Berechnung der Inverter-Batteriekapazität und Laufzeit

Um die Akkukapazität für einen Wechselrichter zu berechnen, ermitteln Sie zunächst, wie viel Energie Ihre Geräte in Wattstunden (Wh) benötigen, und berücksichtigen Sie dann den nutzbaren Teil des Akkus sowie die Verluste zwischen Akku und Geräten. Um die Laufzeit abzuschätzen, teilen Sie die nutzbare Akkukapazität durch die durchschnittliche Leistungsaufnahme an der Akkuseite. Anhand der Nennleistung des Wechselrichters allein lässt sich nicht bestimmen, wie lange ein Akku hält.

1. Watt, Wattstunden und Ampere-Stunden verstehen

• Watt (W) messen die Leistung zu einem bestimmten Zeitpunkt. Addieren Sie die Betriebswattzahl der Geräte, die gleichzeitig betrieben werden, um die Last des Wechselrichters abzuschätzen.
• Wattstunden (Wh) messen die Energie. Eine konstante Last von 100 W, die 3 Stunden lang betrieben wird, verbraucht 300 Wh an der Last.
• Ampere-Stunden (Ah) beschreiben die Ladekapazität eines Akkus bei einer angegebenen Spannung. Vergleichen Sie Akkus bei unterschiedlichen Spannungen anhand der Wh.

Ein Akku mit der Bezeichnung 12 V, 100 Ah verfügt beispielsweise über etwa 1.200 Wh Nennenergie. Ein Akku mit der Bezeichnung 24 V, 100 Ah über etwa 2.400 Wh. Verwenden Sie die tatsächliche Nennspannung auf dem Akketiкет: Ein Akku mit 12,8 V und 100 Ah hat etwa 1.280 Wh. Wenn der Hersteller einen Wh-Wert angibt, verwenden Sie diesen als Grundlage.

Ein höherer Ah-Wert beweist nicht automatisch, dass ein Akku eine höhere Last betreiben kann. Der zulässige Entladestrom des Akkus und die Ausgangsleistung des Wechselrichters müssen ebenfalls ausreichen.

2. Akkukapazität für einen gewünschten Wechselrichter für eine bestimmte Laufzeit berechnen

1. Listen Sie die Geräte und ihre tatsächliche Betriebsleistung auf. Verwenden Sie die angegebenen Wattzahlen oder messen Sie die typische Leistungsaufnahme mit einem geeigneten Leistungsmesser. Der Ladebedarf eines Laptops kann variieren; ein Kühlschrank schaltet abwechselnd ein und aus. Wenn auf einem Etikett nur AC-Volt und -Ampere angegeben sind, ist ihr Produkt VA und kann von den tatsächlichen Wattzahlen abweichen.
2. Berechnen Sie die Energie für jedes Gerät. Multiplizieren Sie die Betriebswattzahl mit der Betriebsdauer in Stunden und addieren Sie anschließend die Wh-Werte.
3. Wählen Sie den nutzbaren Anteil des Akkus. Dies ist der Teil der Nennkapazität, den Sie zwischen der Startladung und Ihrer gewählten Reserve oder Abschaltgrenze nutzen möchten. Halten Sie sich an die Grenzwerte des Akkuherstellers und berücksichtigen Sie den Zustand, die Temperatur und die Entladerate. Es gibt keine allgemeingültige 80-%-Regel.
4. Berücksichtigen Sie den Gesamtwirkungsgrad vom Akku bis zur Last bei der erwarteten Last. Verwenden Sie für den tatsächlichen Aufbau bevorzugt gemessene Werte. Der Spitzenwirkungsgrad ist bei jeder Last kein konstanter Wert.

Geben Sie in diesen Formeln 80 % als 0,80 und 90 % als 0,90 ein. Wenn Sie bereits einen gemessenen nutzbaren Wh-Wert haben, reduzieren Sie ihn nicht erneut um den gleichen nutzbaren Kapazitätsanteil.

Beispielrechnung: 310 W für 3 Stunden

Angenommen, fünf 30-W-Lampen und zwei 80-W-Laptops ziehen während des gesamten Betriebs tatsächlich die angegebenen Leistungswerte:

• Gleichzeitige Last: 5 × 30 W + 2 × 80 W = 310 W.
• An den Geräten benötigte Energie: 310 W × 3 h = 930 Wh.
• Gehen Sie für diese Berechnung ausschließlich von 80 % nutzbarer Akkukapazität und 90 % Gesamtwirkungsgrad vom Akku bis zum AC-Ausgang aus.
• Benötigte Nennenergie des Akkus: 930 Wh ÷ (0,80 × 0,90) ≈ 1.292 Wh.

Dies sind rein rechnerische Größen vorab, ohne zusätzliche Planungspuffer. Sie stellen keine Empfehlung dar, eine Spannung durch eine andere zu ersetzen: Das Akkusystem muss mit dem DC-Eingang des ausgewählten Wechselrichters übereinstimmen. Überprüfen Sie vor der Wahl einer Größe die tatsächliche nutzbare Energie des Akkus, die Entladestufe und die Kompatibilität.

3. Schätzen Sie, wie lange ein vorhandener Akku hält

Der nützlichste Ausgangspunkt ist die durchschnittliche Leistungsaufnahme des vollständig angeschlossenen Systems aus dem Akku:

Laufzeit (h) ≈ nutzbare Akkukapazität (Wh) ÷ durchschnittliche Leistungsaufnahme an der Akkuseite (W)

Ein geeignetes Akkumanagementgerät kann helfen, diese Leistungsaufnahme zu messen. Wenn die Messung den Wechselrichter, die angeschlossenen Lasten und die Verkabelung umfasst, sind deren Verluste bereits im gemessenen Wert enthalten. Wenden Sie für dieselbe Messung keinen weiteren Wirkungsgradabzug des Wechselrichters an.

Wenn Sie nur die AC-Last und eine geeignete Schätzung des Gesamtwirkungsgrads kennen, verwenden Sie:

Laufzeit (h) ≈ Nennspannung (V) × Ah × nutzbarer Anteil × Gesamtwirkungsgrad ÷ AC-Last in W

Bei Verwendung eines hypothetischen 12-V-/100-Ah-Akkus, 80 % nutzbarer Kapazität, 90 % Gesamtwirkungsgrad und einer konstanten AC-Last von 310 W ergibt sich: 12 × 100 × 0,80 × 0,90 ÷ 310 ≈ 2,8 Stunden. Dies ist eine beispielhafte Schätzung, keine geprüfte Laufzeit für einen WZRELB-Wechselrichter oder einen bestimmten Akku.

4. Planen Sie die Notstromversorgung für kleine Geräte anhand des Energieverbrauchs

Planen Sie für einen Router, Laptop und Ventilator zunächst ein Energiebudget für jedes Gerät einzeln. Die unten angegebenen Leistungen sind hypothetische Beispiele; ersetzen Sie sie durch Messwerte Ihrer eigenen Geräte.

Der Akku muss nach Abzug der Verluste und Ihrer gewählten Reserve mehr als diese 400 Wh Energie bereitstellen können. Verwenden Sie für ein Smartphone oder einen Laptop mit kompatiblem USB-Ausgang stattdessen die Messung oder Schätzung dieses spezifischen Strompfads, anstatt davon auszugehen, dass er den gleichen Wirkungsgrad wie der AC-Ausgang aufweist.

Messen Sie für einen Kühlschrank oder eine andere Last, die abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird, die Wh über einen repräsentativen Betriebszeitraum und verwenden Sie deren Lastfaktor oder den täglichen Energieverbrauch. Überprüfen Sie den Einschaltstrom separat. Die Multiplikation der maximalen Leistung des Geräts mit 24 Stunden kann einen normalen Tag falsch darstellen.

5. Berücksichtigen Sie Wechselrichterverluste und Leerlaufverbrauch nur einmal

Ein Wechselrichter kann Energie verbrauchen, wenn er eingeschaltet ist, aber keine Last anliegt. Dies ist besonders bei kleinen Lasten und langen Standby-Zeiten wichtig. Verwenden Sie den Leerlaufverbrauch für das genaue Modell und die Einstellungen oder messen Sie ihn; verwenden Sie nicht den Wert eines anderen Wechselrichters.

Leerlaufenergie (Wh) = Leerlaufleistung (W) × verbleibende Stunden ohne Last

Wenn der Wechselrichter einen Teil des Tages belastet wird und für den Rest der Zeit ohne Last eingeschaltet bleibt, berücksichtigen Sie die Energie während der Lastzeit und die separate Energie während der Leerlaufzeit. Eine direkte Messung an der Akkuseite über den gesamten Zeitraum umfasst beides.

Vermeiden Sie Doppelzählungen: Der gesamte gemessene Wirkungsgrad von DC zu AC bei einer bestimmten Last beinhaltet bereits die Verluste des Wechselrichters selbst während dieser Lastzeit. Addieren Sie den gleichen Leerlaufverlust für diese Stunden nicht erneut. Auch ein veröffentlichter Maximalwirkungsgrad sollte nicht für jede Last angewendet werden, insbesondere nicht für eine sehr kleine.

Das Alter des Akkus, die Temperatur, hohe Entladeströme, Leitungsverluste und die Abschaltgrenze des Akkus oder Wechselrichters können die Laufzeit verkürzen. Die Kapazität von Blei-Säure-Akkus kann je nach Entladerate variieren. Verwenden Sie die Entladedaten des Akkuherstellers und überprüfen Sie die Schätzung unter repräsentativen Bedingungen.

6. Nennenergie in Werkzeugakkus berechnen

Verwenden Sie die angegebenen Wh des Akkus oder seine Nennspannung und Ah. Zum Beispiel bezeichnet DEWALT seine 20V MAX-Akkus als 18V Nennspannung. Ein DCB205 5Ah-Akku hat daher etwa 18V × 5Ah = 90Wh Nennenergie, vor Reserve und Umwandlungsverlusten.

Addieren Sie bei mehreren kompatiblen Akkus ihre einzelnen Nenn-Wh-Werte. Dies dient der Energieplanung; es beschreibt nicht die interne Akkukabelverbindung des Wechselrichters und garantiert weder eine bestimmte Leistung noch Laufzeit.

Bestätigen Sie für WZRELB ETP-Modelle den kompatiblen Akkutipp, die benötigte Anzahl an Akkus und die angeschlossene Last mithilfe des ETP-Akku-Wechselrichter-Leitfadens für Nutzer von DEWALT 20V MAX-Akkus. Kapazität und verfügbare Leistung sind separate Prüfpunkte. Wählen Sie die passende ETP500-Produktkonfiguration oder ETP600-Produktkonfiguration erst nach Überprüfung dieser Anforderungen.

7. Überprüfen Sie diese Punkte vor der Auswahl des Akkus und Wechselrichters

• DC-Eingang: Passen Sie das Akkusystem genau auf die Version des Wechselrichters ab. Produkte können in einem Angebot mehrere Versionen mit fester Spannung anbieten; diese Optionen bedeuten nicht automatisch eine automatische Spannungserkennung.
• AC-Ausgang und Frequenz: Wählen Sie die für Ihre Geräte erforderliche Spannung und die 50-Hz- oder 60-Hz-Version.
• Dauerleistung und Einschaltstrom: Überprüfen Sie sowohl die Betriebslast als auch den erforderlichen Einschaltstrom und die Dauer. Es gibt keinen einheitlichen Einschaltfaktor für alle Kühlschränke, Pumpen oder Motoren. Sehen Sie sich an, warum ein Wechselrichter abschalten kann, wenn ein Kühlschrank startet.
• Entladbarkeit des Akkus: Bestätigen Sie, dass die Zellen und das Batteriemanagementsystem (BMS) den erforderlichen Dauer- und Momentanstrom liefern können. Eine ausreichende Nennenergie in Wh allein garantiert nicht, dass eine Last startet.
• Akkupack-Konfiguration: Reihen- und Parallelschaltungen verändern Spannung und Ah unterschiedlich. Bei zwei identischen Akkus mit der Bezeichnung 12V, 100Ah ergibt eine Reihenschaltung 24V, 100Ah; eine Parallelschaltung 12V, 200Ah. Beide haben etwa 2.400Wh Nennenergie. Verwenden Sie nur Konfigurationen, die von den Akku- und Wechselrichterherstellern zugelassen sind.

Halten Sie Ihren Akkutipp und die Anzahl, die Betriebswattzahl des Geräts, die Einschaltanforderungen, die gewünschte Nutzungsdauer und die ausgewählte Wechselrichterversion bereit. Kontaktieren Sie info@powerreliable.com, wenn Sie Hilfe bei der Überprüfung einer WZRELB-Konfiguration benötigen.

Häufig gestellte Fragen

Wie lange betreibt ein 100Ah-Akku einen Wechselrichter?

Sie benötigen außerdem seine Nennspannung, die nutzbare Energie und die angeschlossene Last. Bei gleicher Spannung und nutzbarer Kapazität hält ein Akku mit geringerer durchschnittlicher Leistungsaufnahme in der Regel länger. Verwenden Sie stattdessen die obige Berechnung, anstatt jedem 100Ah-Akku dieselbe Laufzeit zuzuweisen.

Zieht ein 3.000W-Wechselrichter immer 3.000W?

Nein. Seine Nennleistung beschreibt die Ausgangsleistung. Die Leistungsaufnahme des Akkus hängt von der tatsächlichen Last, dem Betriebsmodus und den Verlusten ab. Verwenden Sie die Angaben des Herstellers zum Wirkungsgrad bei Last oder messen Sie den Aufbau für eine Laufzeitabschätzung.

Kann ein größerer Akku ein Problem beheben, wenn ein Wechselrichter einen Kühlschrank nicht starten kann?

Überprüfen Sie zuerst die Ursache. Die Entladegrenzen des Akkus, der Spannungsabfall und die Einschaltfähigkeit des Wechselrichters sind separate Einschränkungen. Eine höhere Nennkapazität allein garantiert keinen erfolgreichen Start.

Kann ich die berechnete Zeit als garantierte Notstromdauer verwenden?

Nein. Eine Schätzung hängt von den angegebenen Annahmen ab. Überprüfen Sie den genauen Akku, den Ladezustand, die Lasten, die Einstellungen und die Abschaltbedingungen und lassen Sie für Ihren vorgesehenen Einsatz eine angemessene Reserve.

Technische Referenzen

Die folgenden Herstellerreferenzen erläutern allgemeine Prinzipien von Akkus und Wechselrichtern. Ihre modellspezifischen Wirkungsgrad- oder Leerlaufverbrauchswerte sind keine WZRELB-Spezifikationen.

• Victron Energy: Ausgangsleistung, Betriebstemperatur und Wirkungsgrad — Wirkungsgrad und Verluste ohne Last.
• Victron Energy: Wiring Unlimited — Akkupackenergie und Reihen-/Parallelschaltungsprinzipien.
• DEWALT: DCB205 20V MAX 5Ah-Akku — maximale versus Nennspannung des Akkus.