Ziemlich jeder von uns benutzt in seinem täglichen Leben Batterien. Sie sind in unserer Fernbedienung, in unserer Küchenuhr, in unserem Auto oder in unserem Camper. All diejenigen, die sich noch nicht mit Gleichstromsystemen für Wohnmobile, Boote oder netzunabhängige Anwendungen auseinandergesetzt haben, haben sich wahrscheinlich auch noch keine Gedanken über die Spannung einer Batterie machen müssen. Sobald Ihr jedoch über eine mobile Stromversorgung nachdenkt, kommt ihr über eine Entscheidung zwischen 12 V und 24 V Batteriesysteme nicht hinweg.
Welche Spannung hat das elektrische System eines Autos, Wohnmobils oder Bootes?
Das Grundwissen, um ein Batteriesystem zu verstehen, ist das Verständnis von Spannung (gemessen in Volt). Die Spannung ist die Menge an elektrischem Druck, die nötig ist, um einen elektrischen Strom zu übertragen. Die meisten Fahrzeuge, also Autos, Wohnmobile und Boote, verwenden 12 Volt Batteriesysteme. 12 Volt bedeutet, dass die Batterie eine Maximalleistung von 12,8 Volt liefern kann. Ein 24 Volt Batteriesystem kann eine Maximalleistung von 25,6 Volt liefern. 12 Volt Batterien werden in den meisten Fahrzeugen verwendet, weil die elektrischen Komponenten wie Anlasser, Beleuchtung und Zündung für den Betrieb mit 12 Volt ausgelegt sind. Die 12 Volt Nennspannung kann je nach Ladezustand und Belastung etwas höher oder niedriger sein.
Wie ist ein 24 Volt Batteriesystem aufgebaut?
In größeren Lastkraftwagen und Bussen werden manchmal 24 Volt Batteriesysteme verwendet, da die Fahrzeuge einen höheren Strombedarf haben und lange Kabel verlegt werden müssen. Auch in größeren Booten und einigen Wohnmobilen mit aufwendigen Solarsystemen werden 24 Volt Batteriesysteme eingesetzt. Es gibt mehrere Möglichkeiten, diese aufzubauen. Eine Möglichkeit besteht darin, eine 24 Volt Batterie zu kaufen. Diese sind jedoch nicht so weit verbreitet und dementsprechend schwierig zu bekommen. Zudem sind sie vergleichsweise teuer. Die andere besteht darin, zwei 12 Volt Batterien in Reihe zu schalten. Allerdings benötigen zwei Batterien mehr Platz als eine Batterie, wenn also Platzprobleme bestehen, ist eine einzelne 24 Volt Batterie möglicherweise die bessere Wahl.
Wie werden 12 Volt Batterien in Reihe geschaltet?
Wie bereits erwähnt, ist die gängigste Methode zum Aufbau eines 24 Volt Batteriesystems, zwei 12 Volt Batterien in Reihe zu schalten. Denn bei einer Reihenschaltung wird die Spannung mit jeder Batterie erhöht. Bei unseren WATTSTUNDE Batterien können höchstens 4 Batterien verschaltet werden, bei anderen Herstellern kann das abweichen. Dabei wird der Minuspol der einen Batterie mit dem Pluspol der anderen Batterie verbunden. Das führt dazu, dass alle verschalteten Batterien vom gleichen Strom durchflossen werden. Werden zum Beispiel zwei Batterien mit jeweils 100Ah und 12 Volt in Reihe geschaltet, ergibt sich eine Spannung von 24 Volt mit einer Kapazität von 100 Ah. Das bedeutet, dass sich bei der Reihenschaltung die Spannung summiert und die Speicherkapazität gleich bleibt.
Vergleich zwischen 12 Volt und 24 Volt Batteriesystemen
Bei der Betrachtung von 12 Volt- und 24 Volt Batteriesystemen gibt es für beide Systemtypen einige Vor- und Nachteile. Wie bereits erwähnt, sind 12 Volt Batteriesysteme relativ weit verbreitet. Neben den verwendeten Komponenten für den Betrieb der Fahrzeuge, die in den meisten Fällen auf 12 Volt ausgelegt sind, arbeiten die meisten Geräte wie Kühlschränke und die gesamte Beleuchtung im Wohnwagen ebenfalls mit 12 Volt. 12 Volt Systeme benötigen nur eine Batterie und eignen sich sehr gut für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und kurzen Kabellängen. Die meisten Wohnmobilgeräte funktionieren mit ihnen und kleinere Solarsysteme lassen sich ebenfalls leicht anschließen. 24 Volt Batteriesysteme sind vorteilhaft, weil Sie einen kleineren Kabeldurchmesser verwenden und dadurch die Kosten für die Verkabelung gesenkt und der Platzbedarf für die Verlegung der Kabel verringert werden kann. Dies ist besonders wichtig, wenn lange Kabelwege erforderlich sind. Es klingt vielleicht im ersten Moment verwunderlich, dass durch ein dünneres Kabel mehr Spannung fließen kann.Tatsächlich braucht eine höhere Spannung weniger Strom, um die gleiche Leistung zu erzeugen. Da wir bei 24 Volt Batteriesystemen also weniger Strom (gemessen in Ampere) benötigen, können wir ein kleineres Kabel verwenden. Dies ist derselbe Grund, warum Strom mit sehr hohen Spannungen über Stromleitungen übertragen wird. Die Drähte können sehr dünn sein und viel mehr Strom übertragen. 12 Volt Batteriesysteme würden massive Kabel erfordern, wenn sie große Lasten übertragen müssten, da der Strom (Ampere) höher ist. Wenn Du also zum Beispiel größere Solarsysteme in Deinem Wohnwagen hast, ist die Verwendung höherer Spannungen wie 24 Volt vorteilhafter. Der wohl größte Nachteil von 24 Volt Batterien ist, dass eine Vielfalt von Geräten auf 12 Volt ausgelegt ist. Bei der Anwendung von 12 Volt Geräten wird also ein Konverter (DC-DC-Wandler) benötigt, der die Spannung auf 12 Volt reduziert. Dieser Spannungswandler funktioniert zwar sehr gut und sorgt für eine stabile Spannung, verursacht aber zusätzliche Kosten und einen Energieverlust von ca. 4 %.
Energiebedarf ermitteln
Wenn Ihr ein Batteriesystem aufbauen möchtet, ist es wichtig, dass Ihr Euren Energiebedarf für den Betrieb der benötigten Geräte kennt. Die Energie, die von einem Gerät verbraucht wird, wird in Watt gemessen. Sobald Ihr Euren Bedarf kennt, könnt Ihr das erforderliche System bestimmen. Zur Orientierungshilfe: Wenn Euer Bedarf unter 3000 Watt (in Wechselstrom) liegt, kommt Ihr in der Regel mit einem 12 Volt Batteriesystem aus. Wenn Euer Bedarf darüber liegt, empfiehlt sich ein 24 Volt Batteriesystem. Falls Euer Stromverbrauch noch höher ist, das heißt über 6000 Watt, profitiert Ihr von einem noch größeren Gleichstromsystem und eine Aufrüstung auf 48 Volt. Bei Inselanlagen können zum Beispiel 48 Volt absolut sinnvoll sein. Bei der Entscheidung, welches System die beste Wahl ist, sind viele Variablen zu berücksichtigen. Sobald Ihr Euren Bedarf und die Art der Verbraucher ermittelt habt, könnt Ihr eine fundierte Entscheidung treffen.