 20–30 tiefe Zyklen)
  • Tiefentlade- / Traktionsbatterien – für tiefe Entladung bis 80 % geeignet, längere Lebensdauer
  • Stationärbatterien – für Notstromversorgung, sehr zuverlässig bei flacher Entladung
  • Solarbatterien (Low-Antimony) – speziell für Photovoltaik entwickelt, geringe Selbstentladung und geringer Wasserbedarf
  • Verschlossene / wartungsfreie Batterien (VRLA / AGM / Gel) – kein Nachfüllen von Wasser nötig, wartungsarm


Wichtige Hinweise zur Nutzung:

  • Möglichst nicht tiefer als 50 % entladen (besser nur 20–30 % für lange Lebensdauer)
  • Bei offenen Typen regelmäßig destilliertes Wasser nachfüllen
  • Kühl und gut belüftet lagern (hohe Temperaturen verkürzen die Lebensdauer stark)

Blei-Säure-Batterien

Die preisgünstigste Lösung für eine nennenswerte elektrische Speicherkapazität ist die Blei-Säure-Batterie. Eine vollgeladene Blei-Säure-Zelle hat eine Nennspannung von 2 Volt. Eine 12-V-Batterie besteht daher in der Regel aus sechs Zellen, die in Reihe geschaltet sind.

Eine Blei-Säure-Batterie hält nur eine begrenzte Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen aus, bevor sie ausfällt und ersetzt werden muss. Je tiefer die Entladung ist (je stärker die Batterie im Durchschnitt „entleert“ wird), desto weniger Zyklen übersteht sie.

    • Beispiel:**

Wird eine Batterie regelmäßig bis auf 80 % ihrer Nennkapazität entladen, hält sie möglicherweise nur etwa 800 Zyklen. Wird sie hingegen nur bis auf 20 % entladen, kann sie bis zu 6.000 Zyklen erreichen.

Um bei 20 % Entladetiefe die gleiche nutzbare Energie zu liefern wie bei 80 % Entladetiefe, muss die Batterie jedoch viermal größer dimensioniert werden. Sie hält dann aber auch mindestens viermal länger.

Die Größe einer Blei-Säure-Batterie ist daher immer ein Kompromiss: - Zu groß → teuer - Zu klein → wird zu tief entladen und hat eine kurze Lebensdauer

Abbildung: Zyklenlebensdauer in Abhängigkeit von der Entladetiefe für verschiedene Blei-Säure-Batterietypen

2. Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd)

  • Sehr robust und tiefentladefest (bis 100 % möglich)
  • Hohe Zyklenzahl (oft 1.000 bis über 10.000)
  • Gut geeignet für kleine Photovoltaik-Anwendungen
  • Höhere Selbstentladung als Blei-Säure-Batterien
  • Memory-Effekt bei verschlossenen Zellen möglich (kann durch mehrmaliges vollständiges Laden/Entladen verringert werden)

Nachteile:

  • Deutlich teurer als Blei-Säure
  • Umweltbelastung durch Cadmium (sorgfältige Entsorgung erforderlich)

3. Weitere moderne Typen (kurz)

  • Nickel-Metallhydrid (NiMH) – Nachfolger von NiCd, höhere Kapazität, kein Memory-Effekt, aber höhere Selbstentladung
  • Lithium-Ionen / LiFePO4 – sehr hohe Energiedichte, lange Lebensdauer, leicht, aber teurer und erfordern gute Ladeelektronik

Übersicht der gängigen wiederaufladbaren Akkumulatoren (Stand 2026)

Batterietyp Spannung pro Zelle Typische Entladetiefe (empfohlen) Selbstentladung pro Monat Typische Zyklenzahl Lebensdauer (Jahre) Vorteile Nachteile Typische Anwendungen
Blei-Säure (Autobatterie) 2,0 V 20 % 20–30 % 300–600 1–3 Sehr günstig, weit verbreitet Nur flache Entladung, empfindlich Starterbatterien, Notstrom (kurzzeitig)
Blei-Säure (Traktions / Deep Cycle) 2,0 V 50–80 % 5–8 % 1.000–1.500 4–7 Gute Tiefentladefestigkeit Höheres Gewicht, Wartung nötig Solaranlagen, Elektrofahrzeuge, Boote
Blei-Säure (Solar / Low-Antimony) 2,0 V 50 % 1–3 % 2.000–3.500 6–12 Geringe Selbstentladung, für PV optimiert Schwer, Wartung bei offenen Typen Photovoltaik-Speicher, Off-Grid-Systeme
Blei-Säure (VRLA / AGM / Gel) 2,0 V 30–50 % 2–5 % 400–1.500 5–10 Wartungsarm, auslaufsicher Teurer als offene Typen, empfindlich bei Tiefentladung Solaranlagen, USV, Camping
Nickel-Cadmium (NiCd) 1,2 V bis 100 % 5–20 % 1.000–10.000+ 10–20 Sehr robust, tiefentladefest, temperaturunempfindlich Memory-Effekt, Cadmium giftig, teurer Professionelle Werkzeuge, alte Solaranlagen
Nickel-Metallhydrid (NiMH) 1,2 V 80–100 % 15–30 % 500–2.000 3–6 Hohe Kapazität, kein starker Memory-Effekt Hohe Selbstentladung Akkus für Kameras, Spielzeug, Funkgeräte
Lithium-Ionen (Li-Ion) 3,6–3,7 V 80–90 % 2–5 % 500–2.000 5–10 Sehr hohe Energiedichte, leicht Teuer, braucht Schutzelektronik, temperaturabhängig Moderne Solar-Speicher, Elektrofahrzeuge, Laptops
Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) 3,2 V 80–100 % 1–3 % 2.000–7.000+ 10–15+ Sehr lange Lebensdauer, sicher, tiefentladefest Höherer Preis pro kWh Off-Grid-Solaranlagen, Speichersysteme

Erläuterungen zur Tabelle:** - Die angegebenen Werte sind typische Durchschnittswerte und können je nach Qualität und Hersteller stark variieren. - LiFePO4-Batterien gewinnen besonders in Off-Grid- und Solaranwendungen stark an Bedeutung, da sie sehr langlebig und sicher sind.

Vergleich der wichtigsten Batterietypen (Stand 2026)

Batterietyp Empfohlene Entladetiefe Selbstentladung pro Monat Typische Zyklenzahl Lebensdauer (Jahre) Kosten ca. (US$/kWh) Bemerkungen
Autobatterie (Blei-Säure) 20 % 20–30 % 300–600 1–3 80–150 Nur für flache Entladung geeignet, günstigster Einstieg
Traktions / Deep-Cycle (Blei-Säure) 50–80 % 5–8 % 1.200–2.000 4–7 180–280 Gut für mittlere Tiefentladung
Solarbatterie (Low-Antimony) 50 % 1–3 % 2.500–4.000 7–12 190–320 Speziell für Photovoltaik optimiert, geringe Selbstentladung
Verschlossene Blei-Säure (AGM / Gel) 30–50 % 2–5 % 600–1.800 5–10 220–450 Wartungsarm, auslaufsicher, teurer als offene Typen
Nickel-Cadmium (NiCd) bis 100 % 10–25 % 1.500–8.000 8–15 550–950 Sehr robust, aber Cadmium-problematisch
Nickel-Metallhydrid (NiMH) 80 % 15–30 % 500–2.000 3–6 400–700 Gute Kapazität, hohe Selbstentladung
Lithium-Ionen (Li-Ion) 80–90 % 2–4 % 800–2.500 6–10 350–650 Hohe Energiedichte, braucht Schutzelektronik
Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) 80–100 % 1–3 % 3.000–7.000+ 12–20+ 280–550 Derzeit beste Wahl für Off-Grid und Solaranlagen (sehr langlebig und sicher)

Sicherheitshinweise

Der Umgang mit Batterien birgt verschiedene Gefahren. Besonders wichtig sind folgende Hinweise:

1. Blei-Säure-Batterien

  • Beim Laden entsteht **explosives Knallgas** (Wasserstoff + Sauerstoff). Deshalb müssen Batterieräume immer gut belüftet sein.
  • Offenes Feuer, Funken oder Rauchen in der Nähe von ladenden Batterien ist streng verboten.
  • Die Batteriesäure (Schwefelsäure) ist **stark ätzend**. Sie greift Haut, Augen und Kleidung an. Bei Kontakt sofort mit viel Wasser spülen und bei Bedarf medizinische Hilfe holen.
  • Beim Nachfüllen von destilliertem Wasser Schutzhandschuhe, Schutzbrille und säurefeste Schutzkleidung tragen.
  • Verschüttete Säure mit Natron oder Backpulver neutralisieren und anschließend gründlich abwischen.

2. Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd)

  • Enthalten **giftiges Cadmium**. Bei Beschädigung oder unsachgemäßer Entsorgung besteht Umwelt- und Gesundheitsgefahr.
  • NiCd-Batterien dürfen niemals verbrannt oder im normalen Hausmüll entsorgt werden.
  • Fachgerechtes Recycling über geeignete Sammelstellen ist zwingend erforderlich.

3. Allgemeine Hinweise für alle Akkumulatoren

  • Batterien niemals kurzschließen (starke Funkenbildung und Brandgefahr).
  • Beschädigte oder aufgequollene Batterien sofort außer Betrieb nehmen.
  • Lithium-Batterien (Li-Ion / LiFePO4) dürfen nur mit dafür geeigneten Ladereglern und Schutzelektronik (BMS) verwendet werden, da sie bei Überladung oder Überhitzung Brand- oder Explosionsgefahr bergen.
  • Batterien kühl, trocken und vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt lagern.
  • Kinder und Unbefugte dürfen keinen Zugang zu Batterieanlagen haben.

Entsorgung:** Alle Batterien und Akkumulatoren sind Sondermüll. Blei-, Cadmium- und Lithium-Batterien müssen über autorisierte Sammelstellen oder Recyclinghöfe entsorgt bzw. recycelt werden.

Quellen und weiterführende Literatur

Dieser Howtopedia-Beitrag basiert auf dem Practical Action Technical Brief „Batteries“.

Weiterführende Literatur:

  • Rural Lighting: A Guide for Development Workers, ITDG Publishing, 1994

Nützliche Adressen

Practical Action The Schumacher Centre for Technology & Development, Bourton on Dunsmore, RUGBY, CV23 9QZ, United Kingdom Tel.: +44 (0) 1926 634400 E-Mail: practicalaction@practicalaction.org.uk Web: www.practicalaction.org

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