Vernünftiges BMS für Stationärspeicher gesucht

[Bernd_M]

Hallo Manfred,
das muss doch kein Nachteil sein !
Du als Schwerlast Speziallist hast doch sicher noch ein paar gute Ideen die man durchführen kann ,wenn schon mal der Bagger im Garten steht.
Vielleich ein Abschnitt mit einer Zahnradbahn auf den Hochbeetlevel ?
(Die Ausgebaggerte Erde muss ja irgendwohin)
Oder ein Tunnelprojekt zum übernächsten Nachbarn?
oder,oder

Bernd M

 

[Emil]

Das Problem ist halt, dass alles in Einem ist. Wenn da irgendein Bauteil ausfällt dann ist nicht absehbar was passiert. Dies hat ja der Versuch des Instituts gezeigt. Was nützten da vier Temperatursensoren wenn diese letztlich irgendwo mal zentral von einer Komponente kontrolliert werden?

So lange ein Single Point of Failure existiert ist das System nicht ausreichend sicher!

Die wesentlichen Punkte sind die Temperaturüberwachung und Kurzschlussabsicherung und beides sollte auf jeden Fall einen sehr sicher funktionierenden Backup haben.

Bei der Temperaturabsicherung gefallen mir hier die in Reihe grschalteten LowTech Temperaturschalter mit einer knapp über der Betriebstemperatur liegenden Schaltschwelle zum Schalten eines oder mehrerer Hochstrom Relais. Wenn es zu einer kritische Temperaturerhöhung kommt reicht einer der Schalter um das Relais in Selbsthalteschaltung abfallen zu lassen. Selbst wenn einer der Schalter nicht funktionieren sollte wird dann der Nachbarschalter auslösen. Dies ist LowTech absolut unabhängig vom BMS aber kostet effektiv im Verhältnis sehr wenig.

Ähnliches gilt für die Überstromüberwachung. Eine einfache zusätzliche Schmelzsicherung in der Leitung oder ein Leitungsschutzschalter zusätzlich erhöhen die Sicherheit beträchtlich.

Zum Schluss sollte man noch bedenken wie wenig Energie eigentlich in den Akkus drin steckt. Bei entsprechendem konstruktivem Aufbau des Gehäuses sollte es problemlos möglich sein die Wärme aufzunehmen und abzuführen.

Dies wäre um so leichter je kleiner die einzelnen Einheiten sind. Deshalb stellt sich für mich auch die Frage ob es der richtige Weg ist eine große Batterie mit großen Zellen zu installieren, oder ob nicht eher kleinere Einheiten mit eingebauten eigenständigen passiven Sicherheitseinrichtungen die bessere Lösung wären. Zu den Sicherungseinrichtungen zählen für mich nicht nur eingebaute Bimetalltemperaturschalter an jedem Pol einer Zelle, sondern auch ein metallisches Gehäuse das im Fehlerfall die entstehenden Temperaturen aushält und kontrolliert an die Umgebung abgeben kann. Dann darf halt in bestimmten Umkreis um die Batterie nichts brennbares vorhanden sein.

Man muss das ja auch nicht so extrem wie Tesla mit winzigen Zellen realisieren, wo jede Zelle sich bei Erwärmung durch abreißen eines Verbindungsdrahts und durch chemischen Brandschutz isoliert. Aber 1kWh Batteriemodule lassen sich meiner Meinung nach bei einem GAU leichter beherrschen als eine ganze 10-20 kWh große Batterie.

 

[bastelwastel24]

Was könnte man noch tun, Akkuboxen entwickeln in der jede Zelle isoliert in einem Metallfach steht? Das Ziel wenn eine Zelle zündet dass sie den Rest nicht mitnimmt?

Ich frage mich halt ob es solche Fehler wie den NC Akkus geben kann, dass durch Zellwachstum es zu Zellschlüssen kommen kann.

Ralf

CALB hat auf Nachfrage zu Bränden CO2 angegeben.
Der Schnee löscht nicht nur die Flamme, sondern kühlt auch die Zellen massiv.

Eine Aktivierung kann ja auch über ein thermisch auslösendes Ventil erfolgen.

Noch mal zu den Zellen und der Sicherheit.

Z. B. die Sicherungen direkt an die Zellen bringen.....
Es sind uns einige Fahrzeugbrände bekannt, wo eben das nicht beachtet wurde.
Auch einige von uns belieferte Speicherhersteller beachten diese einfache Regel nicht !
Bei externen Bränden kann durch Kabelkurzschluss die Zelle hochgehen und Brandfördernd wirken.

Oder das vorgeschädigte Zellen einer Nachnutzung als Speicher Verwendung fanden.
Durch Schäden am Separator kam es zum durchgehen der Zelle. ( keine CALB !..)
Dieser Schaden kündigt sich aber an und tritt im stationären Betrieb nicht spontan auf.
Bei erhöhter Selbstentladung ist die Zelle umgehend auszutauschen !

Die Zelle war vorher in einem Roller verbaut und der Satz wurde ausgetauscht, weil die Kapazität
im Fahrbetrieb nicht mehr ausreichte. Die Vermutung liegt nahe, dass durch die hohen G-Kräfte
es zu einen Schaden am Separator kam.

Bei Speichern mit hoher Spannung > 96 V und hohem Energieinhalt können wir ein selbstüberwachendes BMS liefern.
Dadurch wird ein Höchstmaß an Sicherheit geboten.
Thermische Einzelzellenüberwachung und Balancingstromkontrolle incl. ...
Wenn eine Zellplatine einen Fehler meldet, wird ausser der Meldung an das Steuergerät,
die Sicherheitskette unterbrochen. Das System schaltet ab, egal was die Steuerung dazu sagt....
Bei Kleinspeichern ist der Kostenanteil aber zu hoch.
Bei Ralf wären das >60% der gesamten Kosten gewesen.

Und immer ruhig bleiben.....
Wir verkaufen pro Jahr > 1 mill. Ah...
Bis jetzt ist uns kein Fall bekannt, wo ein Brand durch eine CALB Zelle direkt ausgelöst wurde.
Wenn es zu Schäden kam, war immer die "Restelektrik" die Ursache...

Das Problem für die Speicherhersteller ist der Kostendruck.
Dadurch kommen Hersteller von Zellen zum Zug, die nicht die hohen Qualitäten liefern.
Und es werden nur die Mindeststandards der Überwachung erfüllt.
Oder was auch immer wieder nett ist : Die Verwendung von NO Kontakten statt NC
Bei einem Ausfall des BMS kann dann keine Abschaltung erfolgen.........

Bei Neukunden ist immer die erste Frage , welches BMS sie verwenden wollen....
Meist kommt : Eigenentwicklung oder haben wir schon......

Dem Ingenör ist nichts zu schwör.......mach mal halt schon......

CALB besteht nicht ohne Grund auf den Messdaten der letzten Zyklen zur Garantieabwicklung.
Es wird halt zuviel Schindluder getrieben mit mangelhaften Betriebszuständen.

Gruß

Peter

 

[R.M]

Hallo

Bei den Speichern zu Hause gibts ja keine Gewichtsprobleme, also wäre eine reduntante Lösung für das BMS und eine separate mechanische Absicherung der einzelnen Zellen, also separate Unterbringung jeder Zelle in Sicherheitsgehäuse und separierung des Abblaseventils von der Zelle selbst die vermutlich einfachste Lösung.

Also z.B. jede Zelle in Metallgehäuse mit Sand oder ähnlichem und eine Entgasungsleitung ins Freie.

Gruß

Roman

 

[Manfred aus ObB]

Also z.B. jede Zelle in Metallgehäuse mit Sand oder ähnlichem und eine Entgasungsleitung ins Freie.

Im groben geht Dein Beitrag in die Richtung was auf der seite vorher geschrieben,
nur Sand ist eine Art aktiv Feuer zu löschen, in dem Fall würd ich wieder kein Metallgehäuse
verwenden
( welches halt Strom leiten kann ) sondern etwas was moderat Brennbar ( setzt im Brandfall den
Sand früher frei ) und von der Rauchentwicklung kein zusätzliche Gefärdung hervorruft.


Durchaus vorstellnar 3 mm Seekiefer Schichtverleimt 2 Wahl im Rahmen.

 

[Sven Salbach]

Also wenn ich hier lese..sollte jede Gastherme nur außerhalb des Hauses betreiben werden...Das Verlegen von Stromleitung auf Holzbalken als Lebensgefährlich eingestuft werden....
Das mitführen von Akkubetriebenen Geräten in Flugzeugen untersagt....
Das wohnen neben Nadelwald als Lebensmüde...

Wenn man schon erhöhten Aufwand für die höhere Sicherheit will dann reicht es die Zellen mit einem Sicherheitsabstand von ca 1cm in eine Kiste zu stellen und mit Spielsand auzufüllen. fertig
Eine Sicherung innerhalb des Akkupacks also anstelle eines Verbindern.

Das ist für LiFePo ausreichend.
Bei LiPoly sieht es erehblich aufwendiger aus..

Einzelgehäuse, Co2 oder sonst was können dann vollständig entfallen..Co2 löscher innerhalb des Hauses sind sowieso keine Option und birgen eher gefahren als Schutz..für den Schuppen gehts natürlich wenn man nicht so sehr am leben hängt

.

 

[bastelwastel24]

Einzelgehäuse, Co2 oder sonst was können dann vollständig entfallen..Co2 löscher innerhalb des Hauses sind sowieso keine Option und birgen eher gefahren als Schutz..für den Schuppen gehts natürlich wenn man nicht so sehr am leben hängt

.

Unter Erdniveau ist das klar....Ansonsten werden CO2 Löscher in Elektroanlagen empfohlen....

Und Du bist doch immer für den Verkauf von Zubehör.....

Splitterschutzweste, Helm, Atemschutzmaske, Gasmelder, Feuerfester Overall....

Da eröffnen sich doch ganz neue Perspektiven.......:spos:

Gruß

Peter

 

[Manfred aus ObB]

..Das Verlegen von Stromleitung auf Holzbalken als Lebensgefährlich eingestuft werden....

Auch in Blockhäusern gibts elektrisches Licht ergo ist Holz perse mit Strom durchaus Verträglich,
bedenklich kanns erst im Kurzschlußfall werden wenns Funkt und auch da kann Holz durch seine
berechenbarkeit im Brandfall ( Zeit und Stärke von Holz ) im stationären Berreich durchaus mal
Überdacht werden. Nur gilt auch da wer kein Ahnung von hat, soll Finger von lassen.

 

[Sven Salbach]

schon klar, will damit nur darauf hinaus, das hier ein wenig übers Ziel hinausgeschossen wird ;-)
Zwillingsreifen beim PKW auf der Hinterachse damit es nicht ins schleudern gerät auf der Autobahn bei einem Reifenplatzer ..etc pp.

Es würde auch ganz ohne sand gehen, z.b. auf die Zellen einfach Stein/Glaswolle legen..
Dadurch wäre ein Brand ebenfalls ausgeschlossen..
Den bei LiFePo kann in erster Linie nur das Elektrolyt oder das Gehäuse in der Nähe der Pole Feuer fangen..ist dort eine Glaswolle o.-ä. drüber kann sich nichts entzünden dann können die Akkus auch ohne Sandfüllung verbaut werden, etwas abstand könnte dann lediglich noch gut dafür sein, das die nachbarzellen nicht dich werden wenn die Nachbarzelle vor Wut koch

 

[Manfred aus ObB]

Es würde auch ganz ohne sand gehen, z.b. auf die Zellen einfach Stein/Glaswolle legen..
Dadurch wäre ein Brand ebenfalls ausgeschlossen..

Bin ich ehrlich gesagt ander Ansicht

durch die isolierende Wirkung ist eine Abfuhr der Wärme nicht vereinfacht
( es gibt immer eine Lösung und wen von hinten durchs Knie in die Brust )


Das erste was beim Aufstellen enes Akkus beachtet werden sollte ist das die
Umgebung primär für den Optimal, also nicht zu Kalt, nicht zu Warm, ein ruhiges Platzchen
wo weder Katz, noch Hund noch Spinnen zuviel Schaden anrichten, wobei letztere manch
Ehefrau ferhalten, aber auch andere anzieht weil Spinnweben nicht jede Hausfrau toleriert.

Als zweites dann erst die Umgekehrte Betrachtung wie könnt der Akku auf die Umgebung einwirken
und da eben die Betrachtung

A. wenn nix Passiert ( also in wie weit muß eventuelle Wärme abgeführt werden )
B. wenn was Passiert in wie weit kann man da den Schaden klein halten, wenns mal Schiefgeht.

 

[thegray]

Joo geht schon.

Nur sehe ich eine Lagergrube Außen als kein Problem - Ralf!
1. Wie du als Hausbesitzer weist wird eine Mauer ab 30cm Frostfrei gegründet.
2. Ab einen Meter friert hier nun wirklich in keinem Winter den man erleben kann der Boden ein.
3. Eine Beton oder Ziegelstein grube im DIY ist ja in der entsprechenden Größe evtl. sogar noch von Hand zu machen, wer lehmigen Bodenaushub hat bekommt dann gleich den Nicht brennbaren Blockseparator freihaus. Den Deckel mit einen geeigneten Iso. zu versehen ist auch kein Hexenwerk eine Belüftung muß rein auch nicht. Und den RestRaum bis zur alten Grassnabe nun da wird die Grube gleich so angelegt das die entsprechen Baueimer mit dem Rand abschließen.

Dann haste egal ob 40Grad Plus oder Minus immer einen konstante Temperatur 10-20 Grad da drin soferen du nich einen "Bms bedingte Zellheizung beim Balacieren" einbaust.

Bei kleinen Kapazitäten könnte evtl, auch erstmal der das 1m Durchmesser kommende Grube unter dem Kanaldeckel sein der zum Servicedeckel des Kanalanschluß führt - wann war da schon einmal einer dran?

Ansonsten was auf einen Balkonkasten entlang der BRüstung aus Wasserfesten Playwood und Lehmausfachung der Lehm wird dann zu Isolierzwecken mit alten Blähton aus dem Hydo-Gartencenter ; Holzspänne; Holzwolle; Hechselstroh versetzt und schon haben wir was Feuersicheres für die WEG das die Akkus auch noch im Winter bei Laune hält.
Unter den restlichen Passiven Sicherungsmasnahmen die man auch am Fahrzeug ergreift ist es Wahrscheinlicher zu lesen "Hey Leute HAus Aus/abgebrannt aber die Akkukasten auf dem Ballkon meldet sich noch via BT/G3 - alles im grünen Bereich - Als ähm Pufferakku setzte .....

Ach übrigens E-Autos und Akkus jetzt bekam ich mal kurz eine AA-Bild in die Hand wurde über mangelhafte Serien-Autos berichtet - da sprach man von einer (er) kläglichen Reihe u.a. 911 die immer wieder mit der selben Motorbrandgeschichte in Vollbrand geraten:joke:

 

[Ralf Wagner]

Nun ja die Akkus vor die Tür setzen, soweit bin ich nicht. Ein Fehler muss sicher beherrscht werden ohne dass das Haus abfackelt. Mit der verschärften redundanten Temperaturüberwachung der Zellen fühle ich mich schon ganz wohl. Es muss sicher gestellt werden, dass die Schaltschütze abschalten, hier überlege ich auf 24V und 230V Seite zu schalten, wobei die Abschaltung auf 230V Seite eigentlich ausreichend sicher ist, zumal die Lader ja von sich aus auch die Gesamtspannung begrenzen. Eine andere Fehlerquelle sind Kontaktstellen, hier bleibt wohl nur eine regelmäßige Kontrolle - das bekomme ich hin.

Der Messestand des KIT auf der Intersolar mit Bildern von abgefackelten Zellen und BMS war recht überzeugend, das hat bei mir nachhaltigen Eindruck hinterlassen. Die Argumentation warum was Mist ist, war sehr leicht nachvollziehbar. Dass ein gutes und sicheres BMS gleich das dreifache eines einfachen kostet, ist mir noch nicht ganz klar. Auf jeden Fall sehe ich mir noch einige Systeme an.

Aktuell liegen die Zellen trotz einiger Zyklen kaum 10 mV auseinander insofer hat das BMS nicht viel zu tun.

Sonnige Grüße
Ralf
Heute wieder 2,5 kWh in den Abend verschoben

 

[Emil]

Kennt jemand 100A Relais mit sehr wenig Stromverbrauch?

Ich habe mehrere 24V/100Ah Akkumodule die ich wie bereits diskutiert mit Bi-Metall-Temperaturschaltern und je einem 24V Relais absichern möchte. Leider brauchen die Relais die ich für diesen Leistungsbereich gefunden habe schon im Bereich von 100-200 mA. Damit werden die Akkus bei längerer Standzeit unnötig stark entladen. Ideal wäre nur 1/10 des Verbrauchs.

Elektronische Relais möchte ich nicht einsetzen, da diese im Fehlerfalle möglicherweise nicht mehr abschalten.

Zur Fernüberwachung mit dem Celllog 8S möchte ich die XH Balanceranschlüsse mit einem STP Netzwerkkabel verlängern. Die 8 Adern wären dann 1S-8S und der Schirm die Masse.

Hat so was jemand schon mal gemacht?
Gibt es hier vielleicht fertige Adapter?
Ist irgendeine Absicherung für die Adern empfohlen?

 

[Emil]

Ich glaube für die stationären PV-Speicher muss man sich noch einiges hinsichtlich des BMS und der Ladestrategie überlegen, damit die Lebensdauer maximiert wird.

Was meiner Meinung nach überhaupt nicht geht ist die Spannung für lange Zeit über der Ruhespannung einer vollen Zelle von 3,33 V zu halten. Dies wird unweigerlich zur Verkürzung der Lebensdauer führen, ähnlich wie man es von Notebookakkus kennt (kannte), die ständig am Netz hängen.

Übliche Solarregler sind auf Blei ausgelegt und laden in der Regel mit einer IUoU Kennlinie. Die Absorptionsspannung von 3,6 V für eine LiFePO4 Zelle passen gut, aber durch das Top-Balancing und den oft geringen Ladestrom werden die Zellen dann sehr lange auf dieser Spannung gehalten, was zur schnelleren Alterung führt.

Des weiteren beginnt in der Regel das Laden wieder von vorn wenn mal kurz der Verbrauch höher als der aktuelle Solarertrag ist, weil dann die Spannung unter eine vordefinierte Spannung sinkt. Besser wäre es in diesem Fall wenn man einen neuen Ladezyklus erst wieder startet wenn ein bestimmter SOC unterschritten wurde. Aber dazu braucht man halt auch eine Kapazitätsmessung.

Die Ladeerhaltung sollte unterhalb der 3,33 V erfolgen, damit nicht ständig ein wenn auch kleiner Strom in die Zellen fließt.

Bei meinem Speicher im Wohnmobil habe ich jetzt im ersten Schritt im MPPT Regler die Absorptionsspannung auf 3,60V/Zelle gesetzt, aber auch die Absorptionszeit auf 30 Minuten verkürzt. Es kann sein, dass dann der Akku nicht ganz voll wird und nicht alle Zellen ausbalanciert werden, aber das nehme ich für eine potentiell höhere Lebensdauer gerne in Kauf. Auch wurde die Ladeerhaltungsspannung auf 3,30 V/Zelle reduziert. Dies sorgt dafür, dass der Akku nach dem Ende der Absorptionsladung gleich wieder leicht entladen wird und so der Ladezustand unter 100 % bleibt so lange nicht einer neuer Zyklus startet.

Da ich auch den SOC als Schaltkriterium zur Verfügung habe, werde ich in Zukunft einen neuen Ladezyklus anfangen lassen wenn dieser unter eine bestimmten Level gesunken ist.

Ähnlich macht es auch der "Lebensdauer Modus" meines Dell Notebooks. Während früher die Akkus meist nach 2-3 Jahren hinüber waren, hat der aktuelle Akku laut Chipabfrage und auch dem subjektiven Gefühl nach 2 Jahren immer noch die volle Kapazität. Dies kann meiner Meinung nach nur damit zusammenhängen, dass die Ladung nicht mehr über die Zellüberwachung neu gestartet wird, sondern über den SOC. Dadurch sinkt dann auch sofort die Spannung gleich nach dem Ende des Ladens.

Der Betrieb von Lithiumakkus als Solarspeicher ist halt doch etwas anders als Speicher für ein Elektrofahrzeug.