Frage Solarplanung - ein oder zwei Systeme

Hallo Harry,
Vielen Dank für die Erklärung.
Als LiFePo nutze ich die von CS-Batteries
Technische Daten:
Model: CSX12120-BMS120C
Typ: Versorgungsbatterie
Nennkapazität: 120Ah
Energiegehalt: 1536 Wh
Zellen-Technologie: Lithium-Eisen-Nanophosphat LiFePO4
Zellentyp: A123 Systems
Ersetzt eine: 240Ah Blei-Gel-Batterie
Anwendung: 12V Installationen
Anwendung Parallel-Schaltung: Ja, beliebig viele gleichen Typs möglich
Anwendung Serien-Schaltung: Ja, 24V, 36V und maximal 48V möglich
Betriebsspannung: 9,2 - 14,4V
Nennspannung: 12,8V
Lebensdauer: = 10 Jahre
Zyklendauer bei 50% DoD: = 5000
Zyklendauer bei 80% DoD: = 3500
Zyklendauer bei 90% DoD: = 3000
Ladeprogramme: CCCV / IU / IUoU
Ladeschlussspannung: 14,6V
Maximaler Ladestrom: 120A / 1C
Maximaler Dauerladestrom: 60A / 0,5C
Ladestrom für max. Lebensdauer: 39,6A / 0,33C
Dauer-Entladestrom: 200A
Spitzenentladestrom (3-5 sec.): 400A
Maximale Inverterleistung: bis 2500W
Entladeschlussspannung: 9,2V
Temperaturbereich (Entladung): -20°C bis +65°C
Temperaturbereich (Ladung): 0°C bis +50°C
Temperaturbereich (Lagerung): -20°C bis +65°C
Batterie-Management-System (BMS): Ja, eingebaut
Balancer: Ja, aktiver Balancer
Selbstentladung: 1-2% / Monat
Einbaulage: beliebig
Anschluss: M8 Schraube
Schutzklasse: IP65 Wasser & Staubgeschützt
Gewicht: 15,5kg
Abmaße (BxTxH): 405 x 175 x 210 mm (ohne Griff)
Abmaße (BxTxH): 405 x 175 x 235 mm (mit Griff)
Wichtige Funktionen eines Batterie-Management-System:
ÜberlastschutzTiefentladeschutz
Überspannungsschutz
Aktives Zellen Balancing
Ladeüberwachung und Kontrolle
Temperaturschutz der Zellen
Temperaturschutz des BMS
Kurzschlusssicherheit
Da diese einen eingebautes BMS haben kann ich den ladestrom nicht abschalten. Aber ich dachte gerade hierfür ist das BMS da, dass dies das BMS selbst regelt.

ACHTUNG: für alle: ob wohl die als 24V System geschaltet werden können, muss jede einzelne Batterie separat mit 12V geladen werden (wegen internen BMS). Somit macht z.b. der Multiplus 24V Wechselrichter keinen Sinn da dieser eine Ladespannung von 24V hat. Man müsste hier pro Batterie ein leistungsstarkes 12V Ladegerät mit 40 A einbauen. Deshalb wird mein Aufbau nun 12 Volt da ich dann nur 2 Spannungswandler für das Fahrzeug benötige. Z.b. 24/12V - 25 A Lima und 12/24 V - 5A Erhaltungs Ladung Starterbatterien. Dies scheint aber bei allen 12V LIFEPO der Fall zu sein. Daher bieten manche Hersteller die 24V Variante an.

Ich wünsche euch eine schöne Zeit in Thailand.

Viele Grüße Jörg

Hallo Jörg

ich habe mir mal die Mühe gemacht, die Bedienungsanleitung zu laden, damit ich nichts Falsches gegenüber dem Gebrauch einer der CS-LiFePO4-Batterie schreibe. Ich selbst habe eine Eigenbau-Lithiumbatterie verbaut.

skyfly schrieb:

Da diese einen eingebautes BMS haben kann ich den ladestrom nicht abschalten. Aber ich dachte gerade hierfür ist das BMS da, dass dies das BMS selbst regelt.
dient nur zum Zellschutz der einzelnen Zellen. Wenn ein Steueranschluß für ein externes Relais vorhanden wäre, dann müßtest du das mit in die Anlage einbinden. In deinem Fall nicht.
Du hättest bei 2 CS-LiFePO4-Batterien auch 2 BMS, welche jeweils 3 Zellen überwachen. dann ist es auch egal, welche Zelle der Meinung ist, nicht mehr mitzuspielen.


ACHTUNG: für alle: ob wohl die als 24V System geschaltet werden können, muss jede einzelne Batterie separat mit 12V geladen werden (wegen internen BMS).
In der Bedienungsanlaeitung steht:
Anwendung Parallel-Schaltung: Ja, beliebig viele gleichen Typs möglich
Anwendung Serien-Schaltung: Ja, 24V, 36V und maximal 48V möglich
Das heißt, es gibt keine Einschränkung im Gebrauch in einem 24 Volt-System.
Aber wichtig ist: "Jede einzelne Batterie muss vorab vor dem ersten Einbau einzeln komplett voll geladen werden!", siehe Seite 8 Bedienungsanleitung.
Wenn das erledigt wurde, können z.B. 2 in Reihe geschaltete Batterien ohne Probleme mit 24 Volt geladen werden.

Somit macht z.b. der Multiplus 24V Wechselrichter keinen Sinn da dieser eine Ladespannung von 24V hat. Man müsste hier pro Batterie ein leistungsstarkes 12V Ladegerät mit 40 A einbauen. Deshalb wird mein Aufbau nun 12 Volt da ich dann nur 2 Spannungswandler für das Fahrzeug benötige. Z.b. 24/12V - 25 A Lima und 12/24 V - 5A Erhaltungs Ladung Starterbatterien. Dies scheint aber bei allen 12V LIFEPO der Fall zu sein. Daher bieten manche Hersteller die 24V Variante an.
Nein, siehe oben was ich geschrieben habe.

Nun kannst du dich immer noch entscheiden, auf ein 24 Volt System umzusteigen.

Grüße
Harty

Hallo Harty,
hast Du auch die Hinweise gesehen (Seite 11):
Achtung!
Es kann kein 24V Ladegerät verwendet werden. Die in Serie geschalteten Batterien müssen einzeln mit je einem 12V Ladegerät geladen werden!
Seite 14:
Ladegerät-Anschluss
Prüfen Sie vor Inbetriebnahme den korrekten Anschluss Ihrer Batterie. Dies ist besonders bei parallel oder in Serie geschalteten Batterien unbedingt zu beachten! Bei parallelem oder seriellen Anschluss Ihrer Batterien müssen trotzdem 12V Ladegeräte verwendet werden. Ladegeräte mit 24V, 36V oder 48V zerstören Ihre Batterie!
Seite 15:
Lade-Übersicht
Einsatz, Anordnung, Spannung, Ladeschlussspannung,empf. Ladegerät Ladegerät-Anschluss

2 Batterien seriell 24V 29,2V 12V / min. 15A 2 x Ladegeräte parallel
3 Batterien seriell 36V 43,8V 12V / min. 15A 3 x Ladegeräte parallel
4 Batterien seriell 48V 58,4V 12V / min. 15A 4 x Ladegeräte parallel

Es muss doch einen Grund haben warum dieser Hersteller dies sehr deutlich in sein Handbuch schreibt. Kann dies etwas mit dem BMS zu tun haben?

Viele Grüße
Jörg

Der Unterschied zu einem Victron System ist der externe BMS und dieser ist anders verschaltet.

Hier werden alle Zellen von einem BMS überwacht.

Diese Infos habe ich bei Victron gefunden:
Die Zellen einer LFP-Batterie führen am Ende des Ladezyklus keinen automatischen Ausgleich durch.
Die Zellen in einer Batterie sind nie zu 100 % gleich. Aus diesem Grund sind einige Zellen beim Zyklisieren früher voll aufgeladen bzw. entladen, als andere. Diese Unterschiede werden stärker, wenn die Zellen nicht von Zeit zu Zeit ausgeglichen werden.
In einer Blei-Säure-Batterie fließt ein geringer Strom weiter, auch, wenn eine oder mehrere Zellen voll aufgeladen sind (der Haupteffekt dieses Stroms ist die Spaltung von Wasser in Wasser- und Sauerstoff). Mithilfe dieses Stroms werden die anderen Zellen, deren Ladezustand hinterherhinkt, ebenso geladen und so wird der Ladezustand aller Zellen ausgeglichen.
Der Strom, der durch eine LFP-Zelle fließt ist, wenn diese voll geladen ist, jedoch so gut wie Null. Weniger geladene
Zellen werden aus diesem Grund nicht voll aufgeladen. Der Unterschied zwischen den einzelnen Zellen kann mit der Zeit so extrem groß werden, dass, obwohl die Gesamtspannung der Batterie innerhalb der Begrenzungen liegt, einige Zellen aufgrund von Über- bzw. Unterspannung zerstört werden.
Eine LFP-Batterie muss daher durch ein BMS geschützt werden, das die einzelnen Zellen aktiv ausgleicht und so eine Unter-bzw- Überspannung verhindert.
Unsere LFP-Batterien verfügen über einen integrierte Zellenausgleichs- und über eine Zellenüberwachungsfunktion.
Die 3 wichtigsten Funktionen scheinen zu sein:
1. das Unterbrechen bzw. Abschalten der Last, wenn die Spannung einer Batteriezelle unter 2,5 V abfällt.
2. das Stoppen des Ladevorgangs, wenn die Spannung einer Batteriezelle auf über 4,2 V ansteigt.
3. Abschalten des Systems, wenn die Temperatur der Zelle 50 C übersteigt.


Somit kann das externe BMS alle angeschlossenen Batterien überwachen.
Meine Vermutung: Bei einem internen BMS geht dies wahrscheinlich nicht und es wird nur dIe jeweilige LIFEPO überwacht.

Irgendwas geht da nicht in meinen Kopf rein warum dies so ist.
Wenn ich mir das Ohmsche Gesetzt ansehe:
- Bei 2 in Reihe geschalten Batterien haben wir einen Spannungsteiler und jede Batterie hat ca. die Hälfte der Spannung (Abhängig vom Widerstand).
- Bei einer Reihenschaltung verdoppelt sich die Spannung aber der Strom bleibt gleich.

Warum wird aber beim Laden der Batterien unterschieden.

Wenn ich diesen Satz lese: "Der Strom, der durch eine LFP-Zelle fließt ist, wenn diese voll geladen ist, jedoch so gut wie Null. Weniger geladene Zellen werden aus diesem Grund nicht voll aufgeladen"
Müsste der innere Ausbau folgender sein:
- Die Zellen sind in Reihe geschalten
aber
jede einzelne Zelle kann mit Strom versorgt werden egal ob die davor liegende Zelle bereits zu 100% geladen ist. Wie mit einem eigenen kleinen Ladegerät.
Da aber der max. Ladestrom bei 120A liegt können die gar nicht klein sein.

Viele komische Gedanken nur wegen einer LIFEPO

Nachtrag: Ein Bild auf amumot´s Webseite "lipo-lithium-batterie-wohnmobil" bestätigt nun meine Vermutung da hier ein Bild einer offene LIFEPO abgebildet ist. Quer über die Verbindungen der Pole geht eine Platine die genau dies übernimmt.
Nachtrag2: Auch auf der Webseite von ev-power.eu gibt es Bilder wie ein Winston LIFEPO zusammengeschaltet ist. Insbesonders mit dem BMS 123.
Dies klärt aber immer noch nicht, warum der Hersteller es verbietet mit 24 Volt zu laden

Eventuell könnte einer der Mods ein separates Thema über die Theorie der Verschaltung von LiFePO´s aufmachen und die letzten Artikel/Antworten verschieben, es paßt nicht ganz in das Solar-Thema.

Hallo Jörg,

sorry, ich habe die Bedienungsanleitung nicht bis zum Schluß gelesen, muß wohl am Jetlag liegen.
Dann ist natürlich die Aussage von CS richtig.
Kurz zu deinen Fragen:

skyfly schrieb:

...
Die 3 wichtigsten Funktionen scheinen zu sein:
1. das Unterbrechen bzw. Abschalten der Last, wenn die Spannung einer Batteriezelle unter 2,5 V abfällt.
2. das Stoppen des Ladevorgangs, wenn die Spannung einer Batteriezelle auf über 4,2 V ansteigt.
3. Abschalten des Systems, wenn die Temperatur der Zelle 50 C übersteigt.
4. Passiver oder aktiver Zellausgleich je nach dem wie die elektronische Konfiguration ist, werden alle Zellen abgefragt.
Bei einem internen BMS geht dies wahrscheinlich nicht und es wird nur dIe jeweilige LIFEPO überwacht.
Das scheint der Flaschenhals bei CS zu sein, es fehlt einfach die Zustandsinformation der 2. Batterie.

Bei meiner LiFeYPO ist an jeder Zelle eine Leiterplatte mit Elektronik, welche untereinander kommunizieren und beim Eintreten eines Ereignisses, Unter- oder Überspannung die Lastrelais abschalten. Es ist ein dezentrales System. Beim Ladevorgang wird so lange geladen bis die Gesamtspannung 29,2 Volt erreicht. Dabei können eine oder auch mehrere Zellen über 3,65 V haben, diese werden mit reduziertem Strom weitergeladen und die restlichen Zellen mit aktuellem Stromwert. Falls jetzt die Spannung von mindestens einer Zelle 3,9 Volt (OVP) übersteigt, schaltet das BMS ab.

Jetzt mal eine Frage zur Berechnung:

Formel: P = U · I
"P" ist die Leistung in Watt
"U" Ist die Spannung in Volt
"I" ist der Strom in Ampere

Solar Panel
Nennleistung Pmpp: 120W
Nennspannung Umpp: 19,2V
Nennstrom Impp: 6,25A

Zwei Solar Panel in Reihe
240W = 38,4V * 6,25A

Drei Solar Panel in Reihe
360W = 57,6V * 6,25A

Egal wie viele Panel ich in Reihe schalte es erhöht sich ja nur P und U.
Was passiert dann im Solar Regler? Kann ich theoretisch berechnen wie viel Strom in Ampere die Batterien geladen werden? Es kann ja nicht sein das es bei beiden Schaltungen gleich ist.

Bye Sascha

Hallo Sascha,
Eine sehr einfache Darstellung:

In einer Reihenschaltung bleibt die Stromstärke gleich aber die Spannung erhöht sich.
In einer Parallel Schaltung ist es umgekehrt.

Je höher die Spannung desto geringer sind die Leitungsverluste daher wird der Landstrom zuerst von normaler Spannung in Hochspannung (60 - 110 KV) transferiert, dann in den Hochspannungs Masten transportiert und danach wieder auf normales (220V) Niveau heruntergeregelt. Für das transferieren in einen anderen Wert benötigt man meist einen Transformator.
Um das gleiche Verhältnis auf 220Volt zu haben müssten die Kabel einige Meter dick sein.
Das Problem ist immer das Ohmsche Gesetz U = R*I oder anderes Spannung = Widerstand * Stromstärke
Zu vermeiden gilt es immer einen hohen Widerstand zu haben denn wir wissen alle das dies einen hohe Wärme erzeugt. Diese Prinzip nutzen Heizlüfter die aufgrund des Widerstandes einen Draht glühen lassen.

Genau diese Prinzip übernimmt der Solarregler, er transferiert die höhere Spannung der in Reihe geschalteten Solarpanels in die benötigte Spannung von 12V oder 24Volt.
Wenn ich mehrere 12 Volt Module in Reihe schalte z.B. 4 Stück habe ich am Solarregler 48Volt anliegen. Diese werden dann in 12 oder 24Volt umgewandelt. Bei 12Volt hast du danach die 4fache Stromstärke, bei 24Volt die doppelte Stromstärke.
Daher gibt es die beiden angaben an dem Solarregler z.B. 100/15 das bedeutet 100Volt und 15 Ampere.

Bei einem 100 Volt könnte man 8 Module in Reihe schalten wenn diese letztendlich zusammen, nach der Transformation in die benötigte Spannung, nicht mehr wie 15 Ampere erzeugen.
Hier sieht man auch schon den Unterschied zwischen 12Volt und 24Volt.
Bei 24 Volt sind es 8 Stück 12 Volt Panels mit max. 3,75 A
Bei 12 Volt sind es 8 Stück 12 Volt Panels mit max. 1,875 A
Da ein normales Panel meist 100WP hat ergibt sich ein max Strom von 8.33A (100WP/12Volt). Somit kommt dieser Regler bei 2 Panels und 12 Volt Bordspannung schon an seine Grenzen. Bei 2 Panels und 24 Volt Bordspannung hat er noch Reserven.
Ich hoffe ich konnte dies einigermaßen verständlich beschrieben.


ACHTUNG: Alle diese Angaben sind ohne eine Verlustberechnung, Kabelwiderstände usw. Es ist nur eine simple, vereinfachte Darstellung wie das ganze überhaupt funktioniert.

Ich hoffe ich habe in der Eile nichts falsche geschrieben.

Viele Grüße
Jörg

Das ist alles super geschrieben und ich hoffe ich habe es richtig verstanden. Klar das überall noch Verluste sind und auch die Ausbeute der Panel ja nicht 100% den ganzen Tag wenn überhaupt mal sind.

Also in der Theorie habe ich:

Drei Solar Panel in Reihe
360W = 57,6V * 6,25A (Eingang Solar Ladegregler)
Habe ich dann:
360W = 24V * 15A (Ausgang Solar Laderegler zur Batterie)?

Wenn ich dann noch mal drei in Reihe parallel dazu (zweiter Solar Laderegler) schalte hätte ich theoretisch 30A Ladestrom? Ist das nicht ein bissl viel? Ich schätze dann bei guten Wetter mit 20A, oder? Dann brauche ich größere Batterien

Hi Sascha,
was am ende am Solarregler rauskommt hängt ab von:
- der Beschattung
- der Umgebungstemperatur (je kälter desto höhere Leistung)
- Winkel wo die Sonne steht
- des verwendeten Reglers (MPPT oder normal)

Aber als max Wert passt deine Berechnung, weniger wird es automatisch wenn die genannten Bedingungen nicht optimal sind. Vergiss die 10% Sicherheitsaufschlag nicht (insbesondere bei den Leitungen).
Der Regler gibt nur die max. Leistung ab. Wenn alle Bedingungen optimal sind regelt dieser ab. Das heißt, wenn Du das Optimum herausholen willst, plane auch beim Regler die Sicherheit ein.

Ob 30A Ladestrom viel sind, hängt vom Verbrauch und der Jahreszeit (Sonnenstunden am Tag) ab.
Angenommen ein Kompressor Kühlschrank benötigt 50Watt und hat eine Einschaltdauer von 50%. Das sind über den Tag gerechnet 25AH bei 24 Volt (50Watt/24Volt*12Stunden) Nur um diesen Verbrauch nachzuladen benötigst du 1,5 h Sonne die annähernd mit 20A Ladeleistung liegt. Und jetzt stehts du 3 Tage im Regen und kannst kaum laden. Dann müssen deine Batterien mindestens ein Kapazität von
- AGM Batterie (max 50% entnahme) 150AH (25AH*3Tage*2)
- Lithium (max 90% entnahme) 85AH (25AH*3Tage*1,1)
Dies sind aber max. Entnahme mengen und sollten, wenn möglich, nicht ausgeschöpft werden.
Nach 3 Tagen müssen jetzt deine Solarpaneels schon mindestens 4 Stunden mit 20A laden damit die Batterien wieder voll sind.
Hast Du eine zweite Kühlbox sind es schon 50AH und das ganze verdoppelt sich.

Eine kleine Dometic Klimaanlage benötigt 2500Watt dies entspricht dann 1250AH (2500Watt/24Volt*12STunden). Somit bist Du schon in einem Bereich wo wir nicht mehr von 20A Ladestrom ausgehen können.

Das ganze Thema ist sehr komplex und hängt von
- deinem Verbrauch (angeschlossene Geräte)
- Deinen Reisezielen (Sonnenstunden am Tag)
- Deiner Reisezeit (Sonnenstunden am Tag)
- Wie autark Du sein möchtest
- Wie viele Tage Du überbrücken möchtest/musst
- Ob Du viel fährst oder lange stehst (LIMA)
- und natürlich dem Geldbeutel

Ich persönlich fange nun mit 440WP Solar, 240WH Lithium Batterien und einem 12Volt System (durch die LIFEPO vorgegeben) an. Dann werde ich schauen wie dies meinem Reiseverhalten entspricht. Vorbereitet wird jedoch nochmals die gleiche Menge. Allerdings baue ich auch ein Induktionskochfeld ein und habe einen 3000W Wechselrichter. Wenn der zusätzliche Ausbau immer noch nicht reicht habe ich nochmals Platz um mit Aufklebe Paneels nochmals ca. 400-600WP nachzurüsten. Ich hoffe für meinen Geldbeutel das die Nachrüstungen nicht nötig sein werden.

Einen sehr guten Überblick über dieses Thema erhälst Du auch bei Aumot:
www.amumot.de/autarke-stromversorgung-im-wohnmobil/

Viele Grüße
Jörg