Parallelschaltung von Akkumulatoren
Bei der Parallelschaltung von Akkumulatoren werden sowohl die Plus- als auch die Minuspole direkt miteinander verbunden. Die Spannungen der einzelnen Akkus bleiben dabei gleich – die Klemmenspannung des gesamten Akkupacks entspricht der Spannung der Einzelzellen. Die Kapazitäten hingegen addieren sich:
Beispiel: Zwei Akkus mit je 12 V und 100 Ah ergeben zusammen ein 12 V System mit 200 Ah Kapazität.
Es wird oft behauptet, dass Akkus nur dann parallel geschaltet werden dürfen, wenn sie exakt identische Eigenschaften aufweisen – etwa hinsichtlich Kapazität, Alter oder Ladezustand. Solche Aussagen halten einer fachlichen Prüfung jedoch nicht stand. Entscheidend ist in erster Linie:
- Der Akkutyp (z. B. Blei, LiFePO₄, Li-Ion)
- Die Zellspannung
Diese müssen identisch sein, da sich unterschiedliche Akkutypen in ihren Nennspannungen und Innenwiderständen erheblich unterscheiden. Innerhalb eines Typs kann es aber durchaus zu leichten Spannungs- oder Widerstandsunterschieden kommen – etwa durch Alterung oder ungleichen Ladezustand.
Beispiel: Zwei Li-Ion-Akkus mit Spannungen von 12,6 V und 12,8 V
In diesem Fall stellt sich am Verbindungspunkt zunächst die niedrigere Spannung ein. Im Leerlauf wird dann der Akku mit der höheren Spannung den anderen geringfügig laden. Bei kleinen Spannungsunterschieden ist dieser Ausgleichsstrom unproblematisch. Bei größeren Differenzen kann der Strom jedoch so hoch werden, dass der Akku mit niedriger Spannung Schaden nimmt. Deshalb ist es ratsam, vor dem Zusammenschalten alle Akkus auf den gleichen Spannungswert zu laden.
Hinweis: Diese Ausgleichsvorgänge sind auch der Grund, warum Primärzellen (nicht wiederaufladbare Batterien) immer als kompletter Satz ersetzt werden müssen. Ein „Ladeversuch“ in einer leeren Batterie führt zu Überdruck und im Extremfall zur Explosion.
Unterschiedliche Alterung und Kapazität
Wenn zwei Akkus unterschiedlichen Alters, aber noch technisch in Ordnung sind (d. h. gleiche Leerlaufspannung und akzeptabler Innenwiderstand), spricht nichts gegen eine Parallelschaltung. Selbst wenn ein älterer Akku eine geringere Kapazität aufweist, wird der „bessere“ Akku dadurch nicht beschädigt.
Problematisch ist es nur dann, wenn ein Akku signifikant höhere Selbstentladung aufweist. Dann entlädt sich der bessere Akku ebenfalls, weil er kontinuierlich den schlechteren nachlädt. Auch in diesem Fall erfolgt jedoch keine Zerstörung, sondern lediglich ein höherer Energieverlust im Gesamtsystem.
Ein häufiger Irrtum betrifft die Vorstellung, dass sich bei Akkus mit unterschiedlicher Kapazität ständig Ausgleichsströme einstellen. Das ist falsch. Solange die Klemmenspannung gleich ist – was bei einer Parallelschaltung der Fall ist – gibt es keine Ausgleichsströme im Betrieb. Diese treten nur beim initialen Zusammenschalten oder bei Spannungsschieflagen auf.
Stromentnahme bei unterschiedlicher Kapazität
Ein weiteres Missverständnis: Oft wird angenommen, dass bei gleichmäßiger Stromabgabe (z. B. 100 A) beide Akkus denselben Strom liefern – und damit der kleinere Akku schneller „leer“ sei. Tatsächlich verteilt sich der Strom nicht gleichmäßig, sondern abhängig vom Innenwiderstand der Akkus.
Größere Akkus (oft mit niedrigerem Innenwiderstand) liefern tendenziell mehr Strom, kleinere oder ältere Akkus entsprechend weniger. Dadurch erfolgt die Entladung proportional zum Zustand und zur Kapazität der Akkus. Nach einer Ruhephase gleichen sich Ladezustände durch kleine Ströme wieder aus – sofern Zellspannungen abweichen.
Entscheidend ist, dass Akkus vom gleichen Typ sind – somit auch mit vergleichbarer C-Rate (Entladestrom in Bezug auf Kapazität).
Anschluss von Verbrauchern und Ladegeräten
Häufig liest man, dass bei parallelen Akkus Verbraucher und Ladegeräte „diagonal“ angeschlossen werden sollten – also Plus an den ersten, Minus an den zweiten Akku – um eine gleichmäßige Belastung sicherzustellen.
Diese Empfehlung ist elektrotechnisch unbegründet.
Da die Plus- und Minuspole ohnehin miteinander verbunden sind, ist es vollkommen gleichgültig, an welchem Akku die Anschlüsse vorgenommen werden – vorausgesetzt, die Polarität stimmt. Elektronenfluss erfolgt in beiden Akkus abhängig von deren Zustand (Spannung, Innenwiderstand), nicht vom Anschlussort.
Dieses Verhalten unterscheidet sich grundlegend von einer Reihenschaltung – dort muss selbstverständlich der Minuspol des ersten und der Pluspol des letzten Akkus verwendet werden, um die Gesamtspannung korrekt bereitzustellen.
Reihenschaltung von Akkumulatoren
Im Gegensatz zur Parallelschaltung addieren sich bei einer Reihenschaltung die Spannungen, während die Kapazität gleich bleibt.
Beispiel: Zwei Akkus à 12 V / 100 Ah ergeben 24 V / 100 Ah.
Hier ist es besonders wichtig, dass alle Akkus:
- Vom gleichen Typ sind
- Gleiche Kapazität besitzen
- Einen ähnlichen Ladezustand haben
Ein Akku mit geringerer Kapazität wird schneller entladen. Wird weiter Strom entnommen, kann es zur Umpolung kommen – mit schwerwiegenden Folgen bis hin zur Zerstörung oder Explosion. Zudem kann ein Akku mit niedrigerer Spannung beim Laden überladen werden, was ebenfalls gefährlich ist.
Fazit
Die Parallelschaltung technisch einwandfreier Akkus gleicher Chemie ist – auch bei unterschiedlichem Alter oder Kapazität – in der Regel problemlos. Unterschiede in der Kapazität führen lediglich zu ungleicher Stromverteilung, jedoch nicht zu Schäden.
Die Aussage, dass bei einer Parallelschaltung das „schwächste Glied“ die Leistung bestimmt, ist fachlich nicht korrekt.
Dagegen ist bei der Reihenschaltung größte Sorgfalt geboten: Nur Akkus mit gleicher Spannung, Kapazität und Ladezustand dürfen in Reihe geschaltet werden, da andernfalls ein Akku über- oder tiefentladen wird – mit potenziell schwerwiegenden Folgen.