Lithium bzw. LiFeYPO4-Zellen als Aufbau-Akku

[Pepto]

Hallo SuperDuty,

erst mal vielen Dank für deinen umfangreichen Bericht, der mir bei meinen ersten Überlegungen zum elektrischen Teil des Eigenausbaus eines Expeditionsmobils (Basis: Bremach T-Rex, Kabine: 3,8m*2m*2m) sehr hilft.

Meine Anlage wird sowohl im Hinblick auf die Solar-Leistung (300Wp CIGS) als auch auf die Akku-Kapazität (geplant: 4* Winston 3,2V 300Ah ergibt 12,8V 300Ah) kleiner dimensioniert sein, aber wir sind auch etwas mehr unterwegs, so dass die Lichtmaschine (140A) einen größeren Teil beitragen kann, als dies bei deinen Einsatzbedingungen der Fall ist.
Da ich im Hinblick auf die einzubauenden Komponenten bei Null anfange und mehr fahre, dachte ich an ein besonders leistungsfähigen B2B-Lader (Sterling BB12100 mit 100A), der reichen sollte um die gesamte Akku-Kapazität in 3-4 Stunden Fahrzeit wieder voll zu laden. Um nicht unnötig viel Geld in Landstrom-Ladegerät und Solar-Regler mit Ladekennlinien die mir bei LiFePo4 eh nicht viel weiterhelfen zu stecken, würde ich gerne diese Stromlieferanten über den B2B-Lader schicken und kann dann mit vergleichsweise einfachen Komponenten arbeiten. Die aufwändigere Alternative zu einem einfachen Solar-Regler und Landstrom-Ladegerät wäre nach meiner Idee mit dem Solar-Regler GreenPower von ecs-online.org und einer Victron Phönix EasyPlus Ladegerät/Wechselrichter-Kombi zu realisieren, die ich beide direkt auf die LiFePo's ihren Ladestrom liefern lassen könnte. Der Aufwand mehrerer zusätzlicher Absicherungen mit SSD-Relais bliebe mir erspart, wenn nur der B2B-Lader den Akku lädt und die beiden anderen Stromquellen vor dem B2B lägen. Unter- und Überspannungen wären sowohl durch den B2B-Lader als auch durch den Philippi-Trennschalter TSA 260, den ich ebenfalls verwenden will abgefangen.
Für LiFePo-erfahrenen Rat zur den genannten Varianten -oder jeder besseren Lösung - wäre ich sehr dankbar.

Beste Grüße
Rüdiger

[SuperDuty]

Hallo Rüdiger,
Das könnte sicher funktionieren, wenn du die Akkus entsprechend dimensionierst. Ich kenne auch jemanden, der nur zu Hause über Netz und während seiner Fahrten mit einer Sterling LM seine Lithiums lädt.

Damit kannst du sicher einige Installationsarbeit sparen.
Der TSA 260 schaltet bei drohender Tiefentladung über ein SSR ab.
Das Laden der Akkus muss dann am TSA 260 vorbei möglich sein.
Aber die Ladung über die Sterling-LM muss bei vollen Akkus von diesen getrennt werden, damit diese bei langen Fahrten nicht überladen werden können.
Analoges gilt für die Solarladung, welche möglichst zwischen Solarmodul und Solarladeregler per SSR getrennt werden sollte.
Außerdem müsste das Netzladegerät bei vollen Akkus ebenfalls von diesen getrennt werden.
Zum GreenPower Regler kann ich leider nichts sagen. Die Firma berät sich aber gerne und gut.
Ansonsten funktionieren alle Laderegler (Votronic), Netzladegeräte, Wechselrichter (WAECO) usw. völlig problemlos bei mir. Wenn du also bereits gute Qualität verbaut hast, spar dein Geld, das ist ein Victron Phönix EasyPlus Ladegerät/Wechselrichter-Kombi-Gerät (mir) nicht wert.

[SuperDuty]

Die Welt ist nicht untergegangen, das Jahr neigt sich dem Ende zu. Unsere Anlage mit den Winston LYP400AHA-Zellen ist inzwischen 160 Tage störungsfrei in Betrieb.

Der Winter nördlich der Alpen ist allerdings schlecht für Solar. Ab Mitte/Ende Oktober deckt eine Solaranlage unseren Strombedarf nicht mehr ganz. Das macht jedoch nichts, wir stehen bei Freunden und haben reichlich Landstrom. Das reduziert gleichzeitig unseren Gasverbrauch.

Die aktuellen Werte unserer Anlage sehen wie folgt aus:
http://up.picr.de/12962037ho.jpg

Interessant ist die Betrachtung der 2 unterschiedlichen Photovoltaiksysteme auf unserem Fahrzeug.
- 5 Kyocera PV-Module (polykristallin, 36 Zellen, > 16 % Wirkungsgrad) mit zus. 450 W, ca. 25 A an Votronic 500 DUO Solarladeregler
- 2 cbe-PV-Module (32 monokristalline Siliziumzellen) mit zus. 240 W, ca. 16 A an cbe-Solarladeregler prs240

Die cbe-Module haben an Fläche und Nennleistung jeweils einen Anteil von 34,7 % der Gesamtanlage, liefern jedoch nur 30,38% vom gesamten Strom. Nun sind die im Vergleich stehenden Kyocera-Module ganz normale Photovoltaikmodule. Mit Hochleistungsmodulen würde der Unterschied noch viel deutlicher ausfallen. Es lohnt sich also durchaus, beim Kauf der Module auf Qualität und Leistung zu schauen.

PV_121230_Statistik
http://up.picr.de/12962287ex.jpg

[SuperDuty]

Boeing baut Lithium-Ionen-Akkus in ihren 787 "Dreamliner" ein, weil sie leichter und leistungsfähiger sind als die herkömmlichen Nickel-Cadmium-Batterien - klar. Hersteller der "Dreamliner"-Akkus ist das japanische Unternehmen GS Yuasa.
Deren Lithium-Ionen-Akkus neigen jedoch offenbar dazu, sich unter ungünstigen Umständen zu erhitzen. Schlimmstenfalls kommt es zu starker Rauchentwicklung oder sogar zu offenem Feuer an Bord. Die Fotos der Akkus schauen sehr schlimm aus.

Man fragt sich, warum hier noch solch eine Technik eingesetzt wird, denn es gibt auch Lithium-Ionen-Akkus, die nicht thermisch durchgehen. Außerdem können thermische Überlastungen durch entsprechende Elektronik vermieden werden. Wir hätten solche Dinger der Firma GS Yuasa jedenfalls niemals in unseren "Dreamliner" verbaut.

[schimi]

@Gerd
erst mal danke für deinen interessanten Beitrag.

Habe mich noch nicht mit dem Thema beschäftigt und versuche das mal nachzuvollziehen.

Verstehe ich das richtig, das ich z.b.eine 140 AH Gel durch 4 Stück Li-Ion Akkus ersetzen muß?

Ich habe mal ein paar Preise aus dem Netz gesucht, um das mal preislich für mich einzuordnen.


3 Stück GEL Batterie Exide 12V 140Ah ES1600 G140 a 410,- = 1230 Euro

12 Stück Winston WB-LYP160AHA Lithium, Li-Ion Akku, LiFeYPO4 3,2V/160Ah Batterie
a 220,- = 2640 Euro

alternativ:
3 Stück 400Ah Lithium-Akku LiFeYPO4 3.2V a 1238,- = 3714 Euro

Zuzüglich Umbau der Elektroanlage 680 Euro einmalig.

Habe ich das so richtig verstanden?

[SuperDuty]

@Gerd
erst mal danke für deinen interessanten Beitrag.
Habe mich noch nicht mit dem Thema beschäftigt und versuche das mal nachzuvollziehen.
Verstehe ich das richtig, das ich z.b.eine 140 AH Gel durch 4 Stück Li-Ion Akkus ersetzen muß?
Ich habe mal ein paar Preise aus dem Netz gesucht, um das mal preislich für mich einzuordnen.
3 Stück GEL Batterie Exide 12V 140Ah ES1600 G140 a 410,- = 1230 Euro

12 Stück Winston WB-LYP160AHA Lithium, Li-Ion Akku, LiFeYPO4 3,2V/160Ah Batterie
a 220,- = 2640 Euro
alternativ:
3 Stück 400Ah Lithium-Akku LiFeYPO4 3.2V a 1238,- = 3714 Euro

Zuzüglich Umbau der Elektroanlage 680 Euro einmalig.
Habe ich das so richtig verstanden?

Hallo schimi,
um 12 V zu bekommen, müssen jeweils 4 Lithium-Zellen in Reihe geschaltet werden, also z. B. 4 Stück a 400Ah.
Wenn 12V Spannung benötigt werden, würde ich von 8 oder gar 12 Zellen abraten. Das wird sehr schwierig und teuer mit Verkabelung und Balancing.
Die aktuellen Preise für die 400er LiFeYPO4 bei Faktor.de liegen nach meinen Informationen bei a 539,-€ = 2156,-€
Dazu kommt die ganz wichtige Elektrik, wobei es etwas davon abhängig ist, was bereits verbaut ist. Mit 500 bis 1000 € ist hier sicherlich zu rechnen, wenn man billige Relais nimmt, sonst wird es etwas teurer. Der ganze Kleinkram wie Batteriekabel usw. ist nicht zu unterschätzen.
680€ für Arbeitslohn dürften nicht ganz reichen, wobei die große Frage ist, ob sich überhaupt eine Werkstatt findet, welche so eine Umrüstung vornimmt. Am bestern selber machen - oder noch etwas warten, ein Bekannter mit viel Erfahrung möchte sich auf dem Gebiet selbständig machen.

Aber Lithium-Ionen-Akkus baut man nicht unbedingt aus Kostengründen ein. Sie armotisieren sich erst nach dem 3. oder 4. Austausch von qualitativ hochwertigen Blei-Akkus. Die eigentlichen Vorteile der Lithium-Zellen sind:
- hohe Gewichtsersparnis,
- weniger Platzbedarf
- keine Sorgen ob die 4 Jahre alten Blei-Akkus den nächsten Urlaub durchstehen oder irgendwo in Marokko gewechselt werden müssen.
- die Selbstentladung beträgt unter 2% pro Monat, gegenüber Blei-Akkumulatoren, die zwischen 2 und 10% pro Monat an Selbstentladung aufweisen.
- wer seine Akkus über Solar lädt, für den ist bestimmt der Ladewirkungsgrad von besonderer Bedeutung. Bei Lithium-Akkus liegt dieser um die 90%, bei Bleiakkumulatoren hingegen nur bei bescheidenen 60-70%
- 3x140 Ah aus Blei sind nicht ganz mit 400 Ah aus Lithium zu vergleichen. Werden beide Akkus schonend entladen, um die optimale Lebensdauer zu erreichen, dann bekommt man aus Lithium 25 bis 30 % mehr Wh.

[SuperDuty]

Warum Boeing im 787 "Dreamliner" die Lithium-Cobalt-Dioxid-Akkus vom japanischen Unternehmen GS Yuasa verbaut hat wird klar, wenn man weiß, dass Lithium-Eisenphosphat (also die Bauart die wir im WoMo verbaut haben) nur etwa zwei Drittel der Energiedichte eines Akkus mit Lithium-Cobalt-Dioxid besitzen. Aus dem Grund werden überall, wo es auf Gewichts- und Platzersparnis ankomme, Akkus mit Lithium-Cobalt-Dioxid oder anderen sogenannten Schichtoxiden eingesetzt, auch wenn sie feuergefährlich sind. Steigt die Temperatur über einen kritischen Punkt, etwa durch Überladung, kommt es in diesen Akkus zum unkontrollierten Ionenaustausch und zur Freisetzung reinen Sauerstoffs. Zusammen mit den organischen Stoffen im Elektrolyten ergibt sich eine brennbare Mischung.

[Kaufunger]

Ich habe einen kleinen Modellhubschrauber, der auch so einen Akku hat. Seit ich gesehen habe, dass für diese Akkus spezielle "Brandschutzbeutel" angeboten werden, bin ich schon etwas vorsichtiger geworden. Soll heißen kein unbeaufsichtigtes Laden mehr.

Gruß Rainer

[pamakihu]

um 12 V zu bekommen, müssen jeweils 4 Lithium-Zellen parallel geschaltet werden

Selbst wenn du 100 Zellen parallel schaltest, erhältst du immer noch die 3,2 Volt einer einzigen Zelle.

[SuperDuty]

um 12 V zu bekommen, müssen jeweils 4 Lithium-Zellen parallel geschaltet werden

Selbst wenn du 100 Zellen parallel schaltest, erhältst du immer noch die 3,2 Volt einer einzigen Zelle.

Danke, stimmt, da ist mir doch glatt ein Fehler unterlaufen, Reihenschaltung müsste es heißen.
Werde die entsprechende Textpassage im Beitrag korrigieren.