Batterietyp - Schnellladen - mehrere Ladegeräte gleichzeitig

  • Hallo zusammen,


    für mich stellt sich die Frage, ob ich einen Bleiakku mit mehreren 2 oder 3 solar-Ladereglern und einem herkömmlichen Netzladegerät gleichzeitig parallel geschaltet laden kann? und was für eine Art von Akku das dann sein müsste (er sollte auch Schnellladung vertragen)?


    Wir haben ein selbtgebautes, 100-Personen großes Kulturschiff (siehe http://www.anarche.noblogs.org), für welches wir ein hybrides Stromversorgungssystem (Solar, Benzingenerator und Außenborderlichtmaschine) installieren wollen. Ein 400Ah-12v-Batterieblock soll das Herz der Anlage werden.


    Lade Inputs:
    - 4 Solarzellen haben wir geschenkt bekommen, sie stammen aus einer Solon-Testserie, wofür die Module teildemoliert wurden. Daher haben sie unterschiedliche Spannungen: 27v, 24v, und 2 mal 15v (alle um die 6,5A). Damit die Stärkeren Module ihre höhere Spannung nutzen können, dachten wir, es wäre sinnvoll diesn jeweils einen eigenen (mppt) laderegler zu geben.
    - die Lichtmaschine des Außenbordmotors liefert 14,5v 25A, dieser soll auch über einen Laderegler angeschlossen werden
    - Ein Benzingenerator soll dazugeschaltet werden können und nach Möglichkeit 50A oder 100A Ladestrom an die Batterie abgeben.


    Ist das ein Problem? Die Ladegeräte arbeiten ja unterschiedlich. Zumindest die Getakteten haben in meinen Vorstellungen Probleme bei den Messungen, wenn verschiedene Laderegler an der Batterie anliegen. Oder geht das doch?
    Außerdem hängen an der Batterie auch ständig Verbraucher wie eine Soundanlage und 230V-Verbraucher (über einen Wechselrichter) wie etwa eine 400W-Durchlaufkühler-Zapfanlage.


    Wir würden uns sehr sehr freuen, wenn jemand helfen kann.
    Danke schonmal im voraus.


    LG


    Tomte

  • Klar geht das, solange alle Ladegeräte für den verwendeten Batterietyp die richtige Ladekennlinie haben.


    Bei mir laden nötigenfalls die Lichtmaschine, 2 Solarladeregler und zwei Netzladegeräte gleichzeitig, während alle möglichen Verbraucher laufen.


    Für die 3 Gruppen von Solarmodulen würde ich auch 3 MPP-Regler nehmen und die zwei Module mit 15 V in Reihe schalten.


    Das alles geht mit Bleibatterien, entweder AGM oder Gel. Das ist dann letztlich eine Preisfrage.


    Eine preiswerte Ladung direkt mit 12V könnte man mit so einem Generator machen.

    Mobile Insel: PV 2kWp (mono), Solarregler 2xMPPsolar PCM5048 (MPPT), LiFePO4 1020Ah/25,6V, Lichtmaschine 4,2kW, Netzladegeräte 2xPhilippi AL30 24V, 2xKosun 6kW Sinus-WR 24V, Mastervolt Batteriemonitor BCM-III

  • egn,hm, ob drei MPPT-Laderegler für vier "teildemolierte" Module eine sinnvolle Investition ist ??
    Tomte, nettes Boot/Projekt :D Die Lima des AB hat schon einen Regler verbaut,
    da schließt man den Starter-Akku an und gut. Wenn ich Durchlaufkühler und Soundanlage höre würde ich
    mal über 24V-System nachdenken. Da gehen dann auch größere Standard-Module (60-Zeller >250Wp)
    ohne teure MPPT- Laderegler dran, unter Aufsicht und mit Grundlast auch ohne jegliche Laderegler!
    lg,
    Philip

  • Moin Tomte Gano und willkommen im Forum.


    Ich gehe mit e-zepp weitgehend kondom ähh konform. Man sollte immer sicherheitsrelevantes und spaßrelevantes trennen. Deshalb sollte die Lichtmaschine des AB sich nur um die Starterbatterie kümmern und sonst um nichts anderes. Es gäbe die Möglichkeit einen Battere-zu-Batterie-Laderegler einzusetzen; die haben den Vorteil, dass sie wirklich die Betriebssicherheit garantieren, haben aber den essenziellen Nachteil, dass sie aus dem Yachtbereich kommen und ganz grob gerechnet so teuer sind, wie der ganze Rest der Anlgage.


    Aktuell liegen die Preise für Module bei knapp über 70 Cent pro kWp für Endverbraucher. Was du durch die 'Schrottmodule' einsparst, müsstest du für die Elektronik ausgeben. Mache es lieber umgekehrt. Den Vorschlag von e-zepp sogar auf die Laderegler zu verzichten, weil man die Anlage unter Beobachtung halten kann, halte ich nicht für sehr gut. Wenn man einen Durchlaufkühler an Bord hat, dann wird das meist nichts mit dem 'unter Beobachtung halten'.


    Zunächst noch ein paar Fragen. Wie lange dauern eure Freibeuterfahrten so ungefähr? Habt ihr einen sicheren Hafen mit Stromanschluss? Geht ihr auch im Winter auf Fahrt ("Man fährt schwarz in der BVG" habe ich vor sehr vielen Jahren mal gelernt)?


    In Bezug auf die Batterie musst du dich jetzt erstmal etwas lang machen und dieses Wiki versuchen zu verstehen: http://wiki.polz.info/doku.php Dann muss man dir nicht mehr so viel darüber erzählen. Wenn eure Kaperfahrten meist Tagesfahrten sind und es für die Nacht eine Steckdose gibt, dann könnte eine reine Batterielösung deutlich günstiger für euch sein (ich vermute, ihr macht das aktuell so oder habt ihr nach der Fahrt immer den Generator an).


    Da ich mit den Piraten der Pastafaries sympatisiere gilt auch euch mein Eid des jederzeitigen Parley. Hoorey :!:

    Unser Kopf ist rund, damit das Denken die Richtung wechseln kann (Francis Picabia)

  • Danke für die schnellen Antworten und netten Worte ;)


    egn: Danke für den Tip, nach sowas habe ich vergeblich gesucht bisher. Aber die Ströme, die der Gleichstromgenerator liefert, sind doch enorm hoch (110A bei der 24V-Variante). Ertragen das die Blei-Säure, die AGM-Batterien bzw. die OPZS? Muss noch ein Laderegler zwischengeschaltet werden? Der Ladestrom des Generators wird mit 25A angegeben. So wie ich das verstanden habe ist eine konstante Ladespannung nicht für alle Batterietypen geeignet (ok ich muss tatsächlich diesen Beitrag über das Basiswissen über Batterien lesen)


    e-zepp und @jdhennin:
    - die module sind begehbar, nur solche können wir auf den oberdecks sinnvoll verbauen. diese begehbaren module sind super teuer soweit ich das versanden habe.
    - aufpassen auf die ladung ist tatsächlich nicht möglich, wir haben da ja kulturveranstaltungen drauf (lesungen, kino, konzerte usw) die uns komplett einnehmen. außerdem fehlt es manchen aus der crew an technikverständnis...
    - die fahrten gehn meistens 4 - 12 stunden. aber unser liegeplatz hat keinen stromanschluss leider. sonst wäre das problem leicht gelöst.
    - das ganze system auf 24v laufen lassen ist eine super idee! denn wir haben auch noch bugstrahlruder (24v, 7KW), welchem ich bisher eine koplett eigene batterie zugedacht hatte, die über ein b2b mit den 12v batterien verbunden werden sollte. das könnte man sich so komplett sparen. wir haben einige 12v led-fluter und positionslichter installiert, die könnten ja aber leicht über ein netzteil an die 24v batterie angeschlossen werden.
    - wenn wir so eine 24V Anlage nehmen und ich die beiden 15V-Module in Reihe schalte (Summe exakt 31,3V) dann passt das mehr oder minder für ein PWM-Laderegler, oder? Die beiden anderen anderen Module mit 24,2V und 27,8V, ist das nicht viel zu wenig Spannung um die 24V-Batterie laden zu könnten? Das sind ja schließlich die Werte bei 25° Zelltemperatur. Muss ich die also besser in Reihe Schalten und über ein MTTP mit dem Akku verbinden?
    - im Winter fahren wir nicht. Unsere Saison geht von März - Oktober.


    Zur Batterietypenwahl habe ich mir den Beitrag angeschaut. Ich brauche vor alle Schnelllade und -entladefähigkeit und hohe Zyklenverträglichkeit (und falls möglich einen günstigen Preis). Noch ein paar Fragen:
    - Die OPZS scheinen am besten geeignet zu sein. Sind sie genauso wie die PZS schnellladefähig?
    - AGM gehen auch oder? Welche Bauform ist da die richtige
    - normale zyklenfähige Bleisäure Batterien sind wohl nicht so gut schnellladefähig, oder?


    Danke vielmals wieder für eure Mühen...

  • Noch eine Frage zur Batteriewahl: Es gibt auf dem Markt einen Haufen (leider recht teurer) "Traktionsbatterien", die zyklenfest sind. Aber können diese auch Starterströme verkraften (für das Bustrahlruder mit 7KW Leistung braucht es ja hohe Anlaufströme)?

  • AGM-Batterien kann man problemlos mit Strömen bis C/3 laden. Man lässt den Generator auch nur so lange laufen wie nötig. Wenn es wirklich ständig einen hohen Verbrauch gibt dann stellt man die Spannung des Generators auf einen niedrigeren Wert, z.B. nur 14 V ein. Dann hält er den Ladezustand.


    Das Bugstrahlruder sollte auf jeden Fall eine eigene Batterie behalten, da dieses essentiell für das manövrieren ist. Normalerweise werden auf einem Schiff die Batterien für die verschiedenen Funktionen getrennt und dann über einen Ladestromverteiler/Trenndiode gemeinsam geladen. Alle Ladequellen werden an den Ladestromverteiler/Trenndiode angeschlossen.


    Wenn man die Batterien schneller voll bekommen möchte dann verwendet man Ladebooster/B2B-Ladegeräte. Dann gehen alle Ladequellen auf eine Batterie und von dieser aus werden dann die anderen Batterien über die Booster versorgt.


    OPZS kommen auf einem Schiff nicht in Frage. Das sind offene Batterien, die nur für den ortsfesten Betrieb geeignet sind. Wenn dann kommen nur verschlossene AGM/GEL-Batterien in Frage. Traktionsbatterien sind nur eine andere Bauart. Gerade diese sind für hohe Ströme gedacht. Allerdings sollten auch diese auf einem Schiff verschlossen sein.


    Wie oben geschrieben, sollten die Batterien für die Steuerung und für den Betrieb aller anderen Verbraucher getrennt sein. Für das 7 kW Bugstrahlruder braucht ihr eine riesige Batteriebank. Bei einer Entladung mit C/2 wären das mindestens 14 kWh. Oder ihr braucht Batterien die weit höhere Ströme vertragen wie z.B. die Optima YellowTop oder die Lifeline AGM. Die Vertragen auch Ströme von 2C. Allerdings hat das alles seinen Preis.


    Zum Schluss:
    Ich nehme an dass ihr euch über die rechtlichen Bedingungen hinsichtlich des Baues und Betriebs eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs zur Beförderung von Passagieren informiert habt. Wenn nicht, dann solltet ihr das schleunigst nachholen bevor ihr weiter Geld investiert, denn es gibt eine ganze Menge an sicherheitstechnischen Anforderungen zu erfüllen.

    Mobile Insel: PV 2kWp (mono), Solarregler 2xMPPsolar PCM5048 (MPPT), LiFePO4 1020Ah/25,6V, Lichtmaschine 4,2kW, Netzladegeräte 2xPhilippi AL30 24V, 2xKosun 6kW Sinus-WR 24V, Mastervolt Batteriemonitor BCM-III

  • AGM und Gel-Batterien sind wartungsfrei, denn man kommt an nichts heran, was man warten könnte; folglich nennt man sie auch verschlossen. AGMs sind ziemlich kompakt und extrem rüttelfest; werdet ihr kaum brauchen. Gel-Batterien kann man auch über Kopf betreiben, was ihr wohl auch eher selten benötigen werdet. Aus diesen Gründen sind diese Batterien auch teurer als Flüssigsäure-Batterien (das sind die mit einem Stopfen drauf; sie werden als 'geschlossen' bezeichnet).


    Geschlossene Batterien werden auf seegehenden Booten nicht mehr eingesetzt (verboten sind sie, soweit ich weiß aber nicht), denn die Schwefelsäure könnte mit dem Salz aus dem Seewasser reagieren und wenn man die dabei entstehenden Gase einatmet, macht man das nie wieder. Da ihr auf der Spree rumtuckert besteht diese Gefahr also nicht.


    Die Idee mehrere Batterien per Dioden miteinander zu koppeln (die Dioden sorgen dafür, dass die Batterien sich nicht gegenseitig laden/entladen können) finde ich nicht so gut, denn dann bekommt man die Batterien mit einem 'normalen' Ladegerät nicht richtig voll (Thema Sulfatierung im Batterie-Wiki).


    Normalerweise nimmt man für PWM-Regler 18V-Module für 12-Volt-Batterien und 36V-Module für 24V-Batterien. Der Grund liegt darin, dass man die Batterien sonst je nach Wetterlage nicht voll bekommt. Du hast geschrieben, dass die Module alle ungefähr 6,5 Ampere liefern. Wenn man je zwei Module in Reihe schaltet, kommt man auf eine technisch bessere Lösung. 27V + 15V = 42V und 24V + 15V = 39V; der Wirkungsgrad ist dann etwas geringer, als es mit einer optimalen Panelauswahl möglich wäre, aber den preislichen Unterschied holt man nie wieder raus. Der Spannungsunterschied zwischen den beiden Strängen ist hinreichend klein, weshalb man die beiden Stränge auch parallel schalten kann. Da die PV lediglich 13A * 24V = 312 Watt bringt, kommt man sogar mit einem einzigen PWM-Regler aus. Man könnte etwa einen Steca PR3030 nehmen, der rund 100 Euronen kostet.


    Die 300 Watt bekommt man nur bei bester Einstrahlung und wenn nicht Leute oder das Geländer die Panele verschatten. Du kannst dir hier http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php mal ausrechnen lassen, was die Panele so im Sommer an Ertrag bringen könnten. Ihr werdet den Notstromer also immer noch des öfteren einsetzen müssen.


    Das Bugstrahlruder ist ja ein heftiges Teil mit fast 300 Ampere Betriebsstrom. Wenn man da eine Batterie hinstellt, die so einen Strom liefern kann, dann müsste die 300 Ah haben (das hat nur mit der Begrenzung des Stroms zu tun und nicht mit der Betriebsdauer); einer Bleibatterie sollte man aber nur einen Strom von maximal I3 abverlangen, folglich muss man sich da 900 Ah installieren. Normalerweise würde ich zu der gleichen Meinung wie egn tendieren, aber ihr würdet dann eine riesige Batterie für das BSR brauchen und noch mal eine große Batterie für den Unterhaltungsbetrieb. Deshalb würde ich die beiden Batterien zusammenfassen und einen Spannungswächter an der Batterie anschließen. Das BSR hängt direkt an der Batterie und wenn die Spannung absackt, dann wird die Unterhaltung und der Bierkühler eben per Relais abgeschaltet.

    Unser Kopf ist rund, damit das Denken die Richtung wechseln kann (Francis Picabia)

  • Zur Modulverschaltung:


    Die genauen Modulwerte sind:
    M1 27,8V/6,4A
    M2 24,2V/6,2A
    M3 15,8V/6,6A
    M4 15,3V/6,5A
    Dann schalte ich M1 mit M4 in Reihe und M2 mit M3 und erhalte so:
    M1-M4 43,1V 6,4A
    M2-M3 40,0V 6,2A
    und wenn ich die Parallel an den PWM Laderegler hänge erhält dieser, (soweit ich das verstanden haben):
    40,0V 12,6A
    Ich verstehe nicht, wie das für die Batterien klar gehen soll. Ich dachte, die verkraften Ladespannungen von etwa 28V der PWM regelt doch nicht runter?


    Wie wäre es, einfach alle Module in Reihe zu schalten (das ergäbe dann, falls ich es richtig verstanden habe, 83,1V und 6,2A) und diesen an einen MPPT Regler dranzuhängen? Wandelt er die hohe Spannung in höhere Ströme um?


    Zu den Batterien:


    Zu den Batterien werde ich Montag mal ein paar Händler anrufen und mir passende Angebote holen. 900Ah bei 24V können wir uns niemals leisten. Da müssen hochstromfähigere Batterien ran. Bisher hatten wir das Bustrahlruder an 24V 80Ah Bleisäure Akkus dran, die erstaunlicherweise 2 Saisons durchgehalten haben, bis sie einmal wegen einem Fehler tiefenentladen wurde. Jemand hat etwas auf den Schalter fürs Bugstrahlruder gelegt, wodurch dieses nicht mehr aus ging. Das haben wir jetzt aber umgebaut.
    Ist es bei Zyklentypen tatsächlich (fast) egal, ob sie gleich im Anschluss der Entladung wieder geladen werden oder erst bwpw. eine Woche später?


    24V Gleichstromgenerator vs. bestehender Wechselstromgenerator mit 24v Ladegerät:


    Es gab ja die Idee, diesen von egn vorgeschlagenen 3000W-Gleichstromgenerator zu verwenden, um die Batterien aufzuladen, falls die Sonne nicht ausreicht (was immer der Fall sein wird, wenn das Schiff in kürzeren Abständen ausläuft; komm öfters vor). Diese Generatoren sind aber billig-Importe aus China und kosten dennoch 800€. Da können wir auch unseren leisen, sparsamen und zuverlässigen 2000W 230V-Generator von Zipper nehmen und diesen durch ein 24V-Ladegerät mit 80A mit den Batterien verbinden (leider gibts da natürlich mehr Umwandlungsverluste als bei einem Gleichstromgenerator). Nun die Frage: Es gibt auf dem Markt sehr viele E-Stapler-Ladegeräte, die aber wahrscheinlich alle eine Konstante Ladespannung liefern, also nicht geregelt sind. Ist das mit den AGM oder GEL-Batterien Vereinbar?


    Blei-Säure Batterien für das Bugstrahlruder?


    So wie ich das verstanden habe, sind (geschlossene) Blei-Säure Batterien sehr hochstromfähig, müssen aber immer direkt nach Verwendung wieder geladen werden?? Dann könnten wir doch eine von der Versorger-Batterie getrennte 24V 200Ah Blei-Säure Batterie für das Bugstrahlruder installieren, welches durch einen B2B Ladewandler mit dem Strom aus der Lichtmaschine des Außenborders geladen wird. Das Bugstrahlruder wird immer nur verwendet, wenn auch der Außenborder an ist. Dieser Liefert 12V 24A. Das reicht eigentlich völlig aus, denn das Bugstrahlruder wird immer nur ganz kurz betätigt, maximal 10 Sekunden in 2 Stunden.


    @ egn: Das Boot hat ein technisches Gutachten und ist zugelassen. Ersteres ist bei Sportboot-Eigenbauten nicht einmal notwendig. Wir machen keine Personenbeförderung gegen Entgeld. Wir sind ein gemeinnütziger Verein der Spenden nimmt, wenn Leute an Board sind.


  • Natürlich kannst Du in dieser Konfiguration mit einem PWM-Laderegler laden. Wenn dieser die Module mit der Batterie verbindet wird die Spannung der Module auf die aktuelle Batteriespannung herunter gezogen. Je nach Ladezustand zwischen 24-28,8V. Damit verliert man im Sommer 10-20 % etwa 10-30 % Solarleistung.


    Ich empfehle weiterhin einen MPP-Regler zu verwenden. Der Victron 75/15 passt perfekt.


    Zitat


    Wie wäre es, einfach alle Module in Reihe zu schalten (das ergäbe dann, falls ich es richtig verstanden habe, 83,1V und 6,2A) und diesen an einen MPPT Regler dranzuhängen? Wandelt er die hohe Spannung in höhere Ströme um?


    Es macht wenig Sinn eine weit höhere Spannung zu verwenden, außer die Module werden im Betrieb teilweise verschattet, z.B. durch Masten und andere Aufbauten. Eine höhere Differnz zwischen Modull MPP und Batteriespannung verursacht höhere Wandlungsverluste.


    Dass die Batterie bisher gereicht hat bedeutet dass ihr das Bugstrahlruder nur selten benutzt habt, und es mit dieser Batterie aber wohl nicht die volle Leistung gebracht hat. 7 kW von einer Batterie mit etwa 2 kWh Speicherkapazität ist wie ein Kurzschluss. Das ist schlimmer als das Anlassen eines LKW-Motors bei gleicher Kapazität. Wenn das Bugstrahlruder immer nur wenige Sekunden betätigt wird dann wird es eben eine zeitlang funktionieren. Normale Startbatterien sind da dann auch die günstigste Lösung und man muss sie dann halt alle paar Jahre austauschen. Eine Alternative wäre eventuell noch die von mir erwähnten Optimas. Die haben eine wesentlich höhere Lebensdauer bei gleicher Belastung da sie für Hochstrom gebaut sind.


    Zitat


    Ist es bei Zyklentypen tatsächlich (fast) egal, ob sie gleich im Anschluss der Entladung wieder geladen werden oder erst bwpw. eine Woche später?


    Entladene Bleibatterien sollten schnellstmöglich wieder aufgeladen werden da sie sonst im laufe der Zeit sulfatieren und an Kapazität verlieren.


    Zitat


    Es gab ja die Idee, diesen von egn vorgeschlagenen 3000W-Gleichstromgenerator zu verwenden, um die Batterien aufzuladen, falls die Sonne nicht ausreicht (was immer der Fall sein wird, wenn das Schiff in kürzeren Abständen ausläuft; komm öfters vor). Diese Generatoren sind aber billig-Importe aus China und kosten dennoch 800€. Da können wir auch unseren leisen, sparsamen und zuverlässigen 2000W 230V-Generator von Zipper nehmen und diesen durch ein 24V-Ladegerät mit 80A mit den Batterien verbinden (leider gibts da natürlich mehr Umwandlungsverluste als bei einem Gleichstromgenerator).


    Der Vorteil des Gleichstromgenerators ist halt dass er sich bei niedriger Batteriespannung automatisch einschaltet und bei ausreichender Ladung wieder abschaltet. Man braucht sich nicht darum kümmern. Hinzu kommt dass er effektiv die doppelte Ladeleistung gegenüber der Zipper/Ladegerätlösung hat. Und ein 24 V Ladegerät mit 50 A bekommt man auch nicht geschenkt. Man muss auch darauf achten, dass das Ladegerät nicht zu stark ist, da die Generatoren bei höheren Temperaturen weniger Leistung liefern können.


    Beim 230V Generator lohnt sich nur wenn man damit auch 230 V Geräte direkt versorgen möchte.


    Zitat


    Nun die Frage: Es gibt auf dem Markt sehr viele E-Stapler-Ladegeräte, die aber wahrscheinlich alle eine Konstante Ladespannung liefern, also nicht geregelt sind. Ist das mit den AGM oder GEL-Batterien Vereinbar?


    Für AGM/Gel Batterien braucht man Ladegeräte mit Temperatursensor da sie sonst im Sommer spätestens ab 30° C überladen werden und zu Gasen anfangen.


    Zum Laden der Bugstrahlruderbatterie reicht wohl der Außenborder aus. Von 12V auf 24V kommt man mit dem Ladewandler.

    Mobile Insel: PV 2kWp (mono), Solarregler 2xMPPsolar PCM5048 (MPPT), LiFePO4 1020Ah/25,6V, Lichtmaschine 4,2kW, Netzladegeräte 2xPhilippi AL30 24V, 2xKosun 6kW Sinus-WR 24V, Mastervolt Batteriemonitor BCM-III