Anleitung zum richtigen Parallelschalten von Batterien

Wenn es darum geht, die Batteriekapazität zu erweitern, ist das Parallelschalten mehrerer Einheiten ein gängiger Ansatz. In der Praxis erfordert dies jedoch sorgfältige Beachtung von Sicherheit, Batterieverträglichkeit und Verkabelungstechniken.

In diesem Leitfaden betrachten wir nicht nur die grundlegenden Schritte, sondern auch die zugrunde liegenden Prinzipien, praktische Tipps und häufige Fehler, die vermieden werden sollten. Am Ende haben Sie ein klares Verständnis davon, wie man Batterien sicher und effizient parallel schaltet.

Was passiert, wenn man Batterien parallel schaltet

Wenn Batterien parallel geschaltet werden, erhöhen sich die Gesamtkapazität und der Stromausgang des Batteriebanks, während die Spannung konstant bleibt. Jede zusätzliche Batterie trägt zur gesamten Energiespeicherung bei und verlängert effektiv die Backup-Zeit innerhalb desselben Spannungssystems.

Zum Beispiel ergibt das Parallelschalten von zwei 12V 100Ah Batterien eine 12V 200Ah Konfiguration. Diese speichert mehr Energie, sodass Geräte oder Ausrüstung, die von einem 12V Wechselrichter betrieben werden, deutlich länger laufen können, bevor eine Aufladung erforderlich ist.

Vor- und Nachteile des Parallelschaltens von Batterien

Vorteile:

• Erhöht die Gesamtspeicherkapazität und Systemlaufzeit, ohne die Spannung zu verändern, was eine längere Energieversorgung und verbesserte Flexibilität für unterschiedliche Lastanforderungen ermöglicht.
• Reduziert die Belastung jeder einzelnen Batterie und entlastet ältere Batterien, indem die verfügbare Kapazität des Banks erweitert wird.
• Bietet Redundanz, sodass bei Ausfall einer Batterie die verbleibenden Einheiten weiterhin Strom liefern und das Risiko eines kompletten Systemausfalls oder Stromverlusts verringert wird.

Nachteile:

• Erfordert präzises Verkabeln und richtige Ausbalancierung, um ungleichmäßiges Laden oder Entladen zu verhindern.
• Zusätzliche Kabel und Verbindungen erhöhen die Systemkomplexität, was die Wahrscheinlichkeit von losen Verbindungen, Korrosion und unerwünschter Wärmeentwicklung bei hohem Stromfluss erhöht.
• Höherer Stromverbrauch bei niedrigerer Spannung bedeutet dickere Kabel und mehr Spannungsabfall, was bei größeren Stromverbrauchern ineffizient sein kann.
• Platzbeschränkungen können auftreten, da Batterien dicht beieinander positioniert werden müssen, was die Installation in Bereichen mit begrenztem Platz erschwert.

Regeln für das Verbinden von Batterien in Parallelschaltung

• Verbinden Sie Batterien immer mit gleicher Chemie, Nennspannung (12v,24v,48v) und Amperestunden-Kapazität, um ungleichmäßiges Laden, schnellere Alterung und potenzielle Sicherheitsrisiken zu vermeiden.
• Bevor Sie Batterien parallel verdrahten, stellen Sie sicher, dass sie auf denselben Ladezustand (SOC) ausgeglichen sind. Große Spannungsunterschiede können schädliche Stromstöße im System auslösen.
• Bei parallelen Batteriesystemen sollten Verzweigungskabel (Batterie zum Sammelschiene) und Hauptkabel (Sammelschiene zum Regler/Wechselrichter) innerhalb jeder Gruppe gleiche Länge und Dicke haben. Dies gewährleistet einen gleichmäßigen Widerstand und eine ausgewogene Batterieladung, wodurch eine Überlastung einzelner Batterien verhindert wird.
• Installieren Sie Batterien dicht beieinander, um Kabellängen, Widerstand und Leistungsverlust zu minimieren. Gleichzeitig sollte genügend Platz für eine ordnungsgemäße Luftzirkulation gelassen werden, um Überhitzung zu vermeiden und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
• Vermeiden Sie das Mischen von alten und neuen Batterien in einem parallelen Batteriebank. Eine schwächere oder ältere Batterie kann die Leistung des gesamten Systems verringern, was zu ungleichmäßiger Entladung und einer kürzeren Gesamtlebensdauer führt.
• Wählen Sie Batteriekabel mit dem richtigen Drahtquerschnitt, um den maximal erwarteten Strom zu bewältigen. Parallelschaltungen erhöhen den Stromfluss, daher kann die Verwendung zu dünner Kabel zu übermäßigen Spannungsabfällen, Wärmeentwicklung und Sicherheitsrisiken führen.
• Installieren Sie eine Sicherung und einen Leistungsschalter am Pluspol jeder Batterie. Dies schützt das System, indem verhindert wird, dass eine Batterie bei einem Kurzschluss oder Ausfall übermäßigen Strom entlädt.

Wie man Batterien parallel verdrahtet

Das Verdrahten von Batterien in Parallelschaltung muss sorgfältig erfolgen, um Sicherheit, Effizienz und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Befolgen Sie diese Schritte, um einen richtig ausbalancierten parallelen Batteriebank zu erstellen.

Schritt 1. Planen Sie das Diagramm der Parallelschaltung der Batterie

Da Parallelschaltungen von Batterien sorgfältige Planung erfordern, wird empfohlen, zuerst ein Diagramm zu zeichnen. Dies hilft, das Layout basierend auf verfügbarem Platz, Anzahl der Batterien, Abständen zwischen den Batterien und Kabelführung zu planen, um ungleichmäßigen Stromfluss zu reduzieren und die Installation zu erleichtern.

Tipps für das Parallelschaltbild der Batterie

• Verketteten Sie Batterien niemals parallel, da dies eine ungleichmäßige Lastverteilung verursachen und die Lebensdauer der Batterie verkürzen kann.
• Für eine einfache Einrichtung mit nur zwei Batterien verbinden Sie diese parallel mit einer diagonalen Verbindung. Verbinden Sie alle mittleren Anschlüsse miteinander, Plus zu Plus und Minus zu Minus, und verwenden Sie dann den Pluspol der ersten Batterie und den Minuspol der letzten Batterie für die Last oder den Laderegler. Dies gewährleistet einen ausgeglichenen Stromfluss über beide Batterien.
• Beim Anschluss von mehr als zwei Batterien in Parallelschaltung ist die Verwendung einer Batteriesammelschiene immer der beste Weg, um die Lastverteilung auszugleichen, indem gleich lange, niederohmige Wege von jeder Batterie zu einem zentralen Verbindungspunkt bereitgestellt werden, mit einer Sammelschiene für alle positiven und einer für alle negativen Anschlüsse.

Während eine Sammelschiene die optimale Wahl ist, gibt es einige alternative Methoden zur Parallelschaltung von vier Batterien, die wir zusammen mit wichtigen Überlegungen in einem anderen Artikel besprechen werden.

Schritt 2. Kabelgröße für die Parallelschaltung der Batterien bestimmen

Die Wahl der richtigen Batteriekabelgröße ist entscheidend für Sicherheit und Effizienz.

In einem parallelen Batteriepacks führen die Leitungen zwischen den Batterien oder von den Batterien zur Sammelschiene nur den Strom der einzelnen Einheiten. Diese Leitungen sollten so dimensioniert sein, dass sie den maximalen Strom einer einzelnen Batterie tragen können.

Im Gegensatz dazu müssen die Leitungen vom Batteriepacks oder der Sammelschiene zum Wechselrichter oder Laderegler den Gesamtstrom führen, der von der Last gezogen wird oder die maximale Ausgangsleistung des Wechselrichters. Daher müssen sie dicker sein, um die volle Last sicher zu bewältigen und Spannungsabfall zu minimieren.

Beispiel für die Verkabelung von zwei Batterien in Parallelschaltung

Nehmen wir an, zwei 12V 100Ah LiFePO4 Batterien sind parallel geschaltet, jede mit einem maximalen Entladestrom von 100A, die einen 2000W Wechselrichter versorgen. Sie benötigen 4AWG- und 2AWG-Kabel wie folgt:

• Verbindungen zwischen den Batterien: Für Verbindungen zwischen den Batterien ist eine typische Kabellänge von 0,3–0,5 Metern ausreichend, und 4AWG (25mm²) Kupferkabel ist in der Regel ausreichend.
• Anschluss an den Wechselrichter: Die Leitung vom Batteriepacks zum Wechselrichter muss den kombinierten Strom beider Batterien unter Last führen. Ein dickeres Kabel, wie 2AWG (35mm²) oder größer, wird empfohlen, um Sicherheit zu gewährleisten und die Effizienz zu erhalten.

Für das gesamte Batteriesystem sollten sowohl die positiven als auch die negativen Hauptleitungen gleich lang sein. Zusätzlich sollten alle Verbindungsleitungen zwischen den Batterien und von den Batterien zur Sammelschiene ebenfalls gleich lang und ordnungsgemäß gecrimpt sein, um einen ausgeglichenen Stromfluss zu gewährleisten und ungleichmäßiges Laden oder Entladen zu verhindern.

Schritt 3. Batterien vor dem Parallelschalten ausbalancieren

Bevor Batterien parallel geschaltet werden, ist es wichtig sicherzustellen, dass alle Einheiten ausgeglichen und auf einem ähnlichen Ladezustand sind. Dies hilft, einen übermäßigen Stromfluss zwischen den Batterien zu verhindern, der schwächere Zellen beschädigen und die Gesamtlebensdauer des Batteriepacks verringern kann.

• Bei Blei-Säure-Batterien wird der Ausgleich normalerweise durch vollständiges Einzelaufladen jeder Batterie vor dem Parallelschluss erreicht. Periodische Ausgleichsladungen werden empfohlen, um Sulfatierung und Kapazitätsverlust zu verhindern. Idealerweise sollten die Spannungen aller Batterien ungefähr gleich sein, innerhalb von 0,05–0,1 V, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu gewährleisten.
• LiFePO4-Batterien können oft ohne speziellen Balancer ausgeglichen werden. Unsere Techniker erreichen dies meist, indem sie die Batterien von der Ladequelle trennen und etwa 3 Stunden parallel ruhen lassen, sodass höher spannungsführende Batterien die niedrigeren natürlich aufladen, bis sich die Spannungen angleichen. Falls nötig, können einzelne Batterien ein- oder zweimal vollständig geladen und entladen werden, um das BMS zurückzusetzen und korrekte Spannungswerte sicherzustellen. Das BMS steuert auch die Zellladung, um Überladung oder Tiefentladung zu verhindern.

Schritt 4. Beenden Sie den Parallelschluss der Batterien

Sobald Sicherheitsprüfungen und Ausgleich abgeschlossen sind:

1. Trennen Sie alle Ladequellen und Verbraucher, bevor Sie arbeiten.
2. Verwenden Sie richtig gecrimpte Kabelschuhe und ziehen Sie alle Verbindungen fest an.
3. Verbinden Sie alle Pluspole miteinander und alle Minuspole miteinander, entweder über eine diagonale Verbindung (bei zwei Batterien) oder Sammelschienen (bei mehreren Batterien).
4. Überprüfen Sie nach der Verkabelung die Verbindungen auf Festigkeit und Polung.
5. Schließen Sie schließlich die positiven und negativen Ausgänge des Parallelbatteriebanks an den Wechselrichter, Laderegler oder DC-Verbraucher an.

Es wird dringend empfohlen, Sicherungen an den Pluspolen jeder Batterie sowie an der Hauptleitung zu installieren, um zuverlässigen Schutz gegen Kurzschlüsse zu gewährleisten.

FAQs zum Anschluss von Batterien in Parallelschaltung

Was ist die beste Verkabelungsmethode, um die Last bei parallelen Batterien auszugleichen?

Die effektivste Methode ist ein Sammelschienen-System, das eine einfache, saubere Anordnung bietet und gleichlange, niederohmige Wege für einen ausgeglichenen Stromfluss sicherstellt. Für eine Zwei-Batterie-Anordnung ist auch eine diagonale Verbindung eine praktische Option.

Muss ich Batterien in Parallelschaltung absichern?

Ja. Es wird dringend empfohlen, eine Sicherung oder einen Leistungsschalter am Pluspol jeder Batterie anzubringen, bevor sie an die Sammelschiene oder Hauptleitung angeschlossen wird. Dies schützt das System bei Kurzschluss oder wenn eine Batterie einen internen Fehler entwickelt, und verhindert, dass die anderen Batterien Strom in diese einspeisen.

Wie viele Batterien kann ich sicher parallel anschließen?

Die meisten Hersteller empfehlen, parallele Verbindungen zu begrenzen. Zum Beispiel können PowMr 12V-Batterien bis zu 4 Einheiten parallel geschaltet werden, während 48V-Batterien bis zu 15 Einheiten unterstützen. Je mehr Batterien Sie hinzufügen, desto schwieriger wird es, ein korrektes Gleichgewicht zu halten, weshalb der Einsatz von Sammelschienen, dickeren Kabeln und Sicherungen in größeren Systemen immer wichtiger wird.

Kann ich LiFePO4 und Blei-Säure parallel mischen?

Nein. Das Mischen verschiedener Chemien parallel wird nicht empfohlen. Blei-Säure- und LiFePO4-Batterien haben unterschiedliche Lade-Spannungen, Entladeeigenschaften und Innenwiderstände. Das Verbinden kann zu Ungleichgewicht, verkürzter Lebensdauer und potenziellen Sicherheitsrisiken führen. Verwenden Sie immer Batterien desselben Typs, Kapazität, Marke und Alters für beste Ergebnisse.