Geeigneter Akku für Solaranwendung

[rotpelz]

Hi!

Ich brauch mal Input. Thema Akkuwahl.

Kontext
- Solarbetriebenes Projekt im Grünen. 12V Systemspannung.
- Schwer/aufwendig zu erreichen. Energieversorgung muss so sicher wie möglich funktionieren.
- 200W PV-Leistung
- 200mA Stromentnahme im Schnitt. 24/7 Betrieb
- System geht bei einer Klemmspannung unter 11,5V (bei Bleigel) schlafen.

Bleigel:
PRO: Einfach zu laden. MPPT laderegler. Done.
PRO: kostengünstig.
CON: Bei Teilladung im Winter durch Minusgrade gefährdet (hat da wer Erfahrung mit?).
CON: Neigt dazu spontan kaputt zu gehen / ab Zeitpunkt X massiv zu degradieren.

NiCd(10 Zeillen in Reihe, 4 Stränge parallel):
PRO: Langzeitstabil
PRO: Wenn eine Zelle aussteigt, leben 3 Stränge weiter.
CON: kniffling in Sachen Ladung mit schwankendem Ladestrom (200mA diesiger Wintertag VS. 10A volle Sonne).
FRAGE: Wie schaut es in Sachen Schaden bei Minusgraden aus?.

Li-ion/Li-Po (12V block oder 3Zellen im Strang, 4 Stränge parallel)
CON: kniffling in Sachen Ladung mit schwankendem Ladestrom (200mA diesiger Wintertag, 10A volle Sonne). Teurer Balancer.
PRO: extrem langlebig

Aktuell tendiere ich zu einem Bleigel-Akku mit massiv zu viel Kapazität (24-45Ah), so, dass ich nicht wirklich in eine Entladung unter 50% rutsche.

Meinungen & Vorschläge?

~Roter

[Julez]

Bei Liion hast du weder Probleme mit schwankendem Ladestrom noch mit einem teuren Balancer. CC/CV Ladung funktioniert auch hier problemlos, und ein 30-40A 3s BMS Modul kostet bei Ebay nen Fünfer.

Tip: Nimm A123 LiFePos als 4s. Langlebigere Akkus gibt's nicht.

[Mr_T]

Ich würde auch zu Li-Zellen raten. Wenn du Li-Ions nimmst würde ich für eine höhere Lebensdauer die Ladeschlussspannung auf max. 4.1V/Zelle begrenzen, statt immer wieder 4.2V in die Zellen zu pressen.

Wie sich das bei LiFePO4 verhält kann ich gerade nicht sagen - die haben im übrigen auch eine ganz andere Nennspannung und benötigen deshalb einen speziellen Balancer.

[xoexlepox]

Und wie verhält sich Li bei Minusgraden?

Nach "Bauchgefühl" würde ich zu Blei tendieren. Ggf. mehrere Puffer, die per µC überwacht (und notfalls abgeschaltet) werden.

[Robby_DG0ROB]

Wenn sich in der benötigten Größe irgendwo ein günstiger Akku findet, sind Überlegungen, was die "beste" Chemie ist, eigentlich hinfällig. Bei geringen Entladeströmen ist die Zyklentiefe bei ausreichender Kapazität auch nicht so kritisch. Als "unkaputtbar" gelten offene NiCd-Akkus, die im Kleinformat in Handscheinwerfern und etwas größer für zahlreiche stationäre Zwecke üblich waren. Der hohe Wasserverbrauch beim Laden erfordert hier aber Mehr-Aufwand.

Noch brauchbare Pb-Akkus aus Notstromversorgungen sind ebenfalls noch lange Zeit für solche Zwecke einsetzbar.

Die ganzen Li-Systeme sind zu temperatur- und spannungsempfindlich. Blei und NC sind da sehr tolerant, wenn es kein Dauerzustand ist. LiFePO4 soll zwar sehr nahe am Pb-Akkus sein und erheblich leichter, aber auch bei gleicher Kapazität wesentlich teurer. Wenn die wirklich so langlebig sind, wie es propagiert wird, sind gebrauchte Akkus, die noch funktionieren, so schnell nicht zu erwarten.

[rotpelz]

Bei Liion hast du weder Probleme mit schwankendem Ladestrom noch mit einem teuren Balancer. CC/CV Ladung funktioniert auch hier problemlos, und ein 30-40A 3s BMS Modul kostet bei Ebay nen Fünfer.

Tip: Nimm A123 LiFePos als 4s. Langlebigere Akkus gibt's nicht.

Ich lass mich da jetzt gerne eines Besseren belehren, wenn ich falsch liege. Mein Gedanke dazu ist:

Diese 5EUR Dinger...
- Können nur laden/entladen. Ich muss da dann noch was davor schalten, dass die Spannung vom Solarmodul (wenn der Regler abschaltet) auf 13V-15V für die Last begrenzt.
- Die generelle Frage ist: eignen sich die Dinger für gleichzeitiges be/entladen? Am Lade/Entladenanschluss liegt halt Quelle und Last an. Je nach Situation kann das x-beliebig wechseln (Laden/Entladen).

[Aatte hier was anderes geschrieben. Gelöscht, weil ich, glaube ich, was falsch verstanden hatte].

Frage zu diesen 5 EUR Balancern. Wenn ich das jetzt, nach dem ich da was nachgelesen habe, richtig verstanden habe:

- Dauert das erstmalige Laden der Akkus (Zellen aus verschiedenen Akkupacks) lange. Eben, bis der Balancher alle Zellen auf das Gleiche Level (4,2V) gezogen hat.
- Beim Entladen stoppt der Balancer, wenn die schwächste Zelle 2,5V erreicht hat.
- Da allen Zellen die gleiche Kapazität entnommen wurde (ungeachtet des unterschiedlichen SOC danach), geht die zweite Ladung ohne großes Balancieren von statten.

Check?


~Roter

[rotpelz]

Heyho!

Wenn sich in der benötigten Größe irgendwo ein günstiger Akku findet, sind Überlegungen, was die "beste" Chemie ist, eigentlich hinfällig. Bei geringen Entladeströmen ist die Zyklentiefe bei ausreichender Kapazität auch nicht so kritisch.

Ja, das denke ich mir auch. Aktuell ist meine Überlegung auch, einfach einmal Geld für einen 45Ah Bleigel auf den Tisch zu legen und da dann via Monitoring dafür zu sorgen, dass ich 50-60% SOC nicht unterschreite. Was auch maximal im Winter an langen Phasen mit villen Wolken + diesigem Wetter der Fall.

Als "unkaputtbar" gelten offene NiCd-Akkus, die im Kleinformat in Handscheinwerfern und etwas größer für zahlreiche stationäre Zwecke üblich waren. Der hohe Wasserverbrauch beim Laden erfordert hier aber Mehr-Aufwand.

Nasszellen sind hier ungeeignet. Eher geschlossene Zellen. Da stoße ich in den Sommermonaten im Übergang zum Herbst/Winter auf den Memoryeffekt (der sich im Sommer aufbaut). Aber da ich 4 Stränge parallel habe, reicht das, was man an Strom aus den Akkus ziehen kann damit alles weiter läuft und der Memory-Effekt abgebaut wird. Das Laden ist halt etwas doof. Bedingt durch den wechselnden Ladestrom sind hier Verfahren zur Ladeschlusserkennenung alle nicht praktikabel.

Im Anhang eine Schaltung, die ich Seit ein paar Wochen mit einem Testsetup und dem NiCd-Akkupack fahre und was ganz OK erscheint. Im Grunde erhalten die Akkus den gerade verfügbaren Ladestrom und sobald sich 1,4V/Zelle einstellt, wird der Shuntregler aktiv und läd somit im CV modus. Mit 1,4V/Zelle werden die Akkus nicht ganz voll, aber auch nur minimal warm, wenn sie dauerhaft weitergeladen werden. (Da fallen dann 30-40W Verlustleistung am FET an, aber diese werden an ein Kühlkörper außen am Schaltschrank verheizt.) Meinungen dazu sind gerne willkommen.

~Roter

[o_christoph_o]

Also ich bin für meine Solarsachen auf LiFePo4 umgestiegen. Langlebiger, zuverlässiger und gutmütiger geht es nicht.

Die sind aber ziemlich teuer, der Preis fällt aber.

Ich bin Opportunist und kaufe Schnäppchen bei ebay. Ich habe auf Ebay mit Glück schon echte Schnapper gemacht:
Alles LiFePO4:
12,8V 20Ah Vision neu für 105€ - Das Teil hat echte 256Wh, Funktioniert einwandfrei, tolles Teil
4x 3,2V 100Ah tüten für 55€/Stück (https://www.ebay.de/itm/163563699990 Die bekommt man neu sofort auch von einem Händdler im europäischen Osten für 110€. So ziemlich der günstigste Preis pro LiFePO4-KWh Speicherkapazität, den man im Moment finden kann.

5x 12,8V 7,5Ah Rpower wie neu für 50€/Stück.
24x 1,3Ah 18650er gebraucht aus nem geschlachteten EBike-Akku für 25€ (Da habe ich bei einer Powerstation 2x5Ah 6V Bleigel mit ersetzt, da kommt bald was bei "Eure abgeschlossenen Projekte")

Die 12,8V-Fertigakkus haben alle ein BMS eingebaut, die kann man fast 1:1 einen entsprechenden Bleigel ersetzen.

Ich kaufe nur noch LiFePO4 nach meinen Erfahrungen mit Blei.
z.B. Ich habe mit Arduino ein automatisches solares Wasserfass gebaut. Ich habe einen Brunnen gebuddelt, 30W 12V Pumpe rein, 40W Solarmodule, ein pseudo 5A-Mppt-Laderegler, 12V Akku und 1000L Kontainer. Die kleine Pumpe macht das Fass in 4-5h bei Sonne voll. Damit das Kontinuierlich geht, hab ich dem ganzen eine Akkupufferung spendiert. Die Arduino-Steuerung schaltet die Pumpe an und aus per Schwimmschalter und wenn die Akkuspannung unter 11V fällt. Das Ganze läuft jetzt seit etwa 7 Jahren.

Zuerst habe ich ein 45Ah Autoakku im wenigem Monaten geschrottet. Die brauchst du nur ein Duzend mal gegen 11V fahren, dann lassen die extrem schnell nach. Die sind auf hohe Ströme ausgelegt und immer voll sein, nicht auf Zyklen. Die machen für Solar überhaupt keinen Sinn.

Dann habe ich bei Pollin 2x Yuasa Bleigel 12V 22Ah für 33€ gekauft. Die waren nett, aber vermutlich die Temperaturzyklen draussen und das 100% entladen haben die nur ein Jahr halten lassen. Die haben aber vermutlich schon lange bei Pollin gestanden. Die altern auch bei Nichtgebrauch mit den Jahren. Als ich den Zweiten eingesetzt habe, war der schon fast zutode gealtert und hatte hohen innenwiderstand. Der war sehr schnell nix mehr.

Dann habe ich einen gebrauchten USV-Akku von Panasonic bei Ebay für einen 20er erstanden. Das war ein Glücksfall und der hat in den Bedingungen 3 Jahre gehalten.Mit dem Akku hat die Pumpe so etwa 2200l gefördert ohne Sonne.

Dann habe ich einen weiteren USV-Akku 12V 20Ah Bleigel bei ebay für 20€ geschiossen, der angeblich nur 3 Jahre Standby hinter sich hatte. Einmal durchgemessen und nur noch 80% Kapazität. Bei 80% sind die am Lebensende und die Kapazität nimmt im freien Fall ab.->Direkt zum Recycling-Hof. Dann hab ich versucht, 7,5Ah Akkus aus der APC-USV auf der Arbeit weiterzuverwenden -> Von 8 Versuchen keine brauchbare dabei.

Früher habe ich Auto und Motorradakkus als Ladestationen für Flugakkus von E-Modellflugzeugen verwendet. Die haben alle Maximal 1-2 Saisons durchgehalten.

Bei LiFePO4 hab ich überhaupt keine Bauchschmerzen mehr. Die sind Top. 2000+ mal wiederaufladbar, halten is zu 20Jahre, altern also fast nicht, verlieren wenig Ladung bei Lagerung und sind eigensicher im Vegleich zu LiPo und LiIon.

Die sind jeden Cent Mehrausgabe mehr als wert. Blei kannst du nur 50% entladen, wenn du die Jahre nutzen willst. LiFEPO4 macht 100% entladen nur sehr wenig aus. Insofern lösen die jetzt auch bei Yachten und Wohnmobilen die Bleigel immer mehr ab. Das rechnet sich auf Dauer extrem.

Wenn du dir die Teile selbst zusammenbaust, sind die deutlich günstiger. Ich hab letztens dieseTüten gekauft:
https://www.ebay.de/itm/183755500371
Hab ich allerdings noch nicht verbaut, machen abrer einen guten Eindruck. Der Mann hat sich aus denen einen 10KWh-Akku gebaut, und die doppelte Menge gekauft. er hatte noch 100 Stück über und würde die deutlich günstiger etwas über Einkaufspreis abgeben bei hohen Stückzahlen. Er hat die Palettenweise selbst auch China importiert.
Dazu braucht es dann noch ein BMS wie dieses:
https://www.ebay.de/itm/322966123729
Und ne vernünftige Art, die Zellen zu verbinden. Da bin ich aber noch auf der Suche.

Aber mit so einer Lösung hast du auf Dauer deutlich mehr Spass als mit Blei.

[Chefbastler]

Dazu braucht es dann noch ein BMS wie dieses:
https://www.ebay.de/itm/322966123729

Hatt wer von euch diese China BMS mit dem vielen Hünerfutter drauf mal analysiert was für ICs da verbaut wurden und das komplette Teil auch getestet ob es auch all dass macht was versprochen wird?

[radixdelta]

Ich habe grad folgendes gefunden:
https://www.ebay.de/itm/Shido-Lithium-M ... SwXKFcyBz-

Gibt es da einen Haken? Das ist doch extrem günstig und für Solar und USV sehr gut, oder?

[Chemnitzsurfer]

die hat nur 1,6 Ah

Technische Daten:
Spannung: 12V
Kapazität: 1,6Ah
Wattstunden: 20Wh
Kaltstartstrom EN: 95A
Länge: 113mm
Breite: 70mm
Höhe: 85, 105mm
Gewicht: 0,4kg
Schaltung: 0
Pluspol: Rechts

[radixdelta]

Alles klar, da hat der Werbetrick funktioniert, ich habe 20Ah wahrgenommen

[Gary]

Für Rotpelz vielleicht zu dicke Dinger, aber vielleicht will ein anderer...

Ich habe hier Saft NiCd Akkus , 20 Stück 135Ah, also 24V 135 Ah oder 12V 270Ah.
Die Kapazität haben die bei weitem nicht mehr, sind sicher über 20 Jahre alt, stehen bei mir auch rund 10 Jahre fast ungenutzt.
Von der Serie her sind das keine Hochstromzellen.
Preis - 80 €, damit kann ich mal eine Starterbatterie kaufen.
Wo : 40 km nördlich von Augsburg

Zu den LiFePo, ich mag die auch gerne, nutze die im Akkumäher. Unter 0 bis 5 Grad wollen die nicht geladen werden. Eventuell müssen die im Winter geheizt werden, habe ich mal gerechnet, war weit nicht so schlimm wie angenommen. Es gibt auch welche mit etwas anderer Chemie die das besser vertragen.

[rotpelz]

Heyho,

also unter dem Strich drückt sich mir der Eindruck auf, dass die verlässlichste Lösung in Sachen Temperaturverhalten und Lade-Handhabung weiterhin der Bleigel-Akku ist.

[Robby_DG0ROB]

…weil außerdem preiswert in der Beschaffung und anspruchslos in der Handhabung. Für stationäre Anwendungen ist das Gewicht auch meist kein Kriterium.

[Gary]

Blei ist billig und bequem

Blei will immer satt voll sein, das passt nicht zum Winter.

Lithium wäre da besser, will nie voll oder leer sein.
Aber der Aufwand, BMS, die meisten Produkte gibt es für Blei

Wenn es nur ums laden im Winter geht, da habe ich mal gerechnet. Ich glaube es war eine viertel Stunde Sonne für 10° Akku erwärmen, eher weniger.

Wenn es das neue Hobby werden darf - auf jeden Fall Lithium
Wenn nur eine einfache Lösung gesucht wird - Blei

[Julez]

Bei Liion hast du weder Probleme mit schwankendem Ladestrom noch mit einem teuren Balancer. CC/CV Ladung funktioniert auch hier problemlos, und ein 30-40A 3s BMS Modul kostet bei Ebay nen Fünfer.

Tip: Nimm A123 LiFePos als 4s. Langlebigere Akkus gibt's nicht.

Ich lass mich da jetzt gerne eines Besseren belehren, wenn ich falsch liege. Mein Gedanke dazu ist:

Diese 5EUR Dinger...
- Können nur laden/entladen. Ich muss da dann noch was davor schalten, dass die Spannung vom Solarmodul (wenn der Regler abschaltet) auf 13V-15V für die Last begrenzt.
- Die generelle Frage ist: eignen sich die Dinger für gleichzeitiges be/entladen? Am Lade/Entladenanschluss liegt halt Quelle und Last an. Je nach Situation kann das x-beliebig wechseln (Laden/Entladen).

[Aatte hier was anderes geschrieben. Gelöscht, weil ich, glaube ich, was falsch verstanden hatte].

Frage zu diesen 5 EUR Balancern. Wenn ich das jetzt, nach dem ich da was nachgelesen habe, richtig verstanden habe:

- Dauert das erstmalige Laden der Akkus (Zellen aus verschiedenen Akkupacks) lange. Eben, bis der Balancher alle Zellen auf das Gleiche Level (4,2V) gezogen hat.
- Beim Entladen stoppt der Balancer, wenn die schwächste Zelle 2,5V erreicht hat.
- Da allen Zellen die gleiche Kapazität entnommen wurde (ungeachtet des unterschiedlichen SOC danach), geht die zweite Ladung ohne großes Balancieren von statten.

Check?


~Roter

Also ich kann z.B. für dieses Gerät sprechen:
https://www.ebay.de/itm/122656532768
Das habe ich in meinem Akkuschrauber verbaut:
https://www.fingers-welt.de/phpBB/viewt ... 77#p218677

Das Teil lässt Ladestrom durch, bis die Spannung von mindestens 1 Zelle 3,75V erreicht hat. Dann macht es dicht, bis die Spannung wieder gesunken ist. Ab 3,6V wird mit dem Balancing angefangen. Ebenso wird Entladestrom durchgelassen, bis mindestens 1 Zelle bei 2,1V ist, noch tiefer und es schaltet ab.
Laden und Entladen sind gleichzeitig möglich. Zwischen Solarzelle und BMS muss eins von diesen MPPT Modulen, dieses hier z.B.
https://www.ebay.de/itm/BQ24650-MPPT-So ... 4012376354

Bei der ersten Ladung kann natürlich das Balancing etwas länger dauern, aber das spielt sich schnell ein. Da würde ich mir keine Sorgen machen.
Ich würde statt der Solarzelle ein Netzteil dranhängen und dann die Ausgangsspannung vom MPPT Modul genau so einstellen, dass am Ende noch ca. 10-20mA dauerhaft fließen und weggebalanct werden.

[rotpelz]

Heyho,

danke für den ganzen Input!
Nach dem stundenlangen lesen von Unterlagen zu Akkutypen und Temperaturverhalten, wird meine Wahl wohl auf Bleigel fallen.

Bleigel: gutmütig. Empfindlichkeit bei Minusgraden steigt mit dem Entladegrad. Wenn ich nur 20-30% maximal Entladung im Winter habe, ist das eine verlässliche Lösung. Bei Ausnahmewetter mit -20 und tiefer habe ich dann eh verloren.

Li-Ion: Laden selbst bei leichten Minusgraden mit Folgeschäden, hoch bis zum Abbrennen.

NiCd: darf bei Minisgraden nur mit geringen Strömen geladen werden. Was dann bedeutet, dass ich an Sonnentagen im Winter Leistung verschenke.

~Roter

[ferdimh]

Li-Ion: Laden selbst bei leichten Minusgraden mit Folgeschäden, hoch bis zum Abbrennen.

Ich glaube, ich muss das mal probieren...

[Gary]

Li-Ion: Laden selbst bei leichten Minusgraden mit Folgeschäden, hoch bis zum Abbrennen.

Ich glaube, ich muss das mal probieren...

Im Gedanken war ich auch schon beim Versuchsaufbau

[Finger]

Wir haben neulich mal induktiv eine Zelle...äh... geladen. Also bei 10kw ist die doch in weniger als einer Sekunde hochgegangen und brennend weggeflogen. Taugt alles nix mehr heutzutage....

[Fritzler]

Und den FUMP hast du nicht gefilmt?!

Sicher, dass Bleigel so gut geeignet ist?
Einfach Wasser nachfüllen geht bei denen nicht.

[Finger]

Klar, lohnte aber nicht. War nur ne 18650er, die machte leise PFFFFFF und ist aus dem Induktor gehüpft und ein kleines Stück wie ne Silvesterrakete geflogen...

[Chefbastler]

Sicher, dass Bleigel so gut geeignet ist?
Einfach Wasser nachfüllen geht bei denen nicht.

Ja, solange mann die nicht kocht und Lade/Entladeschlussspannung einhält sind die sehr gut geeginet für sowas. Giebt auch einige bessere Laderegler welche die Ladeschlusspannung Temperaturkompensieren können.

Immer nur Stumpf auf 14,4V laden werden die Akkus nicht lange aushalten.

Heutige Autoakkus sind für sowas absolut ungeeigent da die nur gezüchtet sind nen Motor mit viel Strom anzuwürgen aber nie leer werden darf, da die Bleischicht nur hauchdünn auf Messing? Platten beschichtet ist.

[Fritzler]

Bleigel is nur bis 13,8V wenn mir meine Hirnwindungen grade keinen Streich spielen.
Bleiaquarien gibts ja auch Abseites der Starterbatterien, die könn dann Zyklen.

[ferdimh]

Kommt auf den Typ an und was man vor hat. Die Ladeendspannung ist bei Blei (im Gegensatz zu den hier so gefürchteten Li-Ion-Zellen) nicht so gut definiert, weil der Akku bei Ladeende einen seltsam hohen Innenwiderstand hat. Da muss man ein bisschen überlegen, ob man jetzt schnell voll kriegen will, oder langsam oder voll halten etc pp. Wenn man erwartet, dass der Saft eher knapp ist, macht eine höhere Ladeendspannung Sinn.
Die hier stehenden Kung Long Bleiklötze dürfen bis 15V hochgezogen werden.

[radixdelta]

Li-Ion: Laden selbst bei leichten Minusgraden mit Folgeschäden, hoch bis zum Abbrennen.

Warum sollte das passieren?

Ich habe mein Telefon heute zum zweiten mal über Nacht bei -18° gelagert und unaufgetaut ans Ladegerät gesteckt. Es ist nicht explodiert und selbst das Kondenswasser tut offenbar nix. Offenbar stellt sich der Akku tot, warum auch immer, einfrieren hilft. Ich bin mir aber nicht sicher ob das auch dauerhaft gut ist.

[xoexlepox]

Giebt auch einige bessere Laderegler welche die Ladeschlusspannung Temperaturkompensieren können.

Notfalls kann man das auch nachträglich dranknoten (Referenzelement beieinflußen). Da sollten dann bei 20°C 13.8-14.0V herauskommen, die mit ca. 30mV pro Grad (5mV/Grad * Anzahl Zellen) Temperaturerhöhung sinken.

[Sir_Death]

Li-Ion: Laden selbst bei leichten Minusgraden mit Folgeschäden, hoch bis zum Abbrennen.

Warum sollte das passieren?

Ich habe mein Telefon heute zum zweiten mal über Nacht bei -18° gelagert und unaufgetaut ans Ladegerät gesteckt. Es ist nicht explodiert und selbst das Kondenswasser tut offenbar nix. Offenbar stellt sich der Akku tot, warum auch immer, einfrieren hilft. Ich bin mir aber nicht sicher ob das auch dauerhaft gut ist.

Eventuell ist das kein Akkutod, sondern eine Lötstelle defekt, die aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung beim einfrieren wieder Kontakt bekommt.