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Eigenbau PV-Batterie (Niedervolt) - Erfahrungen ?

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14.9. - 24.9.2021
62 Beiträge | 7 Autoren 62
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Hallo,

hat jemand von euch seine PV-Batterie selber gebaut ?

Erste Frage: Ich bin aktuell auf der Suche nach einem BMS/Balancer das mir meine 24 Zellen (zu je 2,3V) zuverlässig ausgleichen kann. Leider starten die meisten (auf Amazon) erst bei 3.0V los mit dem Ausgleichsbetrieb und tun dementsprechend nichts in meiner Batterie.

Zweite Frage: Hat jemand Erfahrung damit welche Abweichungen man einem solchen Speichersystem zumuten kann ? Wenn die Betriebsspannung zwischen 2,0 und 2,7 Volt liegt, ist das dann langfristig/kurzfristig ein Problem wenn zwischen zwei Zellen 0,2V Differenz besteht (2,4 zu 2,6 Volt) ?

lG
Gawan

 
14.9.2021 (#1)


Gawan schrieb: Ich bin aktuell auf der Suche nach einem BMS/Balancer das mir meine 24 Zellen (zu je 2,3V) zuverlässig ausgleichen kann. Leider starten die meisten (auf Amazon) erst bei 3.0V los mit dem Ausgleichsbetrieb

Wir haben in der Firma einige LiPos und die haben alle 3.7V Zellspannung. Dafür sind auch die üblichen Balancer ausgelegt. Keine Ahnung, was du für eine Batterie hast, wo die Zellen nur 2.3V Nennspannung haben, aber ich würde mal beim Hersteller schauen.


Gawan schrieb: ist das dann langfristig/kurzfristig ein Problem wenn zwischen zwei Zellen 0,2V Differenz besteht (2,4 zu 2,6 Volt) ?

Kurzfristig erstmal nicht. Aber langfristig verstärken sich die Unterschiede zwischen den Zellen beim Laden/Entladen immer weiter, bis die Batterie kaputt ist - was auch unangenehme Nebeneffekte auf das Umfeld haben kann.
14.9.2021 (#2)
Ich verwende 40Ah LTO-Zellen mit einer Nennspannung von 2,3 V. (Operativ 1.9-2.6V)
Solange ich die Maximalspannung der Batterie nicht über 60,5V erhöhe, bleibt die Zelldifferenz im Bereich 0,15-0,2.

Aber ich möchte zumindest schon mal wissen mit welcher Lösung ich sie auf langfristig brauchbare Werte reduzieren kann :)
Die Balancer die im Bereich 1,5V-3V arbeiten sind meistens nur 4S oder 6S Ausführung, das würde bei 24 Zellen inkl. Überlappung etwas mühsam in der Installation.

Aber wenn ich dich richtig verstehe kann ich mit den 0,2V leben solange die Zellen im definierten Spannungsbereich bleiben. Sollte die Differenz höher werden müsste ich die Gesamtspannung reduzieren ?
14.9.2021 (#3)


Gawan schrieb: Differenz höher werden müsste ich die Gesamtspannung reduzieren

Also wenn du die Spannungsdifferenz im Auge behälst, dann ist das erstmal OK.

Schau mal hier, ab ca. 4:14 spricht er über Balancing von LTO Akkus und mögliche Probleme wenn die Differenz zu groß wird:


Eigentlich genau das, was du wissen willst.  😀


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14.9.2021 (#4)
Wenn du die Zellen balanciert halten willst, dann brauchst du de facto einen balancer für LTO-Zellen, weil die Spannungen bei denen der balancer zuschaltet dafür genau passen müssen.

Ich schreib gerade die firmware für einen LiFePO4 Akku mit einer BQ76930 basierten Ladeschaltung, die balancing efficiency ist sowieso reichlich niedrig <0.03% (auf die Gesamtladung bezogen) pro Ladezyklus, aber wenn das nicht perfekt auf die Zelle angepasst ist, funktioniert das noch viel schlechter.

Dazu kommt, dass je schneller geladen wird, desto weniger wirksam wird das balancing (während des Ladens), weil der Strom über die balancing resistors im Verhältnis kleiner wird (oder die Verlustleistung exorbitant hoch).
15.9.2021 (#5)
echt ? so gering ist das ?

ich hab mir das immer so zusammengerechnet:  ein Zellblock hat 320 Ah, der Balancer schafft 5A, d.h. innerhalb von 64 Stunden kann er zwei Zellen mit einmal 0% und einmal 100% angleichen.
Da die Abweichung i.d.R. nicht bei 100%, sondern bei ca. 20% liegt (2,4 auf 2,6V) müsste das in maximal 12 Stunden erledigt sein - und sobald er die Abweichungen einmal angeglichen sind ist es noch weniger

Mein Balancer ist auch aktiv wenn die Zellen bei konstanter Spannung leer bzw. voll sind, d.h. das müsste ja dann vom Ladezyklus eigentlich unabhängig sein, oder ?
15.9.2021 (#6)


Gawan schrieb: sondern bei ca. 20% liegt

Du redest von der Zellspannung ich von der Ladung.

Da der manager normal erst zu balancen beginnt, wenn die erste Zelle in der Spannung nach oben abbiegt (= voll wird), verbleibt nur eine kurze Restzeit in der der Balancer etwas tun kann. Vorher zu balancen ist nicht sinnvoll, weil sich die Zellspannungen nur sehr gering unterscheiden, erst wenn sie den oberen Knick erreichen, kann man auf den Ladezustand schließen, siehe Ladekurve in http://www.lithiumion-batterypack.com/lithium-titanate-battery.html

Mit 5A zu balancen kann im Extremfall eine Verlustleistung (in deinem Fall) von nahe 300W, diese Wärme muss irgendwo hin!

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15.9.2021 (#7)
Ok, das klingt irgendwie ... nicht ganz perfekt :)
Aber was ist das Conclusio daraus ? Ich muss ja ausgleichen

Oder muss ich mir damit helfen die Gesamtspannung des Systems in einen Bereich runter zu regeln in dem die Abweichungen noch nicht so hoch sind (in meinem Fall wären das 59.5V statt 60.5V)
15.9.2021 (#8)
Ich korrigiere mich mal selber, ich bin nämlich von einem passiven Balancer ausgegangen. Bei 5A balancing current wird die Schaltung wohl eher ein aktiver Balancer sein.

Siehe dazu auch https://de.wikipedia.org/wiki/Balancer

Der hat den Vorteil, dass Energie zwischen den Zellen transferriert werden kann und die Verlustleistung deutlich geringer ist. Man erkennt sie am Vorhandensein von Speicherinduktivitäten auf der Leiterplatte.


Gawan schrieb: Aber was ist das Conclusio daraus ?

1. die Zellen sollten selektiert sein (Spannung und Innenwiderstand)
2. vor dem Einbau sollten sie einzeln geladen (und damit perfekt balanciert, nämlich voll) sein
3. ein aktiver Balancer schafft dann vermutlich mehr als 1% Ausgleich, je nach Lastprofil und wie gut die Software das macht.
4. das Pack sollte immer wieder mal ganz voll gemacht werden, damit der Balancer loslegen kann.
5. aktive Balancer können bei rel. geringem Entladestrom (kleiner als der Balancerstrom) auch am unteren Ende der Ladekurve Zellladung ausgleichen.

Der Balancer muss einfach perfekt zur Zelle passen.



Gawan schrieb: Oder muss ich mir damit helfen die Gesamtspannung des Systems in einen Bereich runter zu regeln in dem die Abweichungen noch nicht so hoch sind (in meinem Fall wären das 59.5V statt 60.5V)

Ich verstehe nicht was das ändern soll, weil die Zellen ja mit jedem Lade- und Entladezyklus etwas auseinanderdriften. Die absoluten Zellspannungswerte machen keinen Unterschied.

In Summe ist das ein komplexes Thema ... wie fast alles wo man genauer hinschaut


15.9.2021 (#9)
Danke für die ganzen Erklärungen. Ich denke, dass das der wichtigste Punkt ist bzw. die Ausgangsfrage am besten beantwortet:


taliesin schrieb: Der Balancer muss einfach perfekt zur Zelle passen.

Also einen Balancer nehmen, der auch für LTO geeignet ist:

https://www.ebay.com/itm/313099411423

Keine direkte Empfehlung, weil ich no-name Elektronik aus China nicht unbedingt für eine doch nicht unkritische Funktion empfehlen will Aber mal als Anfangspunkt, was es so gibt.
15.9.2021 (#10)


chrismo schrieb:
https://www.ebay.com/itm/313099411423

Die sehen ja nach kapazitiven Ladungspumpen aus, interessant, habe ich auch noch nie gesehen.
16.9.2021 (#11)
1. Wenn ich die Gesamtspannung des Systems reduziere, dann habe ich so gut wie keinen Zelldrift mehr, weil der erst ab ca. 59,5 V beginnt. Bis dahin liege ich bei 30 mV zwischen der min und max Zelle. (gemessen mit einem Chargery BMS, das gar nicht viel genauer misst als 20-30mV) 
Erst darüber driftet die Spannung deutlich auseinander. Dieses 1V bringt in Summe nicht mehr allzuviel zusätzliche Energie, also fehlts gar nicht. Andererseits hätt ich halt gerne ein System das möglichst stabil bis in seine Grenzen läuft :)

2. Ich verwende genau diese Balancer die du verlinkt hast, d.h. dieselbe Bauart, allerdings von Heltec (https://heltec-bms.com/project/5a-capacitive-active-equalization-active-balancer/).
Ich hab 2 Stück von den 14S Modellen, das erste von Zelle 1-14, das zweite von Zelle 10-24 - an 4 Zellen überlappend - auf Empfehlung vom PV-Händler.
Die Dinger sind aktiv, aber ohne eigene Stromversorgung.

EDIT: 
Es hat sich herausgestellt, dass eines meiner beiden BMS defekt ist und daher einfach gar kein Balancing gemacht hat - gestern hab ich die Zellen mit den größten Abweichungen alle an den aktiven Balancer gehängt und siehe da - trotz vollem Akku bei 60,5V Gesamtspannung bin ich aktuell bei 65mV Abweichung ... fallend und die max. Spannung einer Zelle liegt bei 2,55V
Also alles im grünen Bereich

D.h. meine bestehenden Balancer wären eh ausreichend ... sofern sie funktionieren :D
16.9.2021 (#12)


Gawan schrieb: Wenn ich die Gesamtspannung des Systems reduziere, dann habe ich so gut wie keinen Zelldrift mehr, weil der erst ab ca. 59,5 V beginnt. Bis dahin liege ich bei 30 mV zwischen der min und max Zelle. (gemessen mit einem Chargery BMS, das gar nicht viel genauer misst als 20-30mV)
Erst darüber driftet die Spannung deutlich auseinander. Dieses 1V bringt in Summe nicht mehr allzuviel zusätzliche Energie, also fehlts gar nicht. Andererseits hätt ich halt gerne ein System das möglichst stabil bis in seine Grenzen läuft :)

Entweder ich versteh' nicht wie du das meinst oder du hast einen Denkfehler. Wie willst du 'die Gesamtspannung des Systems reduzieren'. Die Zellen haben geladen eine definierte Spannung, aus.

Die Zelldrift beginnt nicht bei einer Spannung, sondern die Zellen haben je nach Ladezustand einen andere Spannung (vor allem im oberen Bereich, d.h. über 95%). Um den Ladezustand zu erkennen, musst du sie voll laden. Die 'Drift' betrifft den Ladezustand, d.h. sie sind unterschiedlich voll geladen.
17.9.2021 (#13)
Ich hab ja über der Batterie noch den Wechselrichter und der arbeitet mit fix eingestellten Spannungen mit ihr.
Das obere Limit ist derzeit bei 60,5V - das untere bei 49V - dazwischen lädt bzw. entlädt der WR nach Belieben.
Wenn ich jetzt z.B. das obere Level von 60,5 auf 59,5V runterziehe, dann kommen die einzelnen Zellen im Schnitt nicht mehr auf 2,52V, sondern nur mehr auf 2,47V und somit nicht mehr in den Bereich in dem einzelne Zellen auszureissen beginnen
17.9.2021 (#14)
@Gawan 
Schreib mal diesen Verein an: https://zukunftswerkstatt-verkehr.at/titanone.html

Die bieten einen Speicher aus Titanat-Zellen zum Selbstbau an (Zellen werden mit Sammelbestellungen direkt in China eingekauft).
Die bauen den testen den Balancer zu Ihrem Speicher selbst!
Der Obmann G.Harbusch hat sich auch schon intensiv damit beschäftigt wo/wie ein Balancieren der LTO-Zellen wirklich Sinn macht.

Kontaktiere ihn mal und gib uns vl. das Resümee daraus bekannt :)


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Hallo Puitl, schau mal hier im Shop nach, da siehst du Preise und wirst sicher auch fündig.
17.9.2021 (#15)


Gawan schrieb:

Wenn ich jetzt z.B. das obere Level von 60,5 auf 59,5V runterziehe, dann kommen die einzelnen Zellen im Schnitt nicht mehr auf 2,52V, sondern nur mehr auf 2,47V und somit nicht mehr in den Bereich in dem einzelne Zellen auszureissen beginnen

Und das ist auch die sicherste (Zusatz-)Methode ergänzend zum Balancieren, die nutzbare Kapazität die du dabei verlierst ist ja seeehr gering und nicht der Rede wert - dafür bleiben die Zellen im sicheren Bereich!
17.9.2021 (#16)
ist aber ein cooler billiger speicher..
geht aber nur mit der victron lösung?
17.9.2021 (#17)


uzi10 schrieb:

ist aber ein cooler billiger speicher..
geht aber nur mit der victron lösung?

geht mit jedem Wechselrichter der 48V Systeme verwalten kann - da gibts ja oft auch kleine WR die direkt auf der Batterie sitzen, oder ? Kenne aber keine Details :)

Ist auch vor allem eine billige Lösung - die kWh kostet 500 EUR ... und da kommen dann noch 200-300 EUR Förderung weg !
Da rentiert sich auch der Mehrpreis des Victron sehr sehr schnell
17.9.2021 (#18)
Der Speicher wird direkt vom WR geladen ja, "Kommunikation" rein nur über die Spannung.
Als Info hab ich mal folgende kompatible WR erhalten:
- SACOLAR MHP
- Victron Energy MultiPlus

Das ganze aber als Inselanlage OHNE Einspeisung - deshalb auch keine Förderung!
(Sie verfolgen eher den Ansatz: Kleine günstige Eigen-Anlage die den täglichen Strombedarf so gut wie möglich deckt)
17.9.2021 (#19)


Puitl schrieb:

Der Speicher wird direkt vom WR geladen ja, "Kommunikation" rein nur über die Spannung.
Als Info hab ich mal folgende kompatible WR erhalten:
- SACOLAR MHP
- Victron Energy MultiPlus

Das ganze aber als Inselanlage OHNE Einspeisung - deshalb auch keine Förderung!
(Sie verfolgen eher den Ansatz: Kleine günstige Eigen-Anlage die den täglichen Strombedarf so gut wie möglich deckt)

Nö, ich hab den Victron Multiplus dreiphasig mit Einspeisung und ganz normal gefördert

Nur der Netztechniker hat gesagt: "Sowas hab ich auch noch nie gesehen"

Ich produziere im Jahr 25 MWh und speise 70% davon über die ÖMAG ein
17.9.2021 (#20)
Ok mit WR der einspeisen UND den Titan-One Akku händeln kann ist das dann natürlich möglich :)
17.9.2021 (#21)
Victron Multiplus ist offenbar auf der grünen Liste der Netz OÖ.

Es geht nur darum, dass der WR nicht unkontrolliert ins Netz einspeist wenn das Netz abgeschaltet ist - vermutlich zum Schutz von Technikern und Equipment im Falle einer Stromabschaltung / Stromausfalles auf der Netzseite


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