Wie man Strom in Batterien speichert

Siehe:

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)

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.

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.

Sekundärzellen (wiederaufladbare Akkumulatoren)

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)

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

| Batterietyp                  | Empfohlene Entladetiefe | Selbstentladung pro Monat | Typische Zyklenzahl | Lebensdauer (Jahre) | Kosten ca. (US$/kWh) |
|------------------------------|-------------------------|---------------------------|---------------------|---------------------|----------------------|
| Autobatterie (Blei-Säure)    | 20 %                    | 30 %                      | 300–600             | 1–3                 | 80–150               |
| Traktionsbatterie            | 80 %                    | 5–7 %                     | 1.500               | 4–6                 | 200                  |
| Solarbatterie (Low-Antimony) | 50 %                    | 1–3 %                     | bis 3.000           | 5–10                | 200–350              |
| Verschlossene Blei-Säure     | 20 %                    | 2–6 %                     | 400–1.500           | 4–8                 | 150–500              |
| NiCd (verschlossen)          | bis 100 %               | 5–30 %                    | 100–10.000          | 3–5                 | 600–1.000            |

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
• NiCd-Batterien enthalten giftiges Cadmium → fachgerechte Entsorgung oder Recycling

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