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USV-Batterie

USV-Batterien: Chemie, Autonomie und die wahren Kosten der Überbrückung.

Ratgeber USV-Batterien: VRLA gegen LiFePO4, Reihenschaltungen, Autonomieberechnung, Ladegerätgrenzen, Temperatureinfluss und Austauschplanung in Systemen von 400 VA–800 kVA.

12-V-VRLA-Batterieblöcke für USV-Batteriestränge
VRLA-Block
12 V
LiFePO4-Modul
51.2 V
Zyklen LiFePO4
6,000
Autonomiebereich
5 min–8 h
Kurzfassung

Die Batterie ist die Komponente der USV, die tatsächlich Autonomie liefert. Die USV bestimmt die Stromqualität und die Umschaltzeit; die Batterie bestimmt, wie lange die Last überlebt. Eine 10-kVA-USV mit einer kleinen Batterie ist eine 10-kVA-USV für fünf Minuten, nicht für eine Stunde.

Zwei Chemien dominieren: VRLA (verschlossene Blei-Säure) und LiFePO4. VRLA hat geringere Anschaffungskosten und ein etabliertes Recycling. LiFePO4 bietet mehr nutzbare Kapazität, mehr Zyklen und weniger Gewicht, erfordert aber ein kompatibles Ladegerät und Kommunikation mit dem BMS. Die Wahl hängt von Autonomie, verfügbarem Platz und Lebenszykluskosten ab.

Wie berechne ich die erforderliche Batteriekapazität für eine USV?

Gehen Sie von der Last in kW, der Autonomie in Stunden, der DC-Busspannung, dem Wirkungsgrad des Wechselrichters und der nutzbaren Entladetiefe aus. Die vereinfachte Formel lautet: Ah = kW × 1,000 × Stunden ÷ (DC-Bus × Wechselrichterwirkungsgrad × Entladetiefe). Eine 10-kVA-USV bei 80 % Last und 0.9 PF verbraucht 7.2 kW. Mit einem 192-VDC-Bus, 0.85 Wirkungsgrad und 0.6 nutzbarer Entladetiefe beträgt die erforderliche Kapazität für eine Stunde etwa 73.5 Ah.

Das ist nur eine erste Schätzung. Die Hochstrom-Entladekurve der Batterie verringert die verfügbare Kapazität bei kurzen Autonomien, sodass die tatsächliche Bank größer sein kann. Für den endgültigen Wert verwenden Sie die Entladetabelle des Herstellers bei der vorgesehenen Endspannung.

Schätzung der Batteriekapazität bei 192 VDC, 0.85 Wirkungsgrad und 0.6 DOD

Last5 min15 min30 min60 min120 min
1 kW10 Ah20 Ah33 Ah55 Ah110 Ah
3 kW25 Ah55 Ah100 Ah165 Ah330 Ah
7.2 kW55 Ah130 Ah240 Ah395 Ah790 Ah
14.4 kW110 Ah260 Ah480 Ah790 Ah1,580 Ah

Die Werte stammen aus einer vereinfachten Formel und ersetzen nicht die Entladekurve der Batterie. Prüfen Sie außerdem den Ladestrom und die maximal zulässige Batteriekapazität.

VRLA oder LiFePO4? Welche Batterie sollten Sie wählen?

Für eine Autonomie von 5–15 Minuten in einem temperierten Raum ist VRLA meist die wirtschaftlichste Wahl. Für 2 Stunden Autonomie, einen Raum mit wenig Platz oder eine Solaranwendung mit hoher Zyklenzahl kann LiFePO4 über den Lebenszyklus trotz höherer Anschaffungskosten günstiger sein.

VRLA gegen LiFePO4

KriteriumVRLALiFePO4
AnschaffungskostenGeringer pro kWhHöher pro kWh
Nutzbare Entladetiefe50–60 % für eine gute Lebensdauer80–90 % mit BMS
Zykluslebensdauer300–600 Zyklen bei 50 % DOD6,000 Zyklen bei 80 % DOD
GewichtHochEtwa ein Drittel einer VRLA
StellflächeGrößer bei gleicher EnergieKleiner
LadegerätBlei-Säure-LadekennlinieLithium-Ladekennlinie + BMS-Kommunikation
TemperaturempfindlichkeitHochMäßig
RecyclingEtabliertes Blei-RecyclingsystemLithium-Recycling im Aufbau

Wie beeinflusst die Temperatur die Lebensdauer der Batterie?

Die Lebensdauer einer VRLA-Batterie halbiert sich mit jedem 10 °C über 25 °C. Ein Batterieraum bei 35 °C kann eine Auslegungslebensdauer von 10 Jahren auf etwa 5 Jahre verkürzen; bei 45 °C auf etwa 2.5 Jahre. Möglicherweise liefert die neue Batterie noch die Nenn-Autonomie, fällt aber früher aus.

Halten Sie den Batterieraum bei 20–25 °C, sorgen Sie für Belüftung und verwenden Sie ein Ladegerät mit Temperaturkompensation. Stellen Sie die Batterie nicht neben den Luftauslass der USV oder in direktes Sonnenlicht. An heißen Standorten erwägen Sie LiFePO4 oder eine größere VRLA-Bank an einem kühleren Ort.

Wie funktionieren Reihen- und Parallelschaltungen?

Batterien werden in Reihe geschaltet, um die DC-Busspannung der USV zu erreichen, und parallel, um die Kapazität zu erhöhen. Ein 192-VDC-Bus verwendet 16 Blöcke à 12 V in Reihe. Zwei parallele Stränge mit 16 Blöcken verdoppeln die Ah und die Autonomie, verdoppeln aber auch die Anzahl der zu überwachenden Zellen.

Mischen Sie keine neuen und alten Blöcke in einem Strang. Überschreiten Sie nicht die vom Hersteller empfohlene Anzahl paralleler Stränge. Verwenden Sie einen Batteriemonitor oder führen Sie regelmäßige Spannungsprüfungen durch, um einen schwachen Block zu erkennen, bevor er den gesamten Strang mitreißt.

Wann sollte ich die Batterie austauschen?

  • Der Kapazitätstest zeigt weniger als 80 % der Nennkapazität
  • Die Blöcke sind aufgebläht, heiß oder weisen Leckagen auf
  • Die Strangspannung ist unter Last unausgeglichen
  • Die Batterie ist in einem warmen Raum älter als 4–5 Jahre
  • Die USV-Autonomie deckt den Generatorstart nicht mehr ab
  • Das Ladegerät fällt aus oder die Batterie hat eine Tiefentladung erlitten
Standards & documents

Which standards and documents are referenced on this page?

The table lists the model-specific standards and conformity documents a project buyer should ask for. Availability depends on the frame, the battery, and the destination market; request the document that names your model.

Battery standards and transport documents

ReferenceWhat it covers
IEC 60896-21VRLA stationary battery type tests
IEC 60896-22VRLA stationary battery performance tests
IEC 62485-2Safety requirements for stationary battery installations
IEC 62619Safety of lithium cells and batteries for industrial use
UN38.3 / MSDSTransport test and material safety data for lithium
CE / RoHSEU conformity and restricted-substance declaration
ISO 9001Manufacturing quality management system
IEC 61439-1 / -2Battery cabinet and assembly coordination (where supplied)

Certificates are issued against the exact model and configuration. See the certifications page for how to confirm scope and revision, or send the model to request the current document.

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FAQ

Fragen von Projekteinkäufern.

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Wie lange halten USV-Batterien?

VRLA-Blöcke halten in einem warmen Raum meist 3–5 Jahre und bei 25 °C je nach Modell 5–10 Jahre. LiFePO4-Module sind für 6,000 Zyklen bei 80 % DOD ausgelegt und können länger halten; Garantie und Ladegerätkompatibilität sind jedoch zu prüfen.

Wie viele Batterien benötige ich für eine 10-kVA-USV?

Ein 192-VDC-Bus verwendet 16 Blöcke à 12 V pro Strang. Für 1 Stunde bei 7.2 kW liegt ein Strang mit 16 × 100 Ah nach der Reduktion etwa im richtigen Bereich; bestätigen Sie dies mit der Entladekurve.

Kann ich Autobatterien für eine USV verwenden?

Nein. Autobatterien sind für kurze Hochstromstarts ausgelegt, nicht für Tiefentladungen. In einer USV würden sie schnell ausfallen.

Kann ich eine Batterie zu einem bestehenden Strang hinzufügen?

Fügen Sie einem alten Strang keinen neuen Block hinzu: Der neue würde überladen, die alten unterladen. Tauschen Sie den kompletten Strang aus oder verwenden Sie einen separaten Strang mit eigener Absicherung.

Benötige ich einen Batteriemonitor?

In einer kritischen Anlage oder bei einem großen Strang ja. Ein Monitor erkennt schwache Blöcke, Temperaturspitzen und offene Kreise, bevor die USV beim Umschalten auf Batterie versagt.

Kann LiFePO4 in einem Rack installiert werden?

Ja, es gibt Rackmodule von 2U–3U. Prüfen Sie Racktiefe, Gewicht, BMS-Kommunikation und Ladekennlinie.

Nächster Schritt

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