Die volle Ladung: Marine-Batterien laden und Ströme verteilen

17. November 2015 15:20

Die Zahl der Elektrischen Verbraucher an Bord steigt ständig. Plotter, Fishfinder, Kühlschrank, Heizung, Fernseher & Co. saugen kräftig an der Batterie. So manch einem Skipper gehen da schon einmal die Lichter aus. Auf was ist bei einer modernen Bordelektrik zu achten und wie sorge ich dafür, immer genügend Ladung auf den Batterien zu haben?

Sobald das Boot vom Landstrom getrennt ist, muss auf den Ladezustand der Batterien geachtet werden. Bei einem Segelboot sowieso, aber auch unter Motorfahrt ist nicht immer sichergestellt, dass die Batterien ordentlich geladen werden. Der grundsätzliche Aufbau einer funktionierenden Elektroanlage basiert auf zwei komplett voneinander getrennten Stromkreisen. Einmal zum Starten des Motors mit der sogenannte Starterbatterie und einem zweiten Kreis für alle Verbraucher an Bord. Jeder Stromkreis sollte eine den Anforderungen entsprechende Batterie mit einer ausreichenden Kapazität haben, einen Hauptschalter und eine Absicherung zu den Verbrauchern. Wie ein System möglicherweise mit einer gesonderten Batterie für Bugstrahlruder oder Ankerwinde aufgebaut ist, soll hier nicht betrachtet werden.

Neben den zwei Stromkreisen gibt es auf jedem Schiff Ladequellen, die zumeist beide Stromkreise mit Ladestrom versorgen. Das ist in den meisten Fällen eine Lichtmaschine am Motor, ein Ladegerät vom Landstrom und möglicher Weise weitere Ladequellen wie Solar, Wasser- oder Windkraft. Grundsätzlich sollte jede der Ladequellen alle Batterien direkt laden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Laderegler entweder mehrere Ausgänge für verschiedene Batteriebänke haben oder die zwei Stromkreise mit einer Trenndiode oder einem Ladestromverteiler voneinander getrennt sind. Die Notwendigkeit zu solch einer Trennung ist oft bei Lichtmaschinen gegeben. Diese haben meist nur einen Ladeausgang. Hier wird hinter dem Ladeausgang der Lichtmaschine z.B. eine Trenndiode geschaltet und von dort auf die Batterien verteilt. Bei der Verwendung von Trenndioden ist darauf zu achten, dass die Trenndioden einen Spannungsabfall von ca. 0,6V verursachen. Dieser Spannungsabfall fehlt dann in der Ladespannung und kann dazu führen, dass die Batterien nicht mehr richtig voll werden, was häufig bei AGM oder Gel Batterien auftritt. Besser sind da schon sogenannte Ladestromverteiler, die den Strom über einen Schalter verteilen.

Der benötigte Ladestrom richtet sich nach dem gewählten oder verbauten Batterietyp. Gel oder AGM Batterien benötigen einen höheren Ladestrom (ca. 14,4 V), als gewöhnliche Blei-Säure-Batterien. Das führt zu einem Problem, wenn z.B. bei der Verbraucherbatterie AGM Batterien verbaut wurden und die Starterbatterie eine normale Blei-Säure-Batterie ist. Zusätzlich liefern die meisten Lichtmaschinen eine für Gel oder AGM Batterien zu geringe Ladespannung. Um diesen Problemen zu begegnen gibt es einige nützliche Geräte.

Sterling bietet mit seinem Lichtmaschine- zu Batterie-Ladegeräten die Möglichkeit, den Ladestrom der Lichtmaschine zunächst auf eine Starterbatterie und eine Verbraucherbatterie zu splitten. Weiterhin wir die Ladespannung für die Verbraucherbatterie an den Batterietyp angepasst und über eine entsprechende Kennlinie gesteuert.

Auch wenn gleiche Batterietypen verwendet werden, kann es sinnvoll sein den normalen Laderegler der Lichtmaschine gegen einen besseren, gesteuerten Laderegler zu tauschen. Unterschiedliche Hersteller bieten solche Lichtmaschinen-Regler an. Die Regler steuern die Ladung der Batterien anhand einer Kennlinie in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie und der Temperatur der Lichtmaschine und dem Ladezustand der Batterie.

Für die Ladung am Landstrom ist ein Ladegerät erforderlich welches den Ladestrom hervorragend steuert, denn oft ist das Boot über mehrere Wochen und Tage am Landstrom angeschlossen. Wenn hier ein Ladegerät genutzt wird, welches die Batterien z.B. überlädt, kann das zu Defekten an den Batterien führen. Deswegen ist einen optimale Messung der Batterietemperatur und eine genaue Steuerung der Ladeströme je Batteriebank notwendig. Z.B. die Ladegeräte der Supreme Serie von WhisperPower bieten die Möglichkeit, bis zu drei Batteriebänke anzuschließen und bis zu zwei unterschiedliche Batterietypen einzustellen.

Auch bei der Ladung über regenerative Energien, wie z.B. Solarzellen ist auf eine ordentliche Steuerung der Ladung zu achten. Hierbei gilt wie bei den anderen Ladequellen auch, dass auf eine getrennte Ladung der beiden Batteriebänke zu achten ist.

Die benötigte Stärke der Ladequellen richtet sich nach den zu ladenden Batterien. Die Kapazität der Batterien richtet sich nach dem zu erwartenden Stromverbrauch. Der Stromverbrauch kann in eine sogenannte Energiebilanz geschrieben werden. Hier werden die zu erwartenden Verbräuche an einem normalen Tag den zu erwartenden Lademöglichkeiten gegenüber gestellt. Je länger man vom Landstrom und Ladung über die Lichtmaschine unabhängig sein will, umso größer müssen die Batteriekapazität und die Ladung aus regenerativen Energien wie z.B. Solar sein. Bei Batterien ist zu beachten, dass eine 100Ah Batterie nicht 100Ah Strom abgeben kann. Bei normalen Blei-Säure Batterien fällt die Spannung bei ca. 30% Entnahme zu stark ab, bei AGM Batterien hingegen erst bei 40-50% Entladung. Insofern ist die nutzbare Energie einer 100Ah AGM Batterie größer als die einer Blei-Säure Batterie. Hat man also die benötigte Batteriekapazität bestimmt, ergeben sich daraus die benötigten Ladekapazitäten für Landstrom und Lichtmaschine. Beim Landstrom gilt als Faustformel, dass der maximale Ladestrom des Ladegerätes mehr als 10% der gesamten Batteriekapazität betragen soll. Hat man also insgesamt Batterien mit 100Ah Kapazität zu laden, sollte das Ladegerät einen Ladestrom von mehr als 10Ah haben.

Gerade bei Verbraucherbatterien geht die Tendenz zu AGM Batterien. Diese sind zum einen trocken und können daher nicht mehr auslaufen, zum zweiten haben sie über den oben beschriebenen höheren Anteil an nutzbarer Energie einen Vorteil gegenüber klassischen Batterien. Leider sind die Batterien im Vergleich etwas teurer und etwas schwerer.

Durch die steigenden Verbraucher und den damit gestiegenen Bedarf an Energie sind die Elektrosysteme einer Yacht nicht einfacherer geworden. Eine gute Planung hilft, ein stabiles System zu schaffen. Bei der Installation gerade von Verbrauchern mit großen Strömen wie Wechselrichtern, ist auf eine ausreichende Dimensionierung der Kabel zu achten sowie auf einen fachgerechten Anschluss – am besten durch einen Fachbetrieb. Die Verkabelung von Landstromanschluss über den Fehlerschutzschalter bis hin zum Ladegerät muss ein zertifizierter Fachbetrieb vornehmen.

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