Batteriemodule: LiFePO4-Akkus für Aufbau & Erweiterung!

Was bedeutet eigentlich LiFePO4?

LiFePO4 ist die Kurzform für Lithium-Eisenphosphat und wird auch als LFP abgekürzt. Dahinter verbirgt sich eine Speichertechnologie, die derzeit als state of the art bezeichnet werden kann. Denn ein LiFePO4 Akku besticht durch seine hohe Speicherdichte. Was bedeutet, dass er pro Kilogramm Gewicht deutlich mehr Strom akkumulieren kann als herkömmliche Energiespeicher. Zudem gilt ein derartiger Akku als ausgesprochen sicher, weswegen er sich als gängige Speicherlösung für PV-Anlagen durchgesetzt hat. Seine lange Lebensdauer und sein sehr geringer Leistungsverlust je Ladezyklus kommen dem Anwendungsbereich in der Photovoltaik entgegen. Denn photovoltaische Anlagen sollen möglichst wartungsfrei für eine lange Zeit laufen, da sie sich nur so amortisieren können. Ein LiFePO4 Akku bildet hier einen wichtigen Baustein für den wirtschaftlichen Betrieb einer solchen Anlage.

Ein Baustein, wie er im Buche steht: Das LiFePO4 / LFP Batteriemodul!

Ein LiFePO4 Batteriemodul besteht nicht nur innerhalb seines Gehäuses aus einzelnen Zellen des Typs Lithium-Eisenphosphat, sondern diese Stromspeicher an sich sind in den allermeisten Fällen modular konzipiert. Damit können mehrere dieser Batteriemodule zu Clustern zusammengeschlossen werden. Die Entscheidung, wie viele dieser Einheiten zum Einsatz kommen sollen, obliegt damit dem Anwender. Du kannst damit die Speichergröße ganz auf Deinen Bedarf ausrichten. Und sollte sich dieser Bedarf einmal ändern, lassen sich derartige Systeme meist auch ganz einfach erweitern.

Kein LFP ohne BMS

Die Welt der Photovoltaik ist voll von Abkürzungen. LFP ist – wie oben bereits erwähnt – die Kurzform von LiFePO4, was wiederum die chemische Bezeichnung von Lithium-Eisenphosphat ist. Doch was bedeutet BMS? BMS ist die Abkürzung von Batteriemanagementsystem. Und dieses ist für jedes Batteriemodul absolut notwendig. Nicht unbedingt überlebensnotwendig, aber für dessen Langlebigkeit zwingend erforderlich. Denn dieses BMS regelt zum Beispiel die Entladungstiefe der Batteriemodule. Es regelt also, wie tief der Akku entladen werden kann. Dieser Wert liegt bei den vielen Speichermodellen zwischen 80 und 95 %. Was bedeutet das? Das bedeutet, dass nur 80 bis 95 % der Energie eines vollen Speichers entnommen werden können. Die restlichen Prozente verbleiben immer im Batteriemodul.

Übrigens gibt es Unterschiede, wo das BMS untergebracht ist. Manche Systeme haben ein einzelnes BMS, welches alle angeschlossenen Batteriemodule organisiert. Bei anderen Systeme kommt jedes einzelne Batteriemodul mit einem eigenen BMS, die untereinander kommunizieren können.

Warum kann ich nur 80 bis 95 % verbrauchen?

Das hat chemische Gründe. Bei einer zu tiefen Entladung verlierst Du Lithium-Ionen. Diese können nicht mehr vom Minuspol (Kathode) zum Pluspol (Anode) wandern und verbleiben an der Kathode. Dies setzt die Leistungsfähigkeit der Batteriemodule dauerhaft herab. Zudem kann sich bei zu tiefer Entladung das Elektrolyt innerhalb der LiFePO4-Zelle zersetzen. Auch dadurch wird der Akku irreversibel geschädigt. Durch diese chemischen Prozesse werden darüber hinaus noch die Oberflächen der Elektroden angegriffen, was zu einem zusätzlichen Leistungsverlust führt. Alle diese Veränderungen können nicht mehr rückgängig gemacht werden. Aus diesem Grund gibt das BMS nicht den gesamten Strom frei. Durch diese Einschränkung wird die mögliche Ladezyklenzahl von LiFePO4 deutlich nach oben gesetzt und Du kannst die Batteriemodule wesentlich länger ohne Einschränkungen verwenden. Der Alterungsprozess wird verlangsamt.

Was kann ich tun, um das Batteriemodul zu schonen?

Der Alterungsprozess von LiFePO4 kann in erster Linie durch eine geringe Entladungstiefe ausgebremst werden. Dass das BMS deswegen nie den gesamten Strom freigibt, haben wir im vorherigen Absatz beschrieben. Doch bei den meisten Batteriemanegementsystemen ist diese Entladungsgrenze nicht in Stein gemeißelt, sondern Du kannst sie verändern. Wenn Du die Entladetiefe auf 70 % erhöhst, bekommst Du ein paar hundert Ladezyklen Lebensdauer dazu. Als Ladezyklus gilt übrigens eine komplette Entladung von 100 % auf 0 %. Das bedeutet: Wenn Du die Entladetiefe auf 50 % festlegst, kannst Du zweimal einen vollen LiFePO4 Akku entladen, jeweils von 100 % auf 50 %, und das gilt in der Rechnung nur als ein einziger Ladezyklus für das Batteriemodul.

Eine weitere Maßnahme zur Lebensverlängerung von LiFePO4 ist, dass Du Dich unbedingt an die Vorgaben der Bedienungsanleitung halten solltest, was die Umgebungsbedingungen angeht. Setze das Batteriemodul nie extremen Temperaturen aus. Die Speichertechnologie LiFePO4 fühlt sich – wie wir Menschen auch – am wohlsten bei Temperaturen von um die 20°C. Also vermeide direkte Sonneneinstrahlung und zu tiefe Temperaturen. Setze den Akku nur Feuchtigkeit und Nässe aus, wenn dieser dies laut Betriebsanleitung auch verträgt. Und achte bitte darauf, dass der Akku auf 80 % geladen ist, wenn Du diesen lagern möchtest. Kontrolliere in diesem Fall alle zwei bis drei Monate, wie hoch der Füllstand ist.

Denn LiFePO4 hat eine Selbstentladung und verliert über die Zeit Strom. Auch wenn diese Selbstentladung bei dieser Technologie sehr gering ist – was ein unbedingter Pluspunkt von LiFePO4 ist –, so entladen sich mit der Zeit auch Batteriemodule von diesem Typ. Also lieber zwischendurch mal kontrollieren. Denn ein für zwei Jahre vergessener Akku kann nach dieser Zeit komplett entladen und hinüber sein. Das wäre nicht nur schade, sondern sicherlich auch sehr ärgerlich. Sind Akkus von diesem Typ doch für Lebensspannen von bis zu 10 Jahren und mehr konzipiert. Gib diesem Lithium-Eisenphosphat-Speicher auch immer genug Raum. Stelle nichts dicht davor, daneben oder dahinter. Gib ihm ausreichend Luft zum Atmen, damit die interne Kühlung ihre Arbeit verrichten kann. Die LiFePO4-Technologie der Batteriemodule wird es Dir mit einem langen Leben danken.