Batterien in Reihe und parallel schalten
Wie sich Spannung, Kapazität und Strom bei Reihen- und Parallelschaltung ändern: mit Beispielen, Diagrammen und Hinweisen für Batteriebänke.
Warum die Schaltung wichtig ist
Eine einzelne Batterie mit 12 V und 100 Ah speichert für ein Wohnhaus nur wenig Energie. Um die vom Wechselrichter benötigte Spannung zu erreichen und über die Nacht genügend Energie bereitzustellen, werden Batterien in Reihe, parallel oder in einer Kombination verbunden. Die Schaltung verändert Spannung und Kapazität, nicht aber die Summe der gespeicherten Energie. Die Einheiten Volt, Amperestunden und Kilowattstunden beschreiben dabei unterschiedliche Eigenschaften.
Reihen- und Parallelschaltung im Vergleich
In Reihe
Die Spannungen addieren sich
- Spannung: 4 × 12 V = 48 V
- Kapazität: weiterhin 100 Ah
- Energie: 48 V × 100 Ah = 4,8 kWh
- Der Pluspol einer Batterie wird mit dem Minuspol der nächsten verbunden
Parallel
Die Kapazitäten addieren sich
- Spannung: weiterhin 12 V
- Kapazität: 4 × 100 Ah = 400 Ah
- Energie: 12 V × 400 Ah = 4,8 kWh
- Alle Pluspole werden miteinander verbunden, ebenso alle Minuspole
Bei der Reihenschaltung bleiben der Minuspol der ersten und der Pluspol der letzten Batterie frei. Diese beiden äußeren Anschlüsse führen zum Wechselrichter oder Laderegler. Prüfe die Polarität im Diagramm, bevor du eine Verbindung einzeichnest: Die Position eines Symbols allein sagt noch nichts über den richtigen Anschluss aus.
Reihe und parallel kombinieren
Größere Batteriebänke kombinieren beide Schaltungen. Zwei parallele Stränge aus jeweils zwei in Reihe geschalteten Batterien bilden 2S2P: 24 V bei 200 Ah. Das S bezeichnet die Anzahl in Reihe, das P die Zahl paralleler Stränge. Unabhängig von der Schaltung ergibt sich die Nennenergie aus derselben Rechnung:
Warum größere Systeme häufig 48 V nutzen
Leistung ist Spannung mal Strom: P = V × I. Bei gleicher Leistung sinkt der Strom mit steigender Spannung. Die folgenden Werte sind eine vereinfachte Betrachtung ohne Wechselrichterverluste; der tatsächliche Batteriestrom liegt bei gleichem Ausgangsverbrauch etwas höher.
Vorsichtsmaßnahmen und häufige Fehler
Beachten
- Verwende baugleiche Batterien: gleiche Chemie, Bauart, Kapazität, Alter und Hersteller
- Lade sie vor dem Verbinden gemäß Herstellerangaben und gleiche ihre Spannungen an
- Nutze bei Parallelschaltung Leitungen mit gleicher Länge und gleichem Querschnitt
- Entnimm parallel den Plusanschluss an der ersten und den Minusanschluss an der letzten Batterie: diagonaler Anschluss (eine von mehreren Möglichkeiten; bei größeren Bänken gleichen Sammelschienen den Strom besser aus)
- Sieh eine passende DC-Sicherung oder einen DC-Leistungsschalter nahe dem Pluspol der Bank vor
- Prüfe bei Lithium, wie viele Einheiten das BMS in Reihe und parallel zulässt
Vermeiden
- Neue und gebrauchte Batterien mischen: die schwächste begrenzt die anderen
- Spannung und Kapazität gleichzeitig addieren: vier Beispielbatterien ergeben nicht „48 V und 400 Ah“
- In einer Reihenschaltung Plus mit Plus verbinden: die Spannungen wirken gegeneinander
- Parallel beide Abgänge an derselben Batterie anschließen: sie wird stärker belastet
- Zu dünne Leitungen oder lose Klemmen verwenden: sie können heiß werden und beschädigt werden
Die eigene Batteriebank zeichnen
Zeichne die Bank, bevor du Kabel und Anschlussmaterial auswählst. Das folgende Diagramm zeigt beide Schaltungsarten als bearbeitbares Beispiel. Ergänze die tatsächliche Spannung und Kapazität deiner Geräte. Die Nennenergie beschreibt noch nicht die nutzbare Energie: zulässige Entladetiefe und Verluste müssen zusätzlich berücksichtigt werden. Prüfe Polarität, BMS-Grenzen und Herstelleranweisungen, bevor aus einer Zeichnung eine reale Installation wird.
Mit Editor Solar zeichnen
Hier ist Editor Solar mit dem Diagramm dieses Artikels bereits geöffnet. Verschiebe Geräte, bearbeite Beschriftungen, verbinde Komponenten und exportiere als PNG, SVG oder PDF. Kostenlos und direkt im Browser.
Ausprobieren: Baue die untere Bank zu 2S2P um: Verbinde Batterien 5 und 6 sowie 7 und 8 jeweils in Reihe. Führe die freien Plus- und Minuspole beider Stränge zu den passenden Sammelschienen. Beschrifte das Ergebnis mit „24 V · 200 Ah“.
Fertige Vorlagen: Diagramm einer Solaranlage mit Batterie, ohne Netz · Diagramm einer autarken Solar-Inselanlage · Diagramm eines hybriden Solar- und Windsystems