Batteriekapazität und Sicherheit

​Die Kurzfassung dieses Themas lautet: Je mehr Kapazität, desto sicherer bist du unterwegs.

Die Langfassung sieht jedoch Differenzierungen vor.

Da wären zum einen die Spannung, auch bekannt als Volt (V), und zum anderen die Amperestunden (Ah). Schnell ist das Durcheinander perfekt, wenn dann auch noch von Wattstunden (Wh) die Rede ist. Um es kurz zu machen: Nur die Wattstunden geben wirklich Auskunft über die tatsächliche Kapazität.

​Theorie beendet, kommen wir zur Sache:

Wie allgemein bekannt, läuft die Bordstromversorgung für Navigationslichter, Navi, Funke, Rudersteuerung, Ankerwinde und Kühlung über 12 Volt. Und das sollte immer funktionieren – selbst wenn im Sturm oder bei großer Hitze die restliche Stromversorgung für den Antrieb erschöpft oder ausgefallen ist.

​Hier beginnt es kompliziert zu werden, denn niemand will komplexe Systeme für einfache Aufgabenstellungen.

Die einen sagen: „Eine Batterie für alles, die Spannungen werden transformiert.“ Andere behaupten: „Alles schön auftrennen.“ Ein weiterer Ansatz wäre, alles auf die höchste Spannung auszulegen und sämtliche Verbraucher über eine einzige Batterie zu versorgen.

​Riskante Lösung (Eine Batterie für alles):

Setzt man alles auf eine einzige Batterie, hat man zwar eine aufgeräumte Lösung, aber kaum Sicherheit. Einmal abgesehen vom schlichten Ausfall dieser einen Batterie kommen weitere Faktoren hinzu: Die Gesamtkapazität teilt sich ungleich auf Antrieb und Bordstrom auf. Der Antrieb kann sehr viel Kapazität in kurzer Zeit verbrauchen; der Bordstrom benötigt vergleichsweise wenig Kapazität, soll dafür aber dauerhaft verfügbar sein.

​Die Spannung richtet sich vernünftigerweise nach dem stärksten Verbraucher – dem Antrieb. Die Bordstromversorgung muss daher auf die üblichen 12 Volt transformiert werden. Das bedeutet zusätzliche Elektronik und damit Störungen, Ausfallrisiken, Temperaturüberlastung sowie mögliche Einstreuungen durch elektrische Felder. Ganz abgesehen davon, dass eine Ankerwinde über eine solche transformierte Stromversorgung niemals verlässlich funktionieren würde.

​Fazit: Wer eine Batterie für alles nimmt, hat den sicheren Ausfall programmiert.

​Der Zwei-Batterien-Ansatz (Getrennte Spannungen):

Das ist die klassische Lösung. Dabei stellt sich jedoch die Frage: Welche Kapazität bekommt jedes einzelne System? Gebe ich dem Antrieb die maximale Kapazität für mehr Reichweite, muss ich die Bordstrombatterie aus Platz- oder Gewichtsgründen möglicherweise kleiner dimensionieren.

​Um dem Anspruch höchster Sicherheit zu folgen, ist eine reichlich dimensionierte Bordbatterie jedoch kein Fehler – selbst wenn dafür die Antriebsbatterie etwas kleiner ausfällt. Auch hier spielt die Ankerwinde wieder eine große Rolle, da sie vor allem einen hohen Anlaufstrom benötigt.

​Fazit: Wer zwei Batterien nimmt, hat zumindest die Wahl zwischen weit fahren oder im Dunkeln das Schiff händisch zu bedienen.

Der Hochspannungsansatz (mit einer oder zwei Batterien):

​Eine interessante Lösung, die jedoch so noch nie ausgeführt wurde und daher vorerst ein rein theoretischer Ansatz bleibt. Die Idee dahinter ist denkbar einfach, die Umsetzung jedoch hochkomplex: Man stelle sich vor, man hat 400 Volt aus einer Batterie und transformiert jede benötigte Spannung passend herunter.

​Der Vorteil besteht in den wesentlich geringeren Kabelquerschnitten und den entsprechend kleineren fließenden Strömen. Erst dort, wo die Energie gebraucht wird, wird sie auf die gewünschte Spannung transformiert. Das macht vor allem bei den Antriebsmotoren extrem viel Sinn, da so wesentlich höhere Leistungen zur Verfügung stehen – in der E-Auto-Technik ist das längst State of the Art.

​Der Nachteil liegt auf der Hand: viel Technik, viel Software, ein hoher Qualitätsanspruch und nur durch Experten installierbar. Dass die Zukunft in diese Richtung geht, ist anzunehmen. Auch Sicherheitskonzepte mit zwei baugleichen Batterien sind hier denkbar, um Ausfälle auf ein Minimum zu reduzieren.

Noch eine Anmerkung aus eigener Erfahrung:

​Ich habe fast alle meine Batterien selbst aufgebaut, daher kann ich einige Hinweise geben.
​Ich fange einmal mit den fertigen Batterien an: Ich habe ganz unterschiedliche Hersteller getestet und festgestellt, dass keine dieser Batterien über einen Reset-Knopf verfügt. Warum mir das wichtig erscheint, liegt auf der Hand: Was passiert, wenn das eingebaute BMS einen Fehler oder eine Überlastung erkennt? Es schaltet ab – und was dann?
​Das Verhalten könnte unterschiedlicher nicht sein: Die einen gehen in einen Suspend Mode, andere schalten einfach ab und wieder andere fahren nach einer mehr oder weniger langen Zeit von selbst wieder hoch. In keiner Batterieanleitung habe ich je eine Erklärung für diesen Sonderfall gefunden. Das kann unter Umständen aber entscheidend sein, wenn man bei einem Hafenmanöver oder bei starker Strömung in Ufernähe einen Totalausfall der Batterie erleidet – da wäre so ein Reset-Knopf höchst praktisch.
​Ich habe auch einen besonderen Fall erlebt: Hier ging nicht das BMS aus, sondern ein zwischengeschalteter Lastausgang des Ladereglers eines bekannten Markenherstellers. Der Fall war besonders trickreich, denn dort gab es zwar einen Software-Reset-Knopf, dieser bewirkte jedoch nicht, dass sich der Lastausgang wieder einschaltete. Man brauchte die Anleitung aus dem Internet – die man auf See erst einmal zur Hand haben muss, ganz zu schweigen vom Internetempfang und dem Strom, der ja gerade ausgefallen ist –, um über einen Zwischenschritt den Lastausgang (der dort auch noch „Straßenlaterne“ genannt wurde) wieder zu aktivieren.
​Das klingt lustig, aber wenn das bedeutet, dass – wie in meinem Fall – mitten in der Nacht die gesamte Bordelektronik ausfällt (einschließlich Positionslichtern, Funk und AIS), kann einem schon sehr warm werden.
​Übrigens: Bei einem ebenfalls wohlbekannten Markenbatteriehersteller funktioniert die Aktivierung bzw. der Reset nur über den Umweg, ein externes Ladegerät anzuschließen. Wie soll das bitte auf dem Wasser funktionieren?
​Da habe ich doch lieber meine selbstgebauten Batterien! Die sehen zwar nicht so professionell aus, funktionieren aber genau so, wie ich es will. Wenn ich heutzutage ein BMS mit der beschriebenen Ladegerät-Reset-Logik bekomme, schicke ich es sofort wieder zurück – ein Hardware-Reset ist Pflicht!
​Wann kann so ein lästiger Fall eintreten? Immer dann, wenn es am unpraktischsten ist! Zum Beispiel, wenn man 230 V Wechselstrom benötigt und der Inverter erst einmal seine Kondensatoren laden muss: Dann macht es meist ein knackendes Geräusch – und schon ist es passiert. Oder wie im Fall des Lastausgangs am Laderegler: Dort trat der unglückliche Umstand ein, dass ich das Funkgerät zum Senden benötigte, gleichzeitig der Kompressor-Kühlschrank ansprang und das AIS genau in diesem Moment seine Position sendete. Das war’s dann.