Standard Stromverbrauch, Gerätelaufzeit und So

Bei der Planung oder Abänderung der elektrischen Anlage im womo oder wowa oder beim kauf stromhungriger Verbraucher stellt sich immer wieder die frage: wie lange habe ich denn noch Strom wenn das gerät in betrieb ist

Die vordergründige Antwort
Batteriekapazität in Ah : Stromaufnahme des / der Geräte(s) in A  ist wie so oft leider nicht richtig.

Zum Verständnis des nachfolgenden ist das wissen über folgende Einheiten erforderlich

Bezeichnung Berechnung bezeichnung Kurz zeichen Bezeichnung Elektrische spannung U V Volt Elektrischer Strom  I A Ampere Elektrische Leistung P W Watt Zeit T h Stunde Batterie Kapazität   Ah Amperstunden

Um die Betriebsdauer berechnen zu können muss zuvor die Stromaufnahme I (A) der lasten ermittelt werden. entweder über die angaben am Datenblatt oder durch Messung.

Watt in Amper umrechnen

Wenn kein Strom (A) sondern nur die Leistung (W) des Gerätes angegeben ist muss das umgerechnet werden.

I = P / U
Der Stromverbrauch einer last mit 55 Watt rechnet sich daher I = 55 Watt / 12 Volt = 4,6 Ampere
 

Warum 12 Volt?

Weil das dem ungefähre Mittelwert bei der Stromentnahme im womo / wowa entspricht. 13 Volt hat eine volle Batterie, bei 11 Volt sollte die Entladung ungefähr enden. Mittelwert daher 12 Volt.
 

Batterie Betriebszeit

Nachdem nun auf diese weise der benötigte Strom errechnet ist kann dieser munter durch die verfügbare Kapazität (Ah) der Batterien dividiert werden und so erhält man die Betriebszeit.

Rechnung in form von
h = Ah / A

für "verfügbare" 70 Ah und eine last von 55 Watt ergäbe sich also folgende Betriebszeit:
h = 70 Ah / 4,6A = 15,2 stunden.

Wieviel Ah sind denn nun in der Bordbatterie verfügbar Um es abzukürzen: Es sind immer weniger Ah als man annimmt.

Eine Batterie wird nur dann voll, wenn die Laderegelung mittels einer Ladekennlinie (meist 4 bis 7stufig) und mit Temperaturkompensation erfolgt, wobei der Temperaturfühler Idealerweise an der Batterie sein sollte.

Voll wird die Batterie also nur bei Ladung durch
- die LiMa wenn diese einen guten B2B Regler (sterling etc) verbaut hat
- das Ladegerät wenn dieses die obigen Bedingungen erfüllt
- das Solarpaneel wenn der solarladeregler die obigen bedingungen erfüllt

In allen anderen fällen (vor allem beim fehlen der temperaturkompensation) wird die Batterie
- bei temperaturen über 30 grad zu stark geladen und recht bald durch zellkorrosion geschädigt
- bei temperaturen unter 20 grad zu wenig geladen und längerfristig durch sulphatierung geschädigt

Bei Temperaturen um die null grad und darunter ist die zu geringe Ladung deutlich spürbar. Ohne Temperaturkompensation wird die Batterie nur zu ca. 75% bis 80% aufgeladen, egal wie lange sie am Ladegerät hängt.

Wieviel Kapazität verfügbar ist hängt also von der Ladetechnik ab.

Als Richtwert zum rechnen kann man bei

- Kennlinienladegeräten OHNE Temperaturkompensation von 80% Ladung im Winter und 90% Ladung im Sommer ausgehen

- Bei Ladegeräten ohne Kennlinie und ohne Temperaturkompensation (oder bei Ladung über die Lichtmaschine) von 70% Ladung im Winter und 85% Ladung im Sommer ausgehen.

Wichtig:

Eine Batterie darf bauartbedingt nie völlig entladen werden. Je nach Batterieart und type müssen mindestens 20% bis 40% der Gesamtkapazität in der Batterie verbleiben um eine Tiefentladung und Schädigung der Zellen zu verhindern. Wir rechnen mit 25% Kapazität die am entladeschluss übrig bleiben müssen oder Sollten.

Kalkulationsbeispiel:

Vorhanden sind üppige 2 x 110 Ah Batterien,
Ladung mittels kennlinienladegerät ohne Temperaturkompensation oder LiMa
last ist eine Kühlbox mit einer Leistung von 150 Watt
wie lange ist die Betriebsdauer bei voll geladenen Batterien im Winter bei ca. + 5° grad

Errechnung des Stroms:
150 Watt / 12 Volt = 12,5 Ampere

Errechnung der Kapazität:
80% von 220 Ah daher 175 Ah sind vorhanden

Errechnung der Restkapazität:
25% von 220 Ah daher 55 Ah sollen als Restkapazität übrig bleiben

Errechnung der "verfügbaren" Kapazität
175 Ah - 55 Ah = 120 Ah sind "verfügbar"

Errechnung der laufzeit:
120Ah / 12,5A = 9,6 stunden

Wenn mehrere Verbraucher angeschlossen sind einfach vor beginn der Rechnung die ströme addieren und dann die Rechnung durchführen

Mit diesen oder daraus abgeleiten Formeln kann man bei bekannten Verbraucherströmen und Einschaltzeiten auch die benötigte Batteriekapazität zurückrechnen um eine gewisse zeit lang autark sein zu können.  Aber das ist eine andere Geschichte.

Eine einfache abgekürzte Berechnung dazu

Wiso kompliziert wen es auch einfacher geht das nachfolgende Beispiel zeit das es auch einfache geht mit dem Rechnen.  

Watt : Volt x 1,8 = Amper/h

der sich daraus ergebende wert wird ganz einfach durch die Gesamtkapazität der Batterie dividiert. Das geht recht schnell und einfach.

Um bei dem Beispiel  zubleiben.

150W :12V = 12,5A x 1,8 = 22,5Ah
220 Ah : 22,5 = 9,7 std