Elektrizitätsberechnungen bei 12V-Batterien/Akkus

[DeletedUserReAsG]

Das träfe dann zu - wenn ich das richtig vestehe - beim Marktführer für WoMo-taugliche Klein-Generatoren: Honda (https://cdn.hornbach.de/data/shop/D04/0 ... 104655.pdf)

Nope, in dem verlinkten Dokument sind 900VA AC und 96W DC als Ausgangsleistung angegeben. Damit ist nichts verkehrt. Der angegebene Strom ist für die Dimensionierung der Sicherungen, Kabel und Verbindungen von Bedeutung; zum Berechnen der versorgbaren Verbraucher zieht man die angegebene Ausgangsleistung heran.

Der Verbrauch wird auch weiterhin nicht in I (Formelzeichen für Strom(-stärke, nicht -menge), Einheit ist „A“ (für Ampere)) angegeben, sondern in Energiebedarf pro Zeit. Ich bin mir zudem ziemlich sicher, dass auf dem Typenschild deines Kühlschranks, zumindest aber in dessen Anleitung, auch noch eine korrekte Angabe zur Leistungsaufnahme zu finden ist – anderenfalls dürfte der kein CE-Zeichen tragen.

Nach meinen bisherigen Recherchen soll man eine „Versorgungs-“/„Solar-“/„Bord“-Batterie auf Blei-Säure-Basis maximal bis zu einer Restkapazität von 40-50% entladen. Was haltet ihr von dieser Faustregel?

Solange du die tatsächliche Kapazität des Akkumulators kennst, spricht nichts dagegen. Da du die aber spätestens nach einer Saison Betrieb nicht mehr kennst, bietet es sich eher an, die Spannung zur Beurteilung des Ladestands heranzuziehen.

[hikaru]

Ich habe gerade mein T430 am 90W-Netzteil gemessen. Die relevanten Daten zu dem Gerät:
CPU: i5-3320M: 35W TDP - die sind aber Schall und Rauch. Es gibt "größere" 35W-CPUs, die real etwas mehr verbrauchen dürften. In meinem T530 steckt ein i7-3720QM mit 45W TDP, aber der CPU-bedingte Unterschied im Stromverbrauch geht weit über die 10W Differenz hinaus.
Display: 1600x900: Das T430 gab es auch mit 1366x768-Display, welches etwas sparsamer sein sollte.
Datenträger: mSATA-SSD + 2-Platter-HDD
RAM: 2x4GB: Weniger RAM sollte weniger Strom verbrauchen, aber das läuft unter "Peanuts".
Keine dedizierte GPU, kein WWAN
Akku voll geladen

Für alle Tests galt als Grundeinstellung:
Display auf voller Helligkeit, WLAN an, SSD und HDD laufen, haben aber nichts zu tun. Die Leistungsangaben sind Maximalwerte.

Code: Alles auswählen

Boot (Einschalten bis Login-Manager):       31W
Desktop (Xfce, idle):                       17W
HDD abgeschaltet (hdparm -Y /dev/sda):      15W
HDD lesend (cat /dev/sda > /dev/zero):      20W
Display minimale Helligkeit (per Fn+F8):    13W
Display aus (xrandr):                       11W
WLAN aus (Fn+F5):                           16W
CPU Volllast (mprime sFFT):                 43W
Video 1080p30 h264 hwdec (Big Buck Bunny):  22W
Video 1080p60 h264 hwdec (Big Buck Bunny):  22W
Video 1080p30 h264 swdec (Big Buck Bunny):  23W
Video 1080p60 h264 swdec (Big Buck Bunny):  29W

Die Videos wurden mit mpv auf dem Laptopdisplay abgespielt. Ich würde für diesen Laptop mit 30W rechnen.

[MSfree]

Nope, in dem verlinkten Dokument sind 900VA AC ... als Ausgangsleistung angegeben.

VA steht ja für Volt mal Ampere, was theoretisch Watt ist, wäre da nicht das Problem der Scheinleistung und Wirkleistung bei Wechselstrom. VA ist nur dann Watt, wenn Spannung und Strom phasensynchron auf und abschwellen. Dummerweise kann sich die Phase der Stromkurve relativ zur Spannungskurve verschieben, wenn induktive (Spulen) oder kapazitive (Kondensatoren) Lasten betrieben werden. Ein E-Motor ist beispielsweise eine induktive Last, so daß Strom und Spannung nicht phasengleich laufen. Die Wirkleistung (Watt) ist immer kleiner (bzw. maximal indentisch) mit der Scheinleistung (VA).

[fischig]

@niemand
Danke für die Korrektur!

Was ist „rated current“ für DC? (Etwas weiter unten in den Spezifikationen.)

Das Typenschild des Kühlschanks sollte hier zu finden sein:
gallery/album/1

Ich erkenne in den Codes keine Wattangabe. Der Kühlschrank ist geschätzt über 20 Jahre alt. (War übrigens mein 1. Verdacht als „Stromfresser“.)

[DeletedUserReAsG]

Was ist „rated current“ für DC? (Etwas weiter unten in den Spezifikationen.)

Auslegungsstrom. Ist für die Dimensionierung der Leitungen und so von Bedeutung: für die knapp 100W fließen bei 12V 8A, womit da deutlich dickere Leitungen benötigt werden, als bei den knapp 900W auf der AC-Seite, bei denen bei 230V nur 3,9A fließen.

Ich erkenne in den Codes keine Wattangabe.

Stimmt, dann wird’s in der Anleitung oder dem Datenblatt stehen. Allerdings lässt sich die maximal aufgenommene Leistung entnehmen: 60W (5A bei 12V).

[MSfree]

Ich erkenne in den Codes keine Wattangabe.

Ich auch nicht, da stehen aber Spannung (12V) und Stromstärke (5A), was 60W ergeben. Deine Anschlußleitungen müssen also für 5A ausgelegt sein (Kabelquerschnitt) und die Sicherung für den Kühlschank sollte auch mindestens 5A abkönnen. Ansonsten gilt, was auch für andere Vebraucher gilt, das Ding wird nicht ständig 60W ziehen, sondern nur dann, wenn der Kompressor läuft, und selbst dann könnte es weniger sein.

Wie oft der Kompressor anspringt und wie lange der dann läuft, hängt gerade bei einem Kühlschrank von dern Umgebungsbedingungen ab. Je wärmer die Umgebung ist, desto öfter muß der Kompressor arbeiten. Im Auto kann es durchaus 70°C warm werden, wenn man in der Sonne steht, und das ist dann extrem schlecht für den Stromverbrauch, da ackert der Kompressor permanent. Bei normaler Raumtemperatur (20-22°C) sollte der Kompressor nicht mehr als 33% der Zeit laufen, was dann also 20W gemittelt wären.

[Tintom]

Der Kühlschrank ist geschätzt über 20 Jahre alt. (War übrigens mein 1. Verdacht als „Stromfresser“.)

Das mag durchaus sein. Das Problem bei alten Kühl-/Gefriergeräten ist nicht die aufgenommene Leistung an sich, sondern die Türdichtungen aus Gummi, die im Laufe der Jahre aushärten und nicht mehr korrekt abdichten. Dadurch entweicht die kalte Luft aus dem Innenraum, die Temperatur steigt und das Gerät schaltet sich häufiger ein um die Temperatur zu senken.

[DeletedUserReAsG]

Guter Einwurf. Sowas lässt sich aber ganz prima im Sommer mit einer Wärmebildkamera prüfen. Einfach mal rumfragen, irgendjemand wird schon eine haben

[spiralnebelverdreher]

Zur Stromfressersuche im Auto habe ich mir eine Stromzange besorgt, die per Bluetooth mit einer App im Smartphone kommuniziert und dort sekündlich (oder minütlich) Messwerte zu Strom, Temperatur oder Spannung liefert. Die App zeichnet auf, exportiert die Messwerte als csv Dateien und ich kann das dann in Ruhe auswerten. Die Stromzange hat (im Gegensatz zum einfachen Multimeter) die schöne Eigenschaft, dass man Verkabelungen für die Messung nicht auftrennen muss, es muss lediglich die einzelne Stromleitung zugänglich sein. Die Messgenauigkeit ist deutlich geringer als beim Multimeter und kleine Ströme kann sie auch nicht messen, aber bei der Suche nach Stromfressern ist das nicht entscheidend. Man sieht also auch, ob irgendwelche geregelten oder sich selbst aktivierende Verbraucher wie Kühlschränke, Lenzpumpen, Ventilatoren, TV-Geräte, Computer etc sich nachts oder bei Abwesenheit einschalten.
Beim Kauf darauf achten, dass über die Zange auch Gleichstrom (DC) gemessen werden kann und nicht nur Wechselstrom (AC).

[fischig]

Also im WoMo-Handbuch stand was von 2.5 Ampere als Durchschnittswert Leistung/Verbrauch des Kühlschranks.
@hikaru: Statt „schillernd“ ist vielleicht „dialektisch“ ein zugänglicheres Attribut für den „wohldefinierten“ Begriff.

12Vx2.5A=30W
30Wx24h =720Wh
In 24h wären also (idealisiert) 720 von den 1200Wh Batteriekapazität verbraucht - richtig?
Das entspräche 60% Entladung. Ich will erstmal nur wissen, ob ich richtig gerechnet habe, bzw, ob/wo in DIESER Rechnung ein Fehler steckt.

[DeletedUserReAsG]

Also im WoMo-Handbuch stand was von 2.5 Ampere als Durchschnittswert Leistung/Verbrauch des Kühlschranks.

Weder Leistung (das wäre Formelzeichen P, Einheit W), noch Verbrauch – Stromaufnahme ist das gesuchte Wort

Ich will erstmal nur wissen, ob ich richtig gerechnet habe

Ja, sieht gut aus. Dass es mit der Praxis nicht so richtig viel zu tun hast, ist dir ja bewusst, wie du schreibst.

[fischig]

Danke sehr! Den Rest krieg ich auch noch hin. Ich bin nicht so der Schnellste, aber das wisst ihr ja!
Dank geht an alle Beteiligten!

@niemand: Was würdest du meinen, um wieviel % man so eine Blei-Säure-Bordbatterie entladen kann, ohne den natürlichen Alterungsprozess übermäßig abzukürzen?

[DeletedUserReAsG]

Was würdest du meinen, um wieviel % man so eine Blei-Säure-Batterie entladen kann, ohne den natürlichen Alterungsprozess übermäßig abzukürzen?

Da fehlt mir leider die praktische Erfahrung mit Pb-Versorgungsakkus. Ich weiß aus praktischer Erfahrung nur, dass Starterbatterien am liebsten nicht unter 90% entladen werden, und dass sie nur wirklich wenige volle Zyklen abkönnen – aber mit den Versorgungsakkus habe ich mich nicht weiter beschäftigt. Angesichts des Preis-/Leistungsverhältnisses würde ich heute direkt LiFePO₄-Akkus einbauen; bei denen kann man dann auch die volle Kapazität nutzen.

Aber du kannst mal die genaue Bezeichnung deines Akkus zusammen mit dem magischen Wort „Datenblatt“ (oder „datasheet“, wenn sich nix finden lassen sollte) in eine gute Suchmaschine eingeben. Da sollte sich ein Dokument mit Diagrammen finden lassen, mit deren Hilfe man abschätzen können sollte, wie man die beste Haltbarkeit erreicht. Viele Konjunktive, ich weiß – aber das wäre mein Ansatz.

[Tintom]

Angesichts des Preis-/Leistungsverhältnisses würde ich heute direkt LiFePO₄-Akkus einbauen; bei denen kann man dann auch die volle Kapazität nutzen.

Mal abgesehen von der Preisfrage ist dann noch zu klären, ob die dann auch mit einem handelsüblichen Gerät wieder geladen werden kann. Die heutigen Ladegeräte für Starterbatterien sind praktisch nur auf Blei-Säure-Akkus ausgelegt. Selbst Blei-Kalzium-Akkus, die seit einigen Jahren verbaut werden, können mit den Geräten nicht optimal geladen werden, weil diese mit einer geringfügig höheren Spannung betrieben werden.

[fischig]

ob die dann auch mit einem handelsüblichen Gerät wieder geladen werden kann.

Nicht nur handelsüblich, sondern eingebaut. Und so'n eingebautes Ladegerät regelt ja so einiges, auch wenn's 20 Jahre alt ist. Ich habe mal nachgeschaut: In Frage käme wohl ein Akku ab 150A h 1400€ aufwärts. Neues Ladegerät mit Einbau: Ich schätze unter 2000€ geht da gar nichts.

Um keine Missverständnisse aufkommen zu lassen: Ich legte mir liebend gern so'n Teil zu, lieber heute als morgen. Aber bei den Preisen ... Dann doch eher im nächsten Leben.

[DeletedUserReAsG]

Mal abgesehen von der Preisfrage ist dann noch zu klären, ob die dann auch mit einem handelsüblichen Gerät wieder geladen werden kann.

Ja, denn die dafür zusammengebauten Akkupacks beinhalten die notwendige Elektronik, um sie als drop-in-replacement anstelle eines Bleiakkus einzubauen. 4s sind bei 3,2V-Zellen 12,8V, und damit sowieso sehr dicht an einem 6s-Bleiakku, weswegen der Aufwand sich da auch in Grenzen hält.

Die Preise bewegen sich derzeit wohl um die 300…400€/kWh. Das mag zwar etwas teurer sein, als Pb-Akkus (Obacht: es geht nicht um Starterbatterien – die Akkus, die hier zur Anwendung kommen, sind deutlich teurer, als diese), aber unterm Strich dürfte man mit diesen Teilen deutlich günstiger unterwegs sein.

[fischig]

Angemommen ich habe als Stromquelle eine mit 16A abgesicherte Leitung mit einer Spannung von 230V.
Über diese Stromquelle soll ein Ladegerät mit der Angabe 10A eine Batterie aufladen, die wiederum ausschließlich 12V Verbraucher bedient. Zur Berechnung der Ladedauer für eine bestimmte zu erreichende Wattzahl ist dann nicht der der 230V-Kreislauf, der das Ladegerät versorgt, entscheidend, sondern nur der 12V-Kreislauf, den die Batterie versorgt.

Ich könnte der Batterie also max. 120W/h (1h * 12V*10A) mit diesem Ladegerät zuführen. Stimmt diese Rechnung?

[DeletedUserReAsG]

Ich könnte der Batterie also max. 120W/h (1h * 12V*10A) mit diesem Ladegerät zuführen. Stimmt diese Rechnung?

Nein, weil du die Einheiten durcheinanderbringst. Wenn die 10A der Ausgangsstrom bei 12V sind, wären’s 120W: man könnte also theoretisch 120Wh in einer Stunde reintun. Praktisch wird aber nicht mit konstantem Strom und auch nicht bei konstanten 12V geladen.

[MSfree]

Ich könnte der Batterie also max. 120W/h (1h * 12V*10A) mit diesem Ladegerät zuführen. Stimmt diese Rechnung?

Die Zahlen stimmen, die Dimensionen sind falsch.

Wenn man Zeit (also Stunden), Spannung (also Volt) und Stromstärke (also Ampere) multipliziert, ergeben sich h*V*A = Wh. W/h ergibt keinen Sinn. Davon abgesehen ist der Zeitfaktor hier ohnehin unnötig.

Wenn man ein Ladegerät hat, das auch der Sekundärseite 12V mit 10A liefern kann, dann kann man damit eine Batterie mti 120W laden. Wenn man das ein Stunde lang macht, hat man 120Wh in die Batterie gepumpt, wenn man es 3 Stunden macht, sind 360Wh im der Batterie.

Und, um dich vollends zu verwirren, eine Wattstunde sind 3600 Wattsekunden, und eine Wattsekunde ist ein Joule. Eine Ladung mit 120W über drei Stunden füllt also 1.3 Megajoule in den Akku.

[fischig]

Ok, dass ich Maßeinheiten nicht einfach vom Zähler in den Nenner schieben kann, ist mir eigentlich bewusst. Was ich mir unter Wh vorstellen soll, ist mir auch nach wikipedia nicht recht vorstellbar. Ok, die Analogie zu den Ah der Batteriehersteller ist evident. Mir kam's im Beitrag auch mehr auf den Stromkreis an. die 12V-Anlage der Batterie ist entscheidend, nicht die 230V-Anlage des landläufigen Stromnetzes in D.

[DeletedUserReAsG]

Was ich mir unter Wh vorstellen soll, ist mir auch nach wikipedia nicht recht vorstellbar.

Wenn du eine 100W-Glühbirne (gehörst ja auch zu den Älteren, die sowas noch kennen sollten) zehn Stunden leuchten lässt, hast du 100W×10h=1000Wh, es steht auf deinem Zähler also eine kWh mehr. Die Spannung ist dabei unerheblich, weil schon in der Einheit Watt enthalten.