Für den Einsatzzweck in Betracht kommen aktuell entweder Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePo4) oder evtl. auch ausrangierte PKW-Akkus mit Lithium-Batterien aus NMC-Zellen. Bleibatterien spielen praktisch keine Rolle mehr. Anders als diese erfordern Lithiumbatterien allerdings für einen sicheren Betrieb ein relativ komplexes Batterie-Managementsystem (BMS). Daher muß man die Batterie als eigenständiges System begreifen.
Die empfohlene Batterie-Nennspannung beträgt 96 Volt, die man mit 30 in Serie geschalteten LiFePo4-Zellen erreicht („30S“). Die Ladeendspannung liegt dann bei ca. 108 Volt und damit wenige Volt unter der für die Windenelektronik noch zulässigen Spannung. Die Mindest-Nennspannung liegt bei 75 Volt, die man zB. mit 24S erreichen kann. Die Winde funktioniert auch mit tieferen Spannungen, erreicht dann aber eventuell nicht mehr die bei Nullwind erforderlichen Seileinzug-Geschwindigkeiten.
Die Mindestkapazität der Batterie ergibt sich aus dem maximalen Strom, den die Batterie sicher liefern kann, und der Anzahl der mit einer Ladung zu bewältigenden Schlepps. Als Richtwert können im Mischbetrieb von leichten und schweren Piloten etwa 0,15 bis 0,2 kWh je Schlepp angenommen werden. Strebt man also zB. 50 Schlepps am Tag an, ergäbe das eine Kapazität von ca. 10 kWh. Da maximal 90%, besser nur 80% der Gesamtkapazität entnommen werden sollte, und das auch noch nach ein paar Jahren der Alterung mit 80% Restkapazität, wäre hier eine Kapazität von 10 kWh / 0,9 / 0,8 = 13,8 kWh sinnvoll.
Der maximale Strom beträgt bei einem Tandemschlepp bei Nullwind bei 96V ca. 150A und bei 75V ca. 200A, den die Batterie mindestens eine Minute lang von liefern können muss. Die 13,8 kWh-Batterie käme, wenn sie aus preiswerten, für PV-Anlagen optimierte Zellen gebaut wäre, dann an bzw. über ihre Grenzen. Deutlich kostspieligere Traktionszellen wären erforderlich, um die Entladeströme sicher liefern zu können. Alternativ – und bei heutigen Akkuzellen meist die günstigere Lösung – kann die Batterie auf 200Ah oder mehr ausgelegt werden und dann auch mit preiswerteren Zellen sicher die benötigten Ströme liefern. Vorteil neben höheren Reserven wäre auch ein schonenderer Betrieb im Kapazitätsbereich von max. 20%-90%. Eventuelle Nachteile sind Platzbedarf und Gewicht.
Lagen die Preise vor wenigen Jahren noch bei 400 bis 500 Euro/kWh, kann man heute (2024) bei günstigem Einkauf durchaus in den Bereich von 100 – 150 Euro kommen, mit dem üblichen Trade-Off zwischen Preis und Qualität. Hinzu kommen Kosten für Zellenverbinder, Gehäuse, Kabel usw..
Das BMS überwacht die Zellenspannungen und trennt die Batterie bei drohender Überladung oder Tiefentladung von der Peripherie. Zudem berechnet es den Ladezustand (state-of-charge, SOC), der für den Normalbetrieb am relevantesten ist, da er eine Abschätzung erlaubt, wieviele Flüge noch sicher durchgeführt werden können vor einem Abschalten der Batterie.
Für ein vorkonfektioniertes 30S-BMS in Industriequalität müssen inklusive Kabelbaum und Schaltelementen aktuell ca. 1.000 Euro veranschlagt werden. In einer ähnlichen Größenordnung liegt auch das für einen kompletten DIY-Bau geeignetes BMS der Firma EMUS aus Litauen. Es gibt allerdings im Hobbybereich auch deutlich preisgünstigere Systeme meist chinesischer Herkunft. Ein Beispiel ist die seit Jahren in diesem Bereich tätige Firma DALY, die seit kurzem auch ein 30S-taugliches Hochstrom-System anbietet, das bereits in einem ELOWIN-Projekt erfolgreich getestet wurde. In Verbindung mit günstigen Batteriezellen scheint es damit möglich, für unter 3.000 Euro ein Batteriesystem mit 15-20 kWh an Kapazität aufzubauen. Mittlerweile gibt es aber auch bereits Angebote für fertig konfektionierte Systeme mit Herstellergarantie für ca. 4.500 Euro.
Zum Batteriesystem gehört auch ein dazu passendes Ladegerät, das entweder eine passende Ladecharakteristik (CC/CV) aufweist oder vom BMS steuerbar ist: gute BMS sind in der Lage, über CAN-Bus o.ä. mit dem Ladegerät zu kommunizieren und den Ladevorgang präzise zu steuern. Preisbestimmend sind Ladeleistung (typ. 1,8 bis 3,5 kW) und die Bezugsquelle. Ein über Ali*** bezogener China-Lader ist für unter 300 Euro inkl. EUSt. zu bekommen, mit deutscher Bezugsquelle für knapp das Doppelte. Ein 3kW-Ladegerät aus europäischer Fertigung liegt eher bei 1.000 Euro.
Je nach Kapazität, Qualitätsanspruch, Eigenleistung und Risikobereitschaft liegt der Preis für ein Batteriesystem demnach zwischen c.a 3.000 und 10.000 Euro.
Als nächstes sollten Überlegungen zur Plattform angestellt werden, auf der Module, Batterie und ggf. Weiteres montiert werden sollen.