Wie funktioniert eine Powerstation? – Wir zeigen es Dir!
Um den richtigen Batteriespeicher für zu Hause zu finden, ist zunächst eine Frage wichtig: Wie funktioniert eine Powerstation? Kannst Du das bis ins Detail mit Deinen eigenen Worten erklären? Oder möchtest Du vielleicht lieber nachlesen?
Wie funktioniert eine Powerstation? Die Schlüsselkomponenten für ihre Funktion
Die Powerstation kann eingespeiste Energie anderer Quellen, beispielsweise eines Balkonkraftwerks, abspeichern. Später kannst Du diese mit dem Anschluss eines Verbrauchers wieder entnehmen. Dafür muss der Endverbraucher an den Wechselstromausgang (AC) oder Gleichstromausgang (USB-C, -A oder 12-Volt) angeschlossen werden. Doch dafür müssen gewisse Grundvoraussetzungen erfüllt sein.
- So muss ein Inverter vorhanden sein, der den Gleichstrom in Wechselstrom wandeln kann.
- Außerdem ist ein Laderegler erforderlich, der den Energiezufluss zum Akku selbst regelt.
- Und zu guter Letzt braucht die Powerstation ein Batteriemanagement-System (BMS) zur Leistungsüberwachung.
Funktionsweise der Powerstation: die Komponenten im Überblick
Wie eine Powerstation aber nun genau funktioniert, verstehst Du, wenn wir uns einmal die Funktionsweise der verschiedenen Bauteile ansehen.
Die Batterie
Das Herzstück der Powerstation ist die Batterie. Es gibt verschiedene Arten wie Lithium-Ionen, Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4), Blei-Säure und Nickel-Kadmium, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben.
- Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit die am häufigsten verwendeten Arten in Powerstationen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte, eine lange Lebensdauer, ein geringes Gewicht und schnelle Ladezeiten aus.
- Eine Alternative hierzu sind die teureren, aber robusteren Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4). Sie bleiben auch bei besonders hohen Temperaturen noch leistungsfähig, ohne zu überhitzen.
- Kostengünstiger sind dagegen die Blei-Säure-Batterien. Doch wegen ihrer geringeren Energiedichte und kürzeren Lebensdauer sind sie weniger effektiv als Lithium-Akkus.
- Zuletzt gibt es noch Nickel-Cadmium-Batterien. Aufgrund ihrer Umweltgefahren und hohen Anschaffungskosten werden sie aber kaum verbaut.
Die Kapazität der Batterie wird meist in Wattstunden (Wh) seltener in Amperestunden (Ah) angegeben. Sie ist ein Indikator dafür, wie viel Energie der tragbare Akku speichern kann.
Wie funktioniert die Powerstation zusammen mit dem Wechselrichter?
In einer Powerstation ist entweder ein modifizierter Sinus-Wechselrichter oder ein reiner Sinus-Wechselrichter verbaut. Der modifizierte Sinus-Wechselrichter ist kostengünstiger, wandelt den Gleichstrom aber nicht immer korrekt in Wechselstrom um. Das ist möglicherweise für empfindliche elektronische Geräte, etwa einen Laptop, ein Problem. Doch dieser Punkt ist wichtig, um zu verstehen, wie eine Powerstation funktioniert.
Rollen und Typen von Ladereglern
Wie funktioniert eine Powerstation in Bezug auf die Regulierung des Ladeprozesses? Dafür braucht sie den Laderegler. Dieser ist verantwortlich für die Steuerung des Stromflusses von der Energiequelle (sei es ein Solarpanel oder eine Steckdose) zur Powerstation. Seine Hauptaufgabe ist es, Über- oder Unterladungen der Batterie zu verhindern.
Es gibt zwei Hauptarten von Ladereglern:
- Pulsweitenmodulation (PWM)
- Maximum Power Point Tracking (MPPT)
PWM-Laderegler sind einfacher und arbeiten am effizientesten, wenn die Nennspannung der Solarpanels und der Batterie übereinstimmt. MPPT-Laderegler sind flexibler in Bezug auf die Nennspannung und können bis zu 30 % effizienter sein als PWM-Regler, sind jedoch auch teurer.
Wie funktioniert eine Powerstation: Batteriemanagementsystem und seine Funktionen
Das Batteriemanagementsystem (BMS) spielt eine weitere wichtige Rolle in der Funktionsweise einer Powerstation. Es überwacht die Leistung der Batterie und steuert sowohl die Lade- als auch die Entladevorgänge. Darüber hinaus schützt das BMS die Batterie vor Überladung, Überentladung und Kurzschlüssen. Moderne Powerstationen haben meist ein BMS-System mit Zusatzfunktionen wie Temperatursensoren, die bei kritischen Temperaturwerten Alarme schlagen.
Wie funktioniert eine Powerstation: Energieumwandlung und koordinierte Funktion der Komponenten
Und wie funktioniert eine Powerstation nun, wenn es um die Umwandlung von Energie geht? Viele elektronische Geräte benötigen Wechselstrom (AC). Mobile Powerstationen generieren jedoch in der Regel Gleichstrom (DC). Hier kommt der Wechselrichter ins Spiel, der den Strom aus der Batterie zieht und in Wechselstrom konvertiert. Gleichzeitig übernimmt der Laderegler die Aufgabe, den Energiefluss von der Energiequelle zur Batterie zu steuern. Er sorgt dafür, dass die Batterie weder über- noch unterladen wird. Das Batteriemanagementsystem (BMS) arbeitet ebenfalls im Hintergrund und überwacht die Leistung der Batterie. So arbeiten all diese Komponenten Hand in Hand, um eine effiziente und sichere Energieversorgung zu gewährleisten. Nur so kann eine Powerstation funktionieren.
