Akku tiefentladen: Was tun & wie lässt sich der Speicher wiederbeleben?

Ist ein Akku tiefentladen, bringt das in der Regel einige Probleme und nicht selten sogar kostspielige Reparaturen bis hin zu Neuanschaffungen mit sich. Nicht nur beim Batterien von Smartphones & Co. besteht die Gefahr der Tiefentladung. Vor allem bei Balkonkraftwerken und Solaranlagen hat das Thema eine große Relevanz, denn viele Betreiber fürchten, dass ihr PV-Speicher im Winter tiefentladen wird. Was gilt es zu tun, um ein solches Szenario zu vermeiden? Welche Tipps sind hinsichtlich Langlebigkeit und Effizienz eines Stromspeichers entscheidend? Und wie lässt sich ein tiefentladener Akku wiederbeleben?

Um zu verstehen, was bei der Tiefentladung einer Batterie passiert und zu tun ist, gilt es zunächst den gesamten Mechanismus hinter diesem Prozess sowie die chemischen Abläufe und die Funktionsweise einer Batterie zu kennen.

Unter dem Begriff Tiefentladung versteht man zunächst einmal den Zustand, in dem sich eine Batterie befindet, wenn diese so weit entladen ist, dass die Spannung im Akku unter das zulässige Mindestniveau absinkt. Dieses Szenario passiert in der Regel immer dann, wenn eine Batterie über einen längeren Zeitraum hinweg oder durch intensive Nutzung vollständig entladen wird, ohne dass durch eine externe Aufladung wieder rechtzeitig elektrische Energie hinzugefügt wird.

Betrachtet man diesen Vorgang aus einer chemischen Perspektive, dann führt die Tiefentladung zu einer vollständigen Entleerung der elektrochemischen Speicherzellen. Besonders verheerend ist dieses Szenario bei den so weit verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus. Hier wird bei einer Tiefentladung des Akkus eine Reihe von chemischen Reaktionen in Gang gesetzt, die irreversible Schäden verursachen können. In einem solchen Fall verlieren die Elektrodenmaterialien in der Batterie ihre Fähigkeit, Ionen effizient zu speichern und freizusetzen, was zu einer dauerhaften Veränderung der Batterie und deren Speicherfähigkeit führt. Ein Szenario, das viele Besitzer von Akkus und Speichern fürchten.

Diese Szenarien sind vor allem für PV-Speicher ein großes Problem. Sie sind darauf ausgelegt regelmäßig Energie aus der Sonnenenergie zu speichern und bereitzustellen. Unabhängig von der Nutzungsweise des Akkus ist aber klar, dass eine Tiefentladung die Fähigkeit des Speichers, Energie effizient zu speichern und wieder abzugeben, stark beeinträchtigen.

Eine Tiefentladung reduziert damit sowohl die Kapazität als auch die Lebensdauer einer Batterie entscheidend. Besonders bei Systemen wie PV-Speichern, die auf eine zuverlässige Energieversorgung angewiesen sind, ist jedoch genau das von entscheidender Bedeutung und es gilt Tiefentladungen zu vermeiden, um die langfristige Effizienz und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Eine der wichtigsten Fragen ist wohl, ob und wie sich Tiefentladung durch technische Komponenten vermeiden lässt. Tatsächlich gibt es mehrere Wege und Möglichkeiten, um einer Tiefentladung vorzubeugen.

Zu den effektivsten Methoden zur Vermeidung einer Tiefentladung zählen intelligente Technologien und Hardware-Komponenten, die automatisch eingreifen, bevor der Akku Überentladen ist und Schaden nimmt. Der Mechanismus kann beispielsweise bei zu niedrigem Akkustand automatisch eine Aufladung veranlassen oder aber die Entnahme weiterer Energie ab Überschreiten eines Grenzwertes unterbinden, um eine Überentladung und daraus folgende Tiefentladung des Akkus zu verhindern.

Ein solcher Schutz vor Überentladung ist vor allem für PV-Speicher und Speicher für Balkonkraftwerke im Winter essenziell. Schließlich sind die Batterien auch bei niedrigen Temperaturen im Einsatz und müssen dann zusätzlich vor einer Tiefentladung geschützt werden. Wird ein Speicher nicht mehr weiter aufgeladen, kann zum Beispiel die Entnahme weiterer Energie ab einem gewissen Akkustand unterbunden werden, sodass eine Tiefentladung vermieden wird.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil eines Akkus zur Vermeidung von Tiefentladung ist ein Batteriemanagementsystem (kurz BMS). Durch eine gleichmäßige Verteilung der Ladung über alle Zellen einer Batterie stellt dieses sicher, dass keine einzelne Zelle überladen oder übermäßig entladen wird. Denn ein solches Szenario könnte zu einem Ungleichgewicht und schließlich zu einer Tiefentladung des Akkus führen.

In der Praxis würde dann ein sogenannter PACK-Level-Balancieralgorithmus dafür sorgen, dass alle Zellen der Batterie gleichmäßig geladen und entladen werden. Dies verhindert nicht nur die Tiefentladung einzelner Zellen, sondern trägt auch entscheidend zu einer längeren Lebensdauer der Batterie bei.

Neben den technischen Schutzmechanismen gibt es auch diverse Möglichkeiten im Rahmen der Nutzung und Wartung, eine Tiefentladung des Speichers zu verhindern.

Zu den wichtigsten Maßnahmen zur Vermeidung von Tiefentladungen zählt eine regelmäßige Überwachung sowie Wartung eines Akkus. Durch Monitoring der Batterieleistung werden mögliche Probleme frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen können ergriffen werden. Eine regelmäßige Wartung des Akkus stellt außerdem sicher, dass alle Hardware-Komponenten des zuverlässig funktionieren. Auch die Batterie selbst bleibt so in einem guten Zustand. So wird nicht nur eine Tiefentladung verhindert, sondern auch die Lebensdauer des Speichers verlängert.

Gerade, wenn in den Wintermonaten die Sonne weniger scheint, als üblich, hilft es Maßnahmen zu ergreifen, um die Batterie ausreichend geladen zu halten. Ob Balkonkraftwerk oder Solaranlage, hier gibt es verschiedene Möglichkeiten, etwa eine Reduzierung des Energieverbrauchs oder eine temporäre Erhöhung der Netzstromnutzung können helfen, um sicherzustellen, dass die Batterie nicht tiefentladen wird.

Ist eine Batterie trotz aller Schutzmaßnahmen tiefentladen, dann ist schnelles und besonnenes Handeln entscheidend, um mögliche Schäden zu minimieren oder bestenfalls sogar zu verhindern. Als Erstes sollte die Batterie vom Stromkreis getrennt werden, um eine weitere Entladungen zu unterbinden. Vorsicht ist geboten, wenn die Batterie bereits sichtbare Schäden wie Ausbeulungen oder Auslaufen zeigt. In solchen Fällen sollte die Batterie nicht mehr verwendet werden und fachgerecht entsorgt oder von einem Fachmann überprüft werden.

Im zweiten Schritt sollte versucht werden, die Batterie durch langsames Aufladen mit einem geeigneten Ladegerät wieder auf ein sicheres Spannungsniveau zu bringen. Immer mehr moderne Ladegeräte besitzen eine spezielle Funktion zur Wiederbelebung tiefentladener Akkus, bei der der Ladestrom besonders niedrig gehalten wird, um die Batterie schonend wieder aufzuladen. 

Die Wiederbelebung einer tiefentladenen Batterie ist grundsätzlich unter bestimmten Bedingungen möglich. Der Erfolg hängt stark von der Art der Batterie und dem Ausmaß der Entladung ab. Nicht selten kann ein langsames und kontrolliertes Aufladen den Akku wieder funktionsfähig machen, vor allem dann, wenn die Entladung nur kurzzeitig war. Moderne Batterietechnologien, wie Lithium-Ionen-Akkus, sind außerdem oft mit Schutzmechanismen ausgestattet, die eine Tiefentladung erkennen und die Batterie vor irreversiblen Schäden bewahren.

Dennoch gibt es bei der Wiederbelebung von tiefentladenen Akkus auch Grenzen. Etwa bei zu starker oder wiederholter Tiefentladung kann die Batterie dauerhaft geschädigt sein, was zu einem Kapazitätsverlust oder im schlimmsten Fall zu irreparablem Totalschaden führt. 

Der Betrieb einer Solaranlage oder eines Balkonkraftwerks im Winter mit PV-Speichern bringt einige Herausforderungen mit sich, um einen tiefentladenen Akku zu vermeiden.

Durch die geringere Sonneneinstrahlung steht folglich weniger Energie zum Aufladen zur Verfügung und gleichzeitig beansprucht die Kälte den Speicher zusätzlich. In dieser Situation ist die Tiefentladung der Batterie eine potenzielle Gefahr, vor allem dann, wenn diese regelmäßig bis an ihre Kapazitätsgrenze genutzt wird. Wie bereits oben beschrieben bedarf es in solchen Fällen einem PV-Speicher mit besonderen Schutzmechanismen, um einer Tiefentladung vorzubeugen. Dazu zählt ein Schutz vor Überladung und ein PACK-Level-Balancierungs-Rhythmus.

Letzter ist eine Technik in Batteriesystemen, die sicherstellt, dass alle Zellen eines Akkus gleichmäßig geladen und entladen werden. So verhindert es Überladung und Tiefentladung einzelner Zellen, was die Lebensdauer der Batterie verlängert, die Effizienz maximiert und die Sicherheit erhöht. Ein entscheidender Bestandteil für die optimale Leistung von Batteriepacks in Elektrofahrzeugen, Energiespeichern und Elektronikgeräten.

Klar ist, dass die Tiefentladung von Akkus, insbesondere in PV-Speichern und Balkonkraftwerken, erhebliche Schäden verursachen kann, die sowohl die Kapazität als auch die Lebensdauer der Batterie stark beeinträchtigen und damit vor allem finanzielle Nachteile bedeuten. Durch den Einsatz moderner Technologien wie Tiefentladungsschutz und PACK-Level-Balancierung sowie durch regelmäßige Wartung und Überwachung lässt sich dieses Risiko jedoch entscheidend minimieren. Bei der Wahl des Speichers gilt es also auf ein Modell mit den richtigen Funktionen zusetzen, etwa die Hyper 2000 Speicher von Zendure. Andernfalls drohend schnell Schäden und damit verbundenen erhöhte Kosten für eine Reparatur oder Neuanschaffung.