Kilowattstunde, Stromverbrauch & Ampere berechnen für eine autarke Solaranlage

Dieser Artikel soll darüber informieren, welche Ströme in einer 12-Volt Solaranlage mit Solarbatterie und Solarpanel fließen und den Zusammenhang zwischen Verbrauch, Leistung und Strom deutlich machen. Ziel ist es zudem, dem Leser ein Gefühl dafür zu geben, was sich hinter den technischen Größen Ampere, Volt, Watt und Kilowattstunde verbirgt. Am Ende soll jeder Leser den Stromverbrauch seiner Anlage selbst berechnen können. Die Stromstärke in Ampere berechnen ist genauso wie die Leistung in Watt berechnen eine einfache Sache, dazu aber mehr im Artikel.

Stromstärke in Ampere berechnen

Wer die Stromstärke in Ampere berechnen möchte, der muss erst einmal wissen, was ein Ampere überhaupt ist. Die Stromstärke hat als Einheit Ampere und gibt an, welche Ladung durch einen Leiter fließt. Genau genommen müsste man an dieser Stelle auch die Fläche angeben, durch die der Strom fließt, weil die Ladung ja auf die Fläche verteilt ist. Der Einfachheit halber wird in Folge aber der gesamte Strom im Leiter berücksichtigt.

Anschaulich, wenn auch technisch nicht korrekt, ist es, wenn die Stromstärke und die Spannung, die Volt als Einheit hat, mit einem Fluss verglichen werden. Die Stromstärke steht dann für die Wassermasse pro laufenden Flussmeter und die Spannung für die Fließgeschwindigkeit.

Soll also die Wassermenge berechnet werden, die ein Fluss transportiert, dann multipliziert man die Wassermenge mit der Flussgeschwindigkeit und der verstrichenen Zeit. Vergleichbar dazu berechnet sich der Stromverbrauch (Stromarbeit) aus dem Produkt von Spannung, Strom und der Zeit.        W = U * I * t [Einheit VAs oder J]

Leistung eines Solarpanels

Das Produkt aus Spannung und Strom gibt übrigens die Leistung eines elektrischen Gerätes an (P=U * I). Die Leistung wird in Watt gemessen. Möchte man wissen, wie viel Strom verbraucht wurde, also die geleistete Arbeit ermitteln, wird die Leistung mit der Zeit multipliziert. Anschaulich gesagt verbraucht ein 12 V Verbraucher mit 1000 Watt Leistung pro Stunde eine Kilowattstunde Strom. Genauso einfach errechnet sich die Arbeit eines Solarpanels. Ein Solarmodul erzeugt z.B. 60W Dauerleistung in einem 12V Batteriesystem, also ca. 5 Ampere Ladestrom. Einfach, nicht wahr?

Doch zurück zu der Berechnung der Stromstärke. Ampere berechnen sich aus der Leistung eines Gerätes geteilt durch die anliegende Spannung (I = P / U). Die Spannung ist mit 12 Volt vorgegeben, die Leistung des Gerätes mit 24 Watt angegeben. Im Kopf kann ausgerechnet werden, dass zwei Ampere Strom fließen müssen, um den Verbraucher korrekt arbeiten zu lassen (24 W / 12 V = 2 A). Am Ende des Textes finden sich übrigens alle relevanten Formeln noch einmal anschaulich mit Beispielen zusammengefasst.

Leistung in Watt berechnen

Die Leistung eines elektrischen Gerätes lässt sich ganz einfach bestimmen. Entweder wird diese direkt am Gerät abgelesen, was bei fast allen Geräten möglich ist, oder sie wird aus dem Produkt von Strom und Spannung in Watt berechnet.
Bei einer Kühltruhe mit einer Spannung von 12 Volt und einer gemessene Stromstärke von 10 Ampere werden exakt 12 * 10 = 120 Watt Leistung erbracht. Dies bedeutet, dass pro Stunde 0,12 Kilowattstunden (kWh) Strom verbraucht werden.

Beispielrechnung einer autarken Solaranlage

Um den Verbrauch im Verhältnis zur Leistung zu verdeutlichen, hier ein Beispiel. Es beleuchtet die Frage, ob eine bestimmte Solaranlage den gewünschten Verbrauch decken kann. Dazu statten wir ein Wohnmobil mit einem Solarpanel aus, das eine maximale Leistung von 150 Watt hat. Dieser Strom wird in eine Batterie mit einer Kapazität von 100Ah eingespeist.
Rechnet man mit täglich 10 Stunden Ladezeit mit 60 Watt Leistung, was im Sommer bei guter Ausrichtung durchaus realistisch ist, werden täglich 600 Wattstunden Strom gespeichert. Das sind immerhin 0,6 Kilowattstunden, die ohne weiteres Zutun zur Verfügung stehen. Bei einer Spannung von 12 Volt fließen also im Schnitt zehn Stunden lang fünf Ampere Strom, mit der die Batterie geladen wird. Das sind 50Ah, die Batterie ist also nach zwei Tagen wieder komplett geladen.

Lässt sich damit der Stromverbrauch eines Wohnmobils dauerhaft decken?

Nun, um die Antwort zu finden, wollen wir ein wenig rechnen.
Angenommen, es sollen vier Stunden täglich zwei Lampen brennen, ein 12V Kühlschrank soll durchweg bereit sein und zwei Stunden am Tag soll der 12V Fernseher laufen. Dazu kommt ein Ventilator, der gelegentlich eingeschaltet wird.
Die Energiesparlampen haben eine Leistung von 12 Watt je Stück. Der Kühlschrank verbraucht laut Herstellerangabe am Tag 0,18 Kilowattstunden (kWh), vermutlich werden aber wegen des häufigen Öffnens der Türe 20% mehr benötigt. Die Leistung des Fernsehers ist mit 40 Watt angegeben und der Ventilator schlägt mit gemessenen 0,42 Ampere zu Buche.
Rechnen wir also aus, wie viel Strom in kWh pro Tag anfallen.
Lampen: 2 * 12 = 24 Watt Leistung über vier Stunden, das sind rund 0,1 kWh pro Tag.
Kühlschrank: 0,18 + 20% = 0,216 kWh pro Tag
Fernseher: 40 Watt Leistung über zwei Stunden, das sind 0,08 kWh pro Tag
Ventilator: 0,42 * 12 = 5 Watt Leistung. Bei zehn Stunden Einsatz täglich sind das 0,05 kWh am Tag.
In der Summe sind das 0,1 + 0,216 + 0,08 + 0,05 = 0,446 kWh. Eine Solaranlage mit der gewählten Leistung reicht also aus um an einem Sommertag den Stromverbrauch zu decken. Nur die Batterie wäre vielleicht ein wenig zu klein dimensioniert. Diese hat nur 100 Ah * 12V = 1200 Wattstunden (das sind 1,2 Kilowattstunden) Kapazität und wäre bei schlechtem Wetter nach zwei bis drei Tagen erschöpft.
Bei einer autarken Solaranlage für ein Wohnmobil oder Gartenhaus macht es Sinn, die Solarmodule größer zu dimensionieren, damit auch in Schlechtwetterperioden ausreichend Energie zur Versorgung aller Verbraucher und zur Ladung der Solarbatterie bereitstehen.

Einheiten und Formelzeichen

Die Stromstärke in Ampere, abgekürzt A, wird mit dem Formelzeichen I angegeben.
Die Spannung in Volt, abgekürzt V, wird mit dem Formelzeichen U angegeben.
Die Leistung in Watt, abgekürzt W, wird mit dem Formelzeichen P angegeben.
Die Zeit in Sekunden, abgekürzt s, wird mit dem Formelzeichen t angegeben.
Der Stromverbrauch in Wattsekunde, abgekürzt Ws, wird mit dem Formelzeichen W oder E angegeben. Im Alltag ist die Kilowattstunde (kWh) verbreiteter. Dabei handelt es sich um das Tausendfache der Wattstunde und das 3.600.000-fache der Wattsekunde.

Ampere berechnen

Formel: I = P / U

Beispiel: Ein moderner 12V Fernseher hat eine Leistung von 40 Watt und die Spannung liegt bei 12 Volt. Es fließt also ein Strom von 40 W / 12V = 3,333 Ampere.

Spannung berechnen

Formel: U = P / I

Beispiel: Auf der Glühlampe ist die Leistung mit 60 Watt angegeben und es wird eine Stromstärke von fünf Ampere gemessen. Die Spannung ist also 60 W / 5 A = 12 Volt.

Leistung berechnen

Formel: P = I * U

Beispiel: Direkt an der Solarbatterie eines Wohnmobils wird ein Strom von 5,6 Ampere und eine Spannung von 12 Volt gemessen. Die Leistung aller angeschlossenen Geräte beträgt also 12 V * 5,6 A = 67,2 Watt.

Stromverbrauch berechnen

Formel: E = W * t

Beispiel 1: Die Leistung eines 12V Verbrauchers soll wie im Beispiel oben 67,2 Watt betragen. Nach einer Stunde sind also 67,2 Wattstunden (Wh) verbraucht. In zehn Stunden wären das 672 Wattstunden, also 0,672 Kilowattstunden (kWh).

Beispiel 2: Die Batterie hat eine Ladekapazität von 36Ah. Das bedeutet, dass die Batterie einen Strom von einem Ampere 36 Stunden lang bereitstellen kann. Das entspricht also einen Stromverbrauch von 36 Ah * 12 V = 432 Wattstunden, das sind 0,432 Kilowattstunden.

Wird nun ein Strom von 3,333 Ampere gemessen, dann schafft die Batterie es 36 Ah / 3,333 A= 10,8 Stunden lang, den Verbrauch zu decken. Dabei ist die entnehmbare Kapazität einer Batterie immer von der Höhe des Entladestroms abhängig. D.h. bei einem hohen Entladestrom über 10 Stunden ist z.B. einer 230 Ah Exide AGM Batterie rund 20% weniger Arbeit zu entnehmen als im Vergleich zu einer Entladung mit einem 10 mal kleineren Entladestrom über 100 Stunden.

Stromverbrauch berechnen ist also ganz einfach.

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3 Fragen zum Kauf eines Indego Mähroboters

Rasen mähen ist eine mühsame Aufgabe und ein Roboter-Rasenmäher kann diese Arbeit einfach übernehmen. Der Bosch Indego besitzt eine Reihe von einzigartigen Funktionen und hat den Ruf einer der besten Mähroboter zu sein. Er findet seinen idealen Weg von selbst und liefert immer den perfekten Schnitt. Dieser kleine grüne Kobold Bosch Indego ist ein vollautomatischer Rasenmäher. Er düst in deinem Garten rum und schneidet das Gras bis er auf die Ladestation fährt und dort wieder seinen Akkumulator lädt. Wenn er auf seiner Mähtour gegen etwas stößt, nimmt er einen anderen Kurs weg von diesem Hindernis.

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Wie schafft er das?

Das intelligente Navigationssystem LOGICUT vermisst automatisch deinen Garten und berechnet den kürzesten Weg um in geordneten parallelen Linien zu mähen. Das erspart Mähzeit und Energie. Die Batterie des Indegos wird weiterhin geschont, da er seine Batterie weniger oft aufladen muss.

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Links das systematische Mähen mit Logicut Technologie und rechts ohne Logicut

Funktioniert der Indego?

Ja, ich habe selbst einen und er funktioniert hervorragend. Er benötigt ein bisschen Einrichtung, aber Bosch bietet eine Reihe von genial einfachen Lehrvideos auf ihrer Website. Damit Indego seinen Arbeitsbereich erkennt, musst du den Umfang des Mäh-Gebietes mit dem Begrenzungskabel und kleinen Kunststoffstiften abstecken. Dies dient als eine Grenze, die der Mähroboter nicht überschreiten kann.

Sobald du das Territorium markiert hast, schnüffelt der Indego herum und lernt die Lage des Gartens kennen. Du kannst den Mähroboter Indego einfach für bestimmte Mähzeiten programmieren und er wird zu jeder Uhrzeit glücklich den Rasen schneiden und nichts als eine feine Mulchschicht aus Rasenschnitt hinterlassen. Jedes Mal wenn der Indego mäht, aktualisiert er seine Karte und wird effizienter im Schnittmuster. Dank seiner drei Mini-Klingen, die das Gras schneiden, ist der Indego sehr leise und schneidet das Gras so fein, dass dieser Grasschnitt als Mulch in den Rasen zurückgeführt wird. Die Kombination aus leisem Motor und schnellem koordiniertem Mähvorgang macht den Indego unschlagbar. 

Den Indego gibt es in 4 Modellvarianten:

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Alle Modellvarianten haben den gleichen Akku und decken ca. 200 m2 Fläche mit einer Akkuladung ab. Dafür ist der Mähroboter ungefähr 20 Minuten unterwegs. Eine integrierte Diebstahlsicherung schlägt laut Alarm, sobald der Indego vom Gelände entfernt wird. Mit 35% Steigungen kommt der Rasenroboter noch zurecht und ist daher für steilere Anstiege im Garten gut gerüstet. Die Reinigung des Mähroboters ist einfach und es setzt sich selten Schnittgut am Mäher selbst ab.

Ist der Indego sein Geld wert?

Das einzige, was am Indego nicht liebenswert ist, ist sein Preis – aber meinen Mähfreund gibt es momentan preisgünstig auf Amazon*. Der Indego ist sicherlich nicht einer der teuersten und Bosch hat Features eingebaut, die den Indego attraktiver als seine Konkurrenten macht. Der Bosch Indego ist wirklich gut, er macht seinen Job fast perfekt und spart einem damit einen Haufen Arbeit und Ärger.

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5 Tips zum Kauf einer AGM Batterie

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Auch bekannt als VRLA (Ventil regulierte Blei-Säure Batterie) bekannt, wurde die AGM-Batterie in den 1980er Jahren für den Einsatz in Militärflugzeugen entwickelt, wo Leistung, Gewicht, Sicherheit und Zuverlässigkeit im Vordergrund standen. Heutzutage rüsten viele Autohersteller Fahrzeuge mit AGM-Batterien aus, zumal ihr Preisleistungsverhältnis unschlagbar günstig ist. Konzipiert als zuverlässige, wartungsfreie und sicherere Batterielösung, hat die AGM Batterie mittlerweile die traditionelle nasse Blei-Säure-Batterie in vielen Anwendungen abgelöst.

Vorteile AGM Batterie

Bekannt ist die AGM-Batterie für ihre verbesserte elektrische Zuverlässigkeit und einfache Instandhaltung. Sie ist hermetisch verschlossen und mit Überdruckventilen ausgestattet.

Bei diesem AGM Akkus sitzt der Elektrolyt (Batteriesäure) in Glasfaservlies-Separatoren zwischen den beiden Batterieplatten. Die Seperatoren sitzen fest zwischen den Platten und der Akkumulator hat dadurch eine bessere Beständigkeit gegenüber Vibrationen. Ein weiterer Vorteil ist, das AGM Akkus sich wesentlich langsamer als eine Nassbatterie entladen, z.B. wenn ein Fahrzeug oder eine Solaranlage in einem Wohnwagen für eine längere Zeit nicht betrieben wird. Die Ladespannung muss geregelt sein, da sie immer unterhalb der Gasungsspannung liegen muss. Weiterhin sind AGM Batterien sicherer, weil die Gefahr vor auslaufender Batteriesäure aufgrund der Glasfaservlies-Seperatoren wesentlich geringer ist. Da die Glasmatten nicht vollständig mit Elektrolyt gesättigt sind, kann eine AGM-Batterie sich bei Frost ausdehnen und standhalten – sie wird zwar im gefrorenen Zustand keinen Strom liefern, aber auch nicht ihr Gehäuse aufsprengen (diese Gefahr besteht bei Nassbatterien). Die AGM Batterie ist von der Bauart her lageunabhängig, aber genauere Angaben zur Batterielage kannst du den jeweiligen Datenblättern entnehmen.

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Die Lebensdauer eines AGM Akkus wird oft als lange bezeichnet. In der Realität besitzt eine zyklenfeste AGM Batterie allerdings eine höhere Anfälligkeit gegenüber einem Ausgasen und es kann kein Elektrolyt nachgefüllt werden. Die Lebensdauer hängt an vielen Faktoren und der genauen Anwendung, daher kann hier kein allgemein gültiges Kommentar gemacht werden.

Genauso wie die Gelbatterie gehört der AGM-Akku zur Gruppe der VRLA Batterien (Valve Regulated Lead Acid). Hierbei handelt es sich um hermetisch verkapselte Bleiakkus, welche den Innendruck über ein Ventil selbstständig regeln. Daher kann dieser Batterietyp nicht mit destilliertem Wasser wieder aufgefüllt werden.

Nicht jeder AGM Akkus ist gleich

AGM AkkuDie AGM Technologie wurde in den letzten Jahren von verschiedenen Herstellern wie Varta, Hoppecke, Exide oder Banner auf unterschiedliche Anwendungen optimiert. Daher hat nicht jede AGM Batterie das gleiche Batteriedesign und die gleichen Eigenschaften. Die Gitterplatten der Batterie sind für zyklische Solaranwendungen meist aus etwas dickerem Blei gegossen, als z.B. für AGM Starterbatterien in Autoanwendungen. Eine dicke Gitterplatte besitzt mehr Blei und damit mehr Zyklenfähigkeit, aber dadurch auch eine geringere Plattenoberfläche pro Kg und damit eine geringere Hochstromfähigkeit, die beim Starten des Anlassers benötigt wird.

AGM – Zyklenfest oder nicht?

AGM BatterieZyklenfeste Solarbatterien werden in kleineren Stückzahlen hergestellt und es werden höhere Preise für diese robusten Batterien bezahlt. Daher gibt es die Handhabe einiger Batteriehersteller eine normale AGM Starterbatterie einfach als zyklenfeste Solarbatterie zu vermarkten. Dafür wird einfach ein anderes Batterielabel aufgeklebt, die Batterie bleibt aber die gleiche, eventuell wird nur etwas an der Säuredichte geändert. Umso wichtiger ist es für uns Verbraucher, darauf zu achten was wir wirklich kaufen. Wir empfehlen beim Kauf immer auf das Batteriegewicht zu achten und im Zweifelsfalle die schwerere AGM Batterie zu kaufen. Es ist anzunehmen, dass die schwerere Batterie ein robusteres Zyklendesign besitzt. Es ist in erster Linie die Plattendicke, die eine Batterie zyklenfest macht! Weiterhin hilft es, beim Hersteller auf der Webseite das genaue Datenblatt der Batterie herunterzuladen und es mit anderen Akkus zu vergleichen.

AGM Stromaufnahme

AGM BatterieDie Stromaufnahmefähigkeit der AGM Batterie ist meist besser als bei einer Gelbatterie oder Nassbatterie. Dies liegt am geringen Innenwiderstand der AGM Batterie und damit der Fähigkeit, Ströme ohne nennenswerte interne Spannungsabfälle zu liefern oder aufzunehmen. Im Verbund der Batterie mit einer Solaranlage hat dies den Vorteil, das beim Laden der Batterie niedrige Wärmeverluste entstehen. Eine höhere Ladeeffizienz sorgt für eine geringere Wärmeentwicklung im Betrieb.  In Verbindung mit einem guten Laderegler wird mit einem AGM Akku also eine hohe Effizienz beim Einspeichern der Solarenergie erreicht. Gegenüber hochohmigen Batterien kann somit ein Vorteile von ca. 10-15% besserer Aufnahme erreicht werden. Das ist in autarken Solarsystemen ein interessanter Vorteil: die AGM Batterie braucht z.B. nur 100Ah Ladestrom, wo andere Typen 110Ah benötigen.

Lebensdauer AGM Batterie vs Gel Batterie

Bei der Frage nach der höheren Lebensdauer der AGM Akkus oder Gelakkus sind viele Wohnmobil Fans unterschiedlicher Meinung. Die AGM Batterie ist in den letzten Jahren als grosse Innovation gefeiert worden, aber viele Womo-Besitzer bevorzugen weiterhin Gelbatterien. Egal welchen Batterietyp du wählst, wichtig ist, dass deine Batteriekapazität möglichst gross ist. Das sorgt für durchschnittlich weniger tiefe Entladezustände (bestenfalls entlade deine Batterie nie mehr als 20%) und reduziert die Sulfatierung. Diese tritt vor allem bei tiefen Ladezuständen auf.  Folge: Die Akkukapazität sinkt. Deshalb ist es wichtig, eine Blei-Säure-Batterie nie lange entladen zu lagern. Wenn du deine Batterie alle 2 Monate mit einem Batterieladegerät voll lädst, dankt dir das eine Gelbatterie mit bis zu 15 Jahren Lebensdauer. Eine AGM Batterie mit solch einer langen Lebensdauer habe ich in der Praxis bisher noch nicht gesehen. Der AGM Akkus ist spätestens nach 7-8 Jahren auszutauschen.

Kauftip AGM Akkus

AGM Batterien sind nicht die beste Wahl für alle Anwendungen – sie sind etwas teuerer wie Nassbatterien. Jedoch machen ihre Eigenschaften- und  Konstruktionsmerkmale sie zur Batterie der ersten Wahl für viele Anwendungen. Eine zyklenfester AGM Akkus wird oft als Bordakku in Wohnmobilen eingesetzt, in USV Systemen, als Starterbatterie in Autos oder überall dort wo eine zuverlässige, vollständig versiegelte und wartungsfreie Batterie benötigt wird.

Ein grosses Problem ist, das heute die Batterien nicht mehr trocken gelagert werden. Früher holte der Händler eine trocken vorgeladene Batterie aus dem Regal und sie im Beisein des Käufers mit Schwefelsäure befüllte. Das geht mit AGM Batterien nicht, diese stehen fix und fertig gefüllt im Laden und warten monate- oder gar jahrelang auf einen Käufer. Kaum ein Händler lädt die AGM Akkus zwischen durch mal wieder auf… so liegen die AGM Batterien in Teilentladezustand und Sulfatieren schonmal vor…. Daher kauft eure Batterien dort, wo ein hoher Durchsatz an Material stattfindet. Auf Amazon findest du eine große Übersicht an aktuellen AGM Angeboten*.

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https://de.wikipedia.org/wiki/VRLA-Akkumulator#Absorbent_Glass_Mat_.28AGM.29

Bleiakku Pflege, Wartung und Sicherheit

Wenn du dir nicht sicher bis, wie ein Bleiakku zu warten ist oder was Sulfatierung bedeutet, dann bist du bei uns genau richtig. Sobald du eine Batterie gekauft hast, musst du dich um sie kümmern. Eine gute Pflege und Wartung ist wichtig, um die Lebensdauer des Akkumulators zu verlängern und so geringe Betriebskosten und Ersatzkosten zu haben. Wenn du deine Solarbatterien schlecht behandelst, können Sie innerhalb weniger Monate ihre Speicherfähigkeit weitgehend verlieren.

Hier erfährst du zunächst die grundlegende Theorie von Blei-Säure-Batterien, so dass die Bleibatterie besser verstehst und weißt was kaputt gehen kann. Später findest du weiterhin ein paar Infos für die Wartung der unterschiedlichen Batterietypen.

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Verstehe deine Solarbatterie – ein bisschen Elektrochemie

Eine Batterie hat drei Hauptteile: die Elektroden, Elektrolyt und Separatoren. Es sind immer mindestens zwei Elektroden in einer Batterie, jeweils mit einem positiven Anschluss und einem negativen Anschluss. Der positive Anschluss wird Kathode (Eselsbrücke: t in Kathode steht für +) genannt. Der Minuspol wird als Anode bezeichnet. Der Elektrolyt ist die Flüssigkeit, die um die Elektroden angeordnet ist. Diese ermöglicht den Ladungsfluss zwischen der Kathode und der Anode. Der Separator hält die Anode und die Kathode auf Abstand und verhindert einen Kurzschluss.

AkkumulatorBlei-Säure-Batterien bestehen aus einer Reihe von Bleiplatten (Elektroden) in verdünnter Schwefelsäure-Lösung (Elektrolyt). Beim Entladen reagieren Sauerstoffatome aus dem Bleioxid (PbO 2) in der positiven Platte mit Wasserstoffatomen aus Schwefelsäure (H2SO4) im Elektrolyt. Wie du dir denken kannst, wird so Wasser (H2O) erzeugt. Unterdessen wird Bleisulfat (PbSO 4) an der Kathode und der Anode erzeugt. Im Allgemeinen kann man sagen, dass während der Entladung Sulfat-Ionen den Elektrolyten verlasen und Wasser hergestellt wird. Während des Ladens läuft die Reaktion in der entgegengesetzten Richtung ab, Bleioxid wird an der Kathode erzeugt wird. Es kann sich Wasserstoff bilden und eine Explosionsgefahr bilden. Die richtige Handhabung und Pflege von Bleiakkus ist daher von entscheidender Bedeutung.

Tiefentladungen verkürzen die Lebensdauer der Solarbatterie

Die Lebensdauer deines Akkumulators hängt vor allem von der Entladetiefe ab. Wenn du die Batterie regelmäßig tief entlädst, wird deine Batterie schnell schwach. Daher ist es besser, deine Batterie größer zu dimensionieren, so dass sie weniger oft in tiefen Entladezuständen <50% verbringt. So erreichst du eine lange Lebensdauer.

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Allgemeine Pflege und Wartung des Akkus

Das Ziel der Batterie Pflege und Wartung ist es, die Batterieleistung und Lebensdauer zu verbessern. Die Batterielebensdauer wird von vielen Faktoren beeinflusst, wie z.B. der Betriebstemperatur oder der Entladungtiefe.

Etwa 80% aller Ausfälle bei Nassbatterien werden durch Sulfatierung verursacht, ein Vorgang, bei dem sich Schwefelkristalle auf den Bleiplatten bilden und weitere chemische Reaktionen erschweren. Sulfatierung tritt auf, wenn die Bleiakku nur noch wenig Elektrolyt hat. Daher ist es sehr wichtig, den Füllstand der Nassbatterie halbjährlich zu kontrollieren.

Denke daran, das du bei AGM Batterien und Gel-Batterien keinen Füllstand kontrollieren musst. Diese beiden Batterietypen sind wartungsfrei.

Flüssigkeitsstand der Nassbatterie überprüfen

SäureheberNassbatterien besitzen ein Ventil, das einfach aufgeschraubt werden kann. Öffne die Batteriekappe und fülle destilliertes Wasser in die Zellen. Die meisten Batterien haben eine Fülllinie, die den maximalen Elektrolyt-Füllstand anzeigt. Achte darauf die Batterien nicht zu überfüllen. Mit einem Batteriesäureprüfer* kannst du durch die Batteriekappe etwas Säure entnehmen und an einer Skala die Säuredicht ablesen. Die Säuredichte kann für die Bestimmung des Ladezustandes herangezogen werden.

Akkumulator reinigen

Batterieklemmen werden vom Batteriefetischisten für eine optimale Pflege regelmäßig mit einer Mischung aus Backpulver und destilliertem Wasser mit einer Reinigungsbürste gereinigt. Danach spüle die Kontakte mit Wasser und behandle die Metallanschlüsse mit einem handelsüblichen Batteriefett. Natürlich stelle vor dem Reinigen sicher, dass die Akku-Klemmen (negative zuerst) entfernt sind.

Bleiakku ersetzen

Beim Austausch von alten Bleiakkus solltest du wissen, dass durch das „Mischen“ der schwächste Akkumulatoren die besseren Akkus runterzieht. Wenn also alte und neue Solarbatterien zusammen verwendet werden, ist das eine riesige Verschwendung von Geld. Vermeiden dies also unbedingt.

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Nassbatterien richtig aufstellen

Wie bereits erwähnt, produzieren Blei-Säure-Batterien mit flüssigem Elektrolyt Wasserstoff. Stelle daher deine Batteriebank in eine Box und entlüfte diese mit einem Rohr ins Freie. Wenn die Entlüftung am Installationsort nicht ausreichend umzusetzen ist, AGM Batterieverwende eine AGM Batterie oder eine Gel Batterie. Diese Batterietypen gasen nur bei Überladung, die im Normalfall bei funktionierendem Laderegler nicht auftreten kann. Immer auf die das richtige Ladeprogramm passend zum Batterietypen achten. Laderegler sollten immer einen Jumper oder eine andere Einstellmöglichkeit für das Ladeverfahren besitzen.

Bleiakku sicher handhaben

Verwende dicke Handschuhe und eine Schutzbrille wenn du an deiner Batteriebank arbeitest und entfernen alle Metallteile (könnten z.B. die Batterie kurzschließen). Es gibt spezielles isoliertes Werkzeug für das Arbeiten an Batteriebänken. Falls du mal einen Säure-Fleck hast, kannst du die Säure mit Backpulver neutralisieren.

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Solarbatterie Akku-Beratung

Egal, ob du Energie in Akkus auf deinem Boot speichern willst, oder das Gartenhaus oder das Wohnmobil mit erneuerbarer Sonnenenergie versorgen willst, ein gutes Verständnis von Solarbatterien und Batteriespezifikationen hilft dir, die ideale Batterie für deine Anwendung auszuwählen.

Um die richtige Solarbatterie zu wählen, musst du erst wissen, was du erreichen willst. Bist du in der Anwendung komplett Netzunabhängig oder gibt es eine Netzkopplung? Wo wird sich die Batteriebank befinden? Wie viel Wartung bist du bereit zu leisten? Und wie oft (oder nicht) willst du deine Batterien ersetzen? Die Antworten auf diese Fragen werden dir zeigen, welche Batterien am meisten Sinn für erneuerbare Energiesysteme machen.

Dein Budget spielt eine große Rolle bei der Batterienwahl. Eine Batterie zu kaufen, ist eine langfristige Investition und auch eine kritische Komponente, die dein System lahmlegen kann. Am besten zahlt es sich aus, wenn du gleich beim ersten Mal die richtige Leistung und Langlebigkeit deiner Batterie wählst . Leider ist es nicht unbedingt so, dass einfach die teuerste Batterie am besten deine Bedürfnisse trifft. Damit du dein System gut betrieben kannst, ist es von entscheidender Bedeutung, die verschiedenen Batterietypen zu verstehen.

Die richtige Wahl der Solarbatterien

Mittlerweile werden viele verschiedene Arten von Batterien in Solarstromspeicher für autarke Systeme in Wohnmobilen, Booten und Gartenhäusern verwendet , aber Blei-Säure-Batterien sind weiterhin am häufigsten . Wettbewerbstechnologien wie Nickel-Cadmium- und Nickel-Eisen Batterien sind teuer, ineffizient oder schwer zu entsorgen.

Die drei wichtigsten Blei-Säure-Batterien sind:

  • Nassbatterie → mit flüssigem Elektrolyt (nachfüllbar / Wartungsarm)
  • AGM Batterie → mit Elektrolyt, der in einer Glasmatte gehalten wird (nicht nachfüllbar / Wartungsfrei)
  • Gelbatterie → mit Gel-Elektrolyt (nicht nachfüllbar / Wartungsfrei)

Jeder Batterietyp hat seine eigenen Vorteile, Nachteile und Anforderungen. Einige Batterien sind gut für Personen geeignet, die gerne die Batterien pflegen und nachfüllen und so die optimale Lebensdauer erreichen, während andere Batterien besser für diejenigen sind, die sagen „aus den Augen, aus dem Sinn“. Unabhängig von deiner „Beziehung“ mit deiner Solarstromanlage, es gibt eine passende Batterie für dich.

Nassbatterie (VLA)

Produkt-InformationNassbatterien sind günstig und die am häufigsten verwendeten Blei-Säure-Batterien. Aus diesem Grund werden wir sie als eine Art Referenzpunkt für die VRLA Batterien behandeln. Im Gegensatz zu AGM und Gel-Batterien, sind sie nicht abgedichtet und müssen daher gut belüftet werden. Das heißt, dass sie in einem Batteriekasten mit einer Entlüftungsöffnung in Freie aufgestellt werden müssen. Die wichtigste Sache ist, das diese Batterien regelmäßige Pflege benötigen. Aber lassen dich nicht erschrecken, es ist nicht viel Arbeit! Nassbatterien müssen auch richtig ausgerichtet werden. VRLA-Batterien sind toleranter in dieser Hinsicht und können auf ihrer liegend aufgestellt werden.

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Spezielle Anwendungen für Nassbatterien:

  • Telekommunikation
  • Notfall-Backup-Systeme
  • Golfwagen / Elektrofahrzeuge

Gelbatterie (VRLA)

Gel Blei-Säure-Batterien werden speziell in zyklenfesten Anwendungen eingesetzt. Sie verwenden Kieselsäure als Verdickungsmittel für den Elektrolyten, der die Zellen robuster macht. Der viskose Elektrolyt verhindert, dass die Zelle lecken kann, wenn sie beschädigt ist. Gel-Batterien brauchen keine Entlüftung, wenn sie richtig geladen werden.

Produkt-InformationWährend Gel-Batterien robust und wartungsarm sind, haben sie einige ernsthafte Nachteile. Erstens sind sie nicht kompatibel mit Nassbatterien und AGM-Zellen aufgrund der deutlich geringere Ladespannungen. Aber verschiedene Batterietypen sollten sowieso nicht in einem System miteinander verschaltet sein. Die niedrige Ladespannung macht es auch einfacher, die Batterie versehentlich zu überladen und zu zerstören. Auf ein gutes und richtig eingestelltes Ladegerät oder passenden Solarladeregler ist zu achten. Dies gilt vor allem in Solarstromanlagen, in denen die Stromproduktion variabel ist. Außerdem sind Gelbatterien teurer als Nassbatterien, bieten ungefähr gleich viel Amperestundenkapazität, aber halten im allgemeinen nicht so lang wie diese. Wenn du eine Gelbatterie kaufst, zahlst du für zusätzlichen Komfort, nicht zusätzliche Kapazitäten.

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Anwendungen für die Gelbatterie:

  • Warme und heisse Umgebungen
  • zyklenstarke Ladesituationen mit häufiger Tiefentladung

AGM-Batterie

Produkt-InformationAGM Batterien sind die neueste Entwicklung der ventilregulierten Blei-Säure-Batterien. AGM Batterien halten den Elektrolyt zwischen den Platten in Fasermatten gefangen. In gewisser Hinsicht sind AGM-Batterien den Gel-Batterien ähnlich. AGM-Zellen sind dicht verschlossen und verlieren normalerweise keinen Elektrolyten und brauchen nicht viel Belüftung unter normalen Bedingungen. Auch hier muss der Laderegler so eingestellt sein, das die AGM Batterie nicht gegast wird. Doch im Gegensatz zu Gel-Batterien verwenden AGM Akkus die gleiche Ladespannung als Nassbatterien.

Weitere Vorteile der AGM-Zellen sind, dass sie leicht, widerstandsfähig gegen Kälte, nur schwer zu erwärmend (geringer Innenwiderstand) und in der Lage sind, einen Ladungzustand für eine lange Zeit zu halten.  Die wichtigsten Nachteile der AGM-Batterien sind der Preis bezogen auf die potentielle Lebensdauer. Das Thema der Blei-Säure-Batterie-Lebensdauer ist ein Thema für hitzige Debatte. Doch insgesamt scheint es, als ob AGM-Batterien eine kürzere Lebenszyklus haben. Aber die Lebensdauer der Batterie schwankt basierend auf der Temperatur, Entladetiefe und Wartung.

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Spezielle Anwendungen für AGM-Batterien:

  • Stand-by-Anwendungen (Straßenlaternen, Computer-Backup)
  • Umgebungen mit kalten Temperaturen
  • Feuchte Umgebungen
  • Autos, Motorräder und Wohnmobile

Zusammenfassung Solarbatterie

Die Wahl der Batterie beeinflusst deine Solaranlage. Für den durchschnittlichen Hausbesitzer oder Wohnmobilbesitzer , empfehlen wir nicht, Gel-Batterien aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit gegenüber Ladespannung zu verwenden. Wenn du einen Fehler machst, könnte relativ schnell die Batteriebank geschädigt werden. Wenn du nichts gegen die halb-jährliche Wartung deiner Solarbatterie hast und die niedrigsten Installationskosten willst, solltest du dir eine Nassbatterie suchen. Wenn du bereit bist, etwas mehr zu zahlen, aber dann nach der Installation die Batterien nicht mehr berühren willst, besorge die eine AGM Batterie.

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Einkaufsführer Spannungswandler

Auto Wechselrichter sind nützlich für Menschen, die viel Zeit im Auto oder Wohnmobil verbringen und dort Geräte über eine Batterie antreiben wollen. Ob im Auto, beim
Spannungswandler 12VCamping oder auf Reisen – mit einem Wechselrichter 12V 230V geniest du die Vorzüge elektrischer Haushaltsgeräte. Mit dem Spannungswandler kannst du deine elektrischen Netzgeräte unterwegs mit 230 V Wechselspannung versorgen. Der Wechselrichter verfügt über einen oder mehrere herkömmliche Steckdosen und versorgt sich über den 12V Zigarettenanzünder oder direkt über die Bordbatterie im Auto. Wandler gibt es mit Einzelsteckdose, mehreren Steckdosen und zusätzlich mit USB-Ports, so dass eine breite Palette an elektrischen Geräten, wie Laptops, Mobiltelefone, Spielkonsolen oder sogar Elektrowerkzeuge im Auto betrieben werden. In diesem Artikel werden die typischen Merkmale der 12V Wechselrichter sowie die Vor- und Nachteile der verschiedenen Spannungswandlertypen vorgestellt.

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Was ist ein 12V Wechselrichter?

12V SpannungswandlerEin 12V Inverter oder Wandler ist ein Gerät, das oft im 12-Volt-Zigarettenanzünder eines Autos angeschlossen wird. Auf der anderen Seite verfügt das Gerät über eine oder mehrere Standard Steckdosen und einige Modelle haben USB-Ports. Ein 12V Wechselrichter wirkt als DC/AC-Wechselrichter und wandelt den Gleichstrom aus der Autobatterie auf 230V Wechselspannung. Die Leistung des Wechselrichters wird in Watt [W] angegeben. Du profitierst vom dem 12V Wechselrichter dadurch, dass du nun deine Spielekonsolen, Laptops, Elektrowerkzeuge und andere Dinge im Auto antreiben kannst. Aber Vorsicht, der 12V Zigarettenanzünder in deinem Auto verträgt meist nur 10 Ampere. Du kannst also nur Geräte mit unter 120W Leistung anschließen. Vergiss nicht das dein Wechselrichter 12V selbst auch einen Eigenverbrauch von ca. 5-10% besitzt.

Sobald du einen grösseren Spannungswandler hast, musst du diesen direkt an deiner Bordbatterie, Solarbatterie, VRLA oder AGM Batterie anschliessen. Die Sicherung deines Zigarettenanzünders wird sich bei einer Leistung über 120V sofort verabschieden. Aber verbinde den Spannungswandler nur direkt mit deiner Batterie, wenn er einen integrierten Tiefentladeschutz hat. Ansonsten kann er den Akku tiefentladen und damit sogar zerstören.  Daher verfügen Qualitätsgeräte von VOLTRONIC oder WAECO immer über eine automatische Abschaltung bei niedriger Batteriespannung (Tiefentladeschutz) bevor der Akku vollständig entladen ist und Schaden nimmt.

Arten von Wechselrichter

Es gibt verschiedene Arten von Spannungswandler zur Auswahl. Zum einen unterscheiden sich die Wandler in ihren elektrischen Eingangs- und Ausgangswerten. Ein Spannungswandler 12V 230V wandelt z.B. 12V DC Gleichstrom in 230V AC Wechselstrom. Ein 24V 230V Wandler bringt z.B. 24V DC auf 230V AC. Wichtig ist, dass du die Leistung deiner Geräte kennst, die du mit deinem Spannungswandler betreiben möchtest. Die Leistungsangabe in Watt findest du auf der Rückseite der Geräte oder in der Betriebsanleitung. Während die meisten tragbaren Wandler eine maximale Ausgangsleistung von 150 Watt haben, können stärkere 12V Wechselrichter 500 Watt und mehr an elektrischer Leistung bereitstellen.

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Weiterhin solltest du die Unterschiede zwischen einem modifiziertem Sinus Wandler und einem reinen Sinus Spannungswandler kennen.

Günstige Wandler mit modifizierte Sinuswelle sind in der Regel ausreichend für die meisten 230V Geräte. Allerdings gibt es einige Ausnahmen, wo der modifizierte Spannungswandler nicht funktioniert. Viele Geräte mit Mikroprozessoren wie Laserdrucker oder einige Uhren benötigen einen echten Sinuswellen-Inverter.

Einzelsteckdosen-Wechselrichter

Einzelsteckdosen-Wandler sind einfache Geräte und daher relativ preiswert. Du kannst damit ein einzelnes elektronisches Gerät betreiben. Viele 12V Einzelstecksdosen-Wechselrichter, liefern eine Wechselrichterleistung von 150 bis 200 Watt. Der Vorteil ist, dass sie klein und kompakt sind. Da du nur ein Gerät anschließen kannst, ist es weit weniger wahrscheinlich, dass du deinen Akkumulator überlastest.

Mehrfachstecker-Wechselrichter

Mehrfachstecker-Wandler sind größer und teurer als Einzelsteckdosen-Wechselrichter. Die meisten verfügen über zwei Steckdosen, ein paar wenige gibt es mit drei Steckdosen auf dem Markt. So kannst du mehrere Geräte gleichzeitig betreiben, zum Beispiel einen Fernseher und einen DVD-Player. Bei Verwendung eines Wechselrichters mit mehreren Ausgängen, ist es wichtig, dass die Geräte nicht die Dauerleistungs des Spannungswandlers überschreiten.

USB Anschluss

Einige Auto Wechselrichter verfügen über USB-Anschlüsse. Mit USB-Ports können Benutzer Geräte wie iPhones, Smartphones, Tablet-PCs und andere USB-fähige Produkte laden. Auto Wechselrichter, die eine Standard-Steckdose sowie USB-Ports haben, sind oft kleiner wie Mehrfachsteckdose-Modelle.

Auswählen der richtigen Wechselrichters

Beim Kauf eines Spannungswandlers, ist es wichtig zwischen der Dauerleistung und der Spitzenleistung zu unterscheiden. Viele Produkte werben groß mit der Spitzenleistung oder kurzfristigen Überlastleistung und betonen ihre hohen maximalen Watts. Diese überzogenen Leistungsangaben können vom Wechselrichter allerdings nur über einen sehr kurzen Zeitraum von einigen Sekunden oder Minuten erbracht werden. Für dich ist die langfristige Dauerleistungs des Wandlers wichtiger. Achte daher auf die Angabe der Dauerleistung über mehrere Stunden und vergleiche die Wechselrichter nur auf dieser Grundlage. Spannungswandler sollte daher auf der Grundlage ihrer Dauerstromleistung gewählt werden. Vergleich wenn vorhanden, die Wirkunggrade der Wechselrichter und wähle das energieeffizientere Modell.

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Sicherheitsmerkmale

Viele Mittelklasse- und High-End-Modelle haben viele Sicherheits-Features eingebaut. Dies ist ein zusätzliches Kriterium bei der Auswahl des Modells. Einige Modelle schalten bei bestimmten Innentemperatur automatisch ab und schützen vor Überhitzung. Andere Inverter besitzen einen Tiefentladeschutz und schalten sich ab, bevor sie die Autobatterie komplett entladen. So bleibt genügend Strom zum starten des Motors in der Batterie und die Batterie wird nicht beschädigt. Eine weitere Sicherheitsfunktion ist der Überspannungsschutz, der bei Überspannung oder Überlast den Wandler abschaltet.

Fazit 12V Spannungswanlder

Ein Spannungswandler wandelt Gleichstrom in Wechselstrom. Du kannst so den Komfort deiner Inselanlage im Gartenhaus, im Wohnwagen oder LKW verbessern und z.B. deinen Laptop oder einen Ventilator über 230V anschließen. Beim Kauf solltest du dir über die benötigte Gesamtleistung im Klaren sein. Lasse dich dabei nicht von den groß aufgedruckten Spitzenlastangaben in Watt verwirren, sondern vergleiche die Wechselrichter auf Basis der Dauerleistung. Qualitätsgeräte verfügen über eine Reihe von Sicherheitsfunktionen, wie Überspannungsschutz, Übertemperaturschutz und Batterieschutz. Wenn du diese Punkte beachtest, solltest du in der Lage sein, deinen passenden Spannungswandler zu wählen.

Alternativ kannst du für dein 230V Geräte nach 12V Ladenetzteilen schauen. Viele Geräte gibt es z.B. auch als 12V Variante. Die Beleuchtung und auch den Fernseher kannst du einfach auf 12V betreiben.

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https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungswandler

 

 

Wartung Batterie

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Pflege deine Batterie um eine lange Lebensdauer zu erreichen. Folgende Hinweise zur Wartung deiner Solarbatterien solltest du beachten:

  • Halte die Oberfläche und Kontakte des Akkumulators sauber, denn eine Schmutzschicht kann durchaus zu Kriechströmen führen. Fette die Pole etwas ein.
  • Beim Ausbau der Batterie immer erst das Minus- und dann das Pluskabel lösen, nur so werden effektiv Kurzschlüsse vermieden. (Hintergrund: Fahrzeugmasse ist mit dem Minuspol verbunden. Kommt man mit dem Pluskabel z.B. an die Karosserie, gibt es einen Kurzschluss)
  • Prüfe den Säurestand bei offenen Batterien (Nassbatterie) und fülle regelmäßig destilliertes Wasser nach. Eine AGM Batterie oder eine Gelbatterie ist hermitisch verschlossen und es kann kein destilliertes Wasser nachgefüllt werden.
  • Sollte deine Batterie schnell den Säurestand verlieren, prüfe die Ladespannungen deines Ladegerätes
  • Vermeide die Verwendung von sogenannten Aufbesserungsmitteln in deiner Batterie

Wenn du dein Wohnmobil mit Solaranlage über den Winter unterstellst, sorge für eine zweimalige Ausgleichsladung über ein Batterieladegerät. Die Bordbatterie sollte nicht länger wie max. 3 Monate ohne Ladung stehen. Bevor du das Wohnmobil winterfest parkst, lade auf jeden Fall die Batterien vor Außerbetriebsetzung voll.

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Wie erkenne ich ob eine Batterie leer oder voll ist?

Der Ladezustand einer Batterie kann mit einem Säureprüfer oder einer Spannungsmessung bestimmt werden. Mit dem Säureprüfer geht es nur bei Nassbatterien und es ist für den Normalnutzer etwas umständlich.

Für die Spannungsmessung ist die Solarbatterie vorher lastfrei zu schalten. Nach einer Wartezeit von einigen Minuten nach Lastfreischaltung erholt sich die Batteriespannung etwas und es kann gemessen werden. Die Spannung alleine gibt allerdings nicht ausreichend Information über den Zustand einer Batterie.

Liegt die Batteriespannung unter 11,8V so ist die Batterie voraussichtlich nicht mehr zu gebrauchen. Wahrscheinlich läßt sich diese Batterie sehr schnell wieder auf 13,8V laden und verliert unter Last genauso schnell wieder die Spannung. Ein typischer Indikator für eine kaputte Solarbatterie ist es also wenn die Spannung unter Last schnell zusammenbricht.

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Betriebshinweise für Solarbatterien

  • Schließe niemals neue und alte Batterien in einem System zusammen. Ein Batteriesystem sollte immer vollständig erneuert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Innenwiederstände in unterschiedlich gealterten Batterien entstehen Querströme und ziehen die neuwertige Batterien auf das Niveau der alten Batterien herunter.
  • Beim Entfernen der Batterie in einem Wohnmobil oder Auto bitte immer zuerst den Minuspol der Batterie abmontieren. Damit vermeidest du einen möglichen Kurzschluss beim Abmontieren des Pluspols über den Schraubenschlüssel auf die Fahrzeugmasse, da der Minuspol mit der Fahrzeugmasse, also dem Gestell und Motor, verbunden ist.
  • Solarbatterien können bei kalten Temperaturen einfrieren. Leere Solarbatterien frieren schneller ein als volle Batterien. Es ist ratsam, die Solarbatterien im frostfreien Raum aufzustellen und nach außen zu belüften.
  • Halte die Batteriepole sauber und fette sie mit Vaseline. Reinige auch die Batterieoberfläche, da durch den Dreck kleine Kriechströme fließen welche die Selbstentladung erhöhen.

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