Lithium-Akku (LiFePO₄): So groß sollte das Ladegerät auf Yachten sein

Lithium-Batterien werden auf Yachten immer häufiger eingesetzt

Lithium-Batterien sind im Yachtbereich weiterhin auf dem Vormarsch. Kaum ein anderes Thema sorgt derzeit für so viele Nachfragen im Bereich der Yachtelektrik wie die Umrüstung einer Yacht von der klassischen Bleibatterie auf moderne LiFePO₄-Systeme. Neben Fragen zu Sicherheit, der Verkabelung oder dem Batteriemanagementsystem (BMS) taucht in der Praxis auch immer wieder eine Frage auf: Wie groß sollte das Ladegerät eigentlich sein – und wie viel Ladestrom verträgt ein Lithium-Akku?

Wie groß darf der Ladestrom sein?

Die Aufgabe eines Ladegeräts besteht darin, die während des Betriebs entnommene Energie wieder in die Batterie zurückzuladen. Deshalb richtet sich seine Größe nicht nur nach der Batteriekapazität, sondern auch danach, wie viel Zeit zum Laden zur Verfügung steht. Wer überwiegend nachts im Hafen am Landstrom liegt, benötigt meist deutlich geringere Ladeleistungen als jemand, der seine Batterie in kurzer Motorlaufzeit oder über einen Generator wieder füllen möchte.

Ein großer Vorteil von Lithium-Batterien ist es, dass sie grundsätzlich sehr hohe Ladeströme aufnehmen können. Rein technisch können viele Modelle mit Strömen geladen werden, die bis an ihre gesamte Kapazität heranreichen. Beispiel: Eine 100-Ah-Lithiumbatterie kann üblicherweise auch mit 50 bis 100 Ampere geladen werden. Doch nur weil ein hoher Ladestrom technisch möglich ist, bedeutet das nicht, dass er im praktischen Einsatz auch sinnvoll ist.

Kann ich auch schneller laden?

Grundsätzlich ja. Selbst bei einer noch größeren 400-Ah-Batteriebank wäre ein Ladestrom von 200 oder sogar 400 Ampere theoretisch möglich, aber in der Praxis weder realistisch noch empfehlenswert. Zum einen müssten die Kabelquerschnitte sehr groß dimensioniert werden, um solche Ströme sicher übertragen zu können – das wäre nicht nur teuer, sondern auch ein Sicherheitsrisiko, das entsprechend abgesichert werden müsste. Ein Aufwand, der im Yachtbereich in der Regel weder nötig noch praktikabel ist.

Hinzu kommt, dass derart hohe Ladeströme auf Yachten fast nie zur Verfügung stehen. Weder Lichtmaschinen noch Landstromladegeräte oder Generatoren erreichen diese Größenordnung. Wer dauerhaft mit hohen Ladeleistungen arbeiten möchte, sollte deshalb darüber nachdenken, das gesamte System auf eine höhere Spannungsebene wie 24 oder 48 Volt auszulegen. Bei gleicher Leistung fließen dann deutlich geringere Ströme, wodurch Kabelquerschnitte kleiner ausfallen, die Verluste sinken und das gesamte System effizienter und einfacher zu installieren ist.

Hinzu kommt, dass ein schnelleres Laden im normalen Fahrtensegler-Alltag oft kaum Vorteile bringt. Wer über Nacht im Hafen liegt oder tagsüber Solarenergie nutzt, gewinnt durch ein doppelt so großes Ladegerät meist kaum Zeit. Häufig ist ein moderat dimensioniertes Ladegerät die wirtschaftlichere und sinnvollere Lösung.

Ladestrom-Begrenzung durch das Batterie-Management-System (BMS)

Wie viel Strom ein Lithium-Akku tatsächlich aufnehmen darf, entscheidet immer das BMS.
Es überwacht die Zellen und schützt die Batterie unter anderem vor Überladung, zu hohen Lade- und Entladeströmen, zu hohen Temperaturen, einer zu tiefen Entladung, dem Laden bei Frost sowie vor Schäden durch Zellungleichgewichte.

Die Hersteller geben in den Datenblättern den maximal zulässigen Ladestrom an – und an diesen Wert sollte man sich unbedingt halten. Tut man das nicht, so schreitet das BMS ein und stoppt die Ladung vollständig.

Kann ich auch langsamer laden?

Ebenso problemlos können LiFePO₄-Batterien mit kleineren Ladeströmen geladen werden. Das verlängert zwar die Ladezeit, schadet der Batterie jedoch nicht. Gerade auf Fahrtenyachten ist dies häufig der Normalfall, etwa wenn überwiegend über Solarmodule oder kleine Ladegeräte geladen wird.

Entscheidend ist lediglich, dass die Batterie regelmäßig wieder vollständig geladen wird. Für viele Fahrtensegler ist deshalb kein größeres Ladegerät erforderlich – selbst dann nicht, wenn die Batteriekapazität im Zuge einer Umrüstung deutlich vergrößert wurde.

Welcher Ladestrom ist in der Praxis sinnvoll?

Lithium-Akkus besitzen einen sehr geringen Innenwiderstand und können deshalb deutlich höhere Ladeströme aufnehmen als Bleibatterien. Der Strom fließt nahezu verlustfrei in die Zellen, sodass die Batterie über weite Teile des Ladevorgangs mit nahezu konstantem Strom geladen werden kann. Das zeigt sich auch an der Ladekennlinie: Anders als bei Bleibatterien sinkt der Ladestrom nicht kontinuierlich mit zunehmendem Ladezustand, sondern bleibt bis kurz vor Erreichen der Ladeschlussspannung nahezu konstant.

Für den praktischen Einsatz an Bord hat sich dennoch eine deutlich moderatere Auslegung bewährt. Als Faustregel gilt ein Ladestrom von etwa 10 bis 20 Prozent der Batteriekapazität.

Beispiele:

• Batteriekapazität 100 AH = sinnvoller Ladestrom 10–20 A
• Batteriekapazität 200 AH = sinnvoller Ladestrom 20–40 A
• Batteriekapazität 400 AH = sinnvoller Ladestrom 40–80 A

Eine 200-Ah-Batteriebank würde demnach idealerweise mit etwa 20 bis 40 Ampere geladen werden. Das schont die gesamte Ladeinfrastruktur, hält Kabelquerschnitte und Kosten in einem vernünftigen Rahmen und reicht im normalen Bordbetrieb in der Regel völlig aus.

Damit ist die Batterie in fünf bis zehn Stunden vollständig geladen. Für die meisten Fahrtensegler ist das ausreichend – denn so lange liegt man in der Regel ohnehin über Nacht im Hafen.

Fazit

Ein Lithium-Akku kann hohe Ladeströme aufnehmen – aber in der Praxis ist das selten nötig und oft auch gar nicht sinnvoll. Oft reicht es aus, das Ladegerät kleiner zu wählen.

Entscheidend ist vielmehr, die zulässigen Lade- und Entladeströme der Batterie sowie die Stromgrenzen des Batteriemanagementsystems (BMS) zu beachten und alle Komponenten des Bordnetzes – von Kabeln und Sicherungen über Lichtmaschine, Solaranlage und Ladegeräte bis hin zur Batterie – aufeinander abzustimmen.

Mit dieser Herangehensweise lädt ein LiFePO₄-System zuverlässig, sicher und effektiv, ohne die Technik unnötig zu belasten.