Batteriealterung - Kappazitätzverlust oder Effizienzverlußt?

  • Hallo,


    vielleicht hat hier jemand für ein System die Aufschlüsselung von geladener und entladener Energie im Akku über eine längere Zeit verglichen.


    Hintergrund: Am Wochenende haben wir diskutert das man ja PKW Batterien aus Elektrofahrzeugen in PV Anlagen weiterverwenden kann.


    Hier wäre ein Kapazitätsverlust IHMO egal, ob jetzt 80% oder 60% von 40kWh wäre mir egal. Weder Gewicht noch Platz ist ein Problem.

    Aber ein Effizienzverlußt wäre natürlich nicht egal, dh. wenn ich bei einem "neuen" Akku 10kWh lade und später 9kWh entnehme und dann aber bei einem "alten" nur mehr 6kWh raus bekomme wäre das SecondLive nicht Praktikabel. (Bei konstantem 10kWh laden)


    Leider haben wir auch nach längerer Suche im Netz keine Langzeitmessung gefunden.

    Hat jemand von euch so was zur Hand, bzw. kann das Abschätzen?



    Gruß & Dank

    Gonso

    5,5kWp Az-105° Ost & 7,5kWp Az75° West DN40° an 12.0 TL3 Kaco online seit Sep2013

  • Hi.

    Die Starter sind alle Parallel oder in reihe ?

    Bei Reihenschaltung sollten sie die gleiche Kapazität haben bzw den gleichen Gesundheitszustand.


    Du kannst so was messen, wen du so viel Akkus hast.

    Mit einen Automatik Ladegerät volladen, dazwischen ein Wattmeter, und dann mit Konstantstrom entladen.


    Es ist so das die Kapazität auch mit den Innenwiederstand in Verbindung steht.

    Bei 60% Restkapazität geht das auch immer schneller mit dem Defekt.


    Ja, der Wirkungsgrad wird schlechter.


    Bei so vielen verschiedenen Akkus kommt es auch vor das die eine schon in der Absorption/Hauptladung Voll ist, die andere aber noch nicht.

    Die Eine nimmt noch Ladung auf, die andere Produziert nur noch Wasserstoff.


    Das geht alles auf kosten des Wirkungsgrad.

    Insel mit Schütz Netzumschaltung über BMV702
    3,24kWp O/S, 1,44kW W/N, 0,54Wp S/W an MPPT

    ~1-2kWp Restleistung O 14x250W Hagelschadenmodule an PWM, 1,4kWp W/N Dünnschicht an MPPT

    10-12kWp die noch warten verbaut zu werden....
    PZS 48V 420Ah ~10jahre alt ~360Ah Restkapazität SD 1,21-1,25, 1400kWh runter

    ECTIVE SI 4kW Sinus Wechselrichter.

    6000kWh Jahresverbrauch, Boiler im Sommer.

  • @scauter, ich denke @gonsos Frage betrifft ausgediente Antriebsbatterien von BEV=Lixx

    Hab da mal diese ominöse Studie der Prager TU zu LiFePO in den Händen gehabt, da war auch der Ladewirkungsgrad

    nach xx Zyklen simuliert bzw. hochgerechnet. Morgen schaue ich mal wo ich die versteckt habe, finde sie auf

    die Schnelle nicht ...

    Also grade nix zur Hand, aber abschätzen geht immer :

    Der Ladewirkungsgrad wird mit zunehmendem Alter und nachlassender Kapazität schlechter:P

    lg,

    e-zepp

  • Hi.

    Ok, um Li geht es hier.


    Da ist es aber ähnlich.

    Der Innenwiederstand steigt an, und dadurch auch beim Laden mehr Verluste.

    Das sollte aber eigentlich bekannt sein wenn man mit Li spielt.


    Das ist eigentlich bei jeden Akku so, das der Innenwiederstand ansteigt.

    Ich kannte das schon als kleines Kind von Nihm Zellen, im Foto ging nichts mehr, im Gameboy war alles ok.



    Bei einer Insel finde ich das aber nicht schlimm.

    Im Winter ist es zwar etwas doof.

    Im Sommer hat man eh meist genug womit man nichts anfangen kann.

    Bei Überschußeinspeisung wird es jetzt auch nicht so viel ausmachen.


    Bei 60% Restkapazität oder Wirkungsgrad wäre aber auch der Li schon ziemlich am ende, und es wird nicht lange dauern bis zum Totalausfall.

    Insel mit Schütz Netzumschaltung über BMV702
    3,24kWp O/S, 1,44kW W/N, 0,54Wp S/W an MPPT

    ~1-2kWp Restleistung O 14x250W Hagelschadenmodule an PWM, 1,4kWp W/N Dünnschicht an MPPT

    10-12kWp die noch warten verbaut zu werden....
    PZS 48V 420Ah ~10jahre alt ~360Ah Restkapazität SD 1,21-1,25, 1400kWh runter

    ECTIVE SI 4kW Sinus Wechselrichter.

    6000kWh Jahresverbrauch, Boiler im Sommer.

  • scauter2008 : sorry hab mich missverständlich Ausgedrückt mir geht es nicht um Ladevarianten oder Strategien.


    e-zepp : Ich denke du hast es richtig interpretiert. Genau diese Abschätzung das mit nachlassender Kapazität

    auch der Wirkungsgrad bei laden und entladen sinken würde mich quantitativ interessieren.


    Die Zahlen von mir 60% usw. sind nur aus der Hüfte geschossen, ich hab wenig Erfahrung in dem Bereich.


    Wir sind drauf gekommen weil in unserer Straße jetzt 5 Elektroautos angeschafft wurden.

    Nach einigem hin und her über das Laden sind wir drauf gekommen das die Batterien alles individuelle Entwicklungen sind und

    keiner zum Auto einen Entsorgungshinweis für die Batterien erhalten hat. Also mal abgesehen davon das die nicht in den

    Hausmüll sollten.


    Bei zwei Herstellern wurde auf den Webseiten auf die Möglichkeit "second live PV Speicher" hingewiesen. Natürlich ohne nähere Angaben.

    Gerade aber das Bezweifle ich falls die Effizienz mit der Lebensdauer stark sinkt.

    Also wenn du da irgendwie Zahlen hast ob die Effizienz um 1-5% oder um 10-50% sinkt wäre toll.


    Es wird ja aktuell in jedem Fahrzeug bei jedem Hersteller in jeder Baureiche eine individuelle Lösung eingesetzt. Wie soll man da zu einer einfachen Lösung zur Wiederverwendung kommen.

    Dan muss man ja ggf. noch Entsorgungskosten im Hinterkopf haben, bzw. Transportkosten - Li in der Größenordnung ist ja praktisch immer Gefahrengutstransport.


    Ob sich das einer Antut, zu welchem Preis...


    Gruß

    5,5kWp Az-105° Ost & 7,5kWp Az75° West DN40° an 12.0 TL3 Kaco online seit Sep2013

  • Zitat

    Ok, um Li geht es hier.

    Da ist es aber ähnlich.

    Der Innenwiederstand steigt an, und dadurch auch beim Laden mehr Verluste.

    Quatsch...

    Die EV Li-Batterien verlieren ca. 20% pro 10 Jahre an Kapazität, der Wirkungsgrad bleibt beinahe gleich!

    Die EV (Electric Vehicle) Batterien sind dann für die Heim-PV Speicher auch noch weit überdimensioniert!!

    Sprich, sie könnten 200A liefern, werden aber um die 20-30A real in der Anlage liefern, was dem Wirkungsgrad seehr zugute kommt (die Verluste im Speicher sind "quadratisch", Ploss = I² * Ri )

    D.h., wenn die Li-Batterie im EV bereits ca. 90% hat, dann wird sie in der heim PV-Anlage 97% sicher bringen, unabhängig vom Alter!

    Eine andere Geschichte ist dann aber die sichere Behandlung, Cell-Balancing, BMS, Kommunikation und, und, und...

    Mit welchen Battery-Inverter willst Du denn so eine EV-Battery betreiben??? (ob 48V oder 400V egal....)

    Nenn mir doch bitte nur einen einzigen Inverter --> die gibt es nicht!

    Was einige hier im Forum mit EV Li-Zellen machen, ist bereits ENTWICKLUNG, mit entsprechenden Vorkenntnissen, Risiken und Eigenverantwortung.

    Sonst, ohne Ahnung --> Finger weg von EV Lithium Batterien!!

  • Wie schon geschrieben geht es nicht um ein reales Projekt, wenigstens noch nicht. Mir geht es eher um die Betrachtung was passiert mit den ganzen Batterien nach dem die in den Fahrzeugen nicht mehr verwendet werden.


    Bei Blei ist der Wertstoffkreislauf durch einen Quasi standard der Komponenten recht einfach. Bei LI gibt es unzählige kombinationen aus Inhaltsstoffen. Das und die unterschiedlichen Batteriearchitekturen (Cell-Balancing, BMS, Spannungen) macht eine Wiederverwendung in anderen Anwendungsfällen nicht leichter.

    Dh. Meine Grundannahme ist das es die Speicherlösungen von Daimler, Tesla usw. nicht wegen Wiederverwendung sondern Produktionsauslastung und Sortierung gibt.


    @Yoshi007 klar kleine Entlade bzw. Ladeströme sind gut. 10Jahre und 10% Kappazitätsverlust kene ich für reine Alterung wo ich den Elektrolyth als Ursache sehe. Dennoch sollte bei Nutzung egal ob Laden oder Entladen An/Kathode altern, das dürfte hauptsächlich Abhängig von Temperatur und Strom sein ggf. auch Spannung passieren. In Summe Ändert sich dann Ri wenigstens denke ich das und auch die unterschiedliche Alterung der Zellen und das dann Auftretende Ausgleichen dürfte der Effizienz nicht zuträglich sein.



    Für die sichere Behandlung gibt es IHMO nur eine Lösung, man nimmt das DC/DC Steuergerät aus dem jeweiligen Fahrzeug. Früher oder Später denke ich werden die Hersteller zur Rücknahme der Akkus verpflichtet. Diese haben dann ein Interesse an Weiterverwendung und auch die Kollegen aus der Zulieferbranche welche die Steuergeräte anpassen.


    Macht halt nur Sinn wenn die Effizienz nicht zu Stark abfällt.

    5,5kWp Az-105° Ost & 7,5kWp Az75° West DN40° an 12.0 TL3 Kaco online seit Sep2013

  • Hi gonso, ich kann ehrlich deine Sorgen um den Wirkungsgrad der Li-Io-Batterien nicht verstehen... Er ist (sehr) hoch, und bleibt mit der Alterung immer noch hoch genug! Und bitte schön hier ein paar Zahlen:

    Eine Li-EV-Batterie hat eine nominal Spannung von ca. 360VDC, und einen innen Widerstand Ri von ca. 150 mOhm, (0,15 Ohm). Daraus kannst Du den Wirkungsgrad der Batterie für unterschiedliche Ströme berechnen

    WG = Pout / Pin = (P - Ploss) / P = (U*I - I²*Ri) / U*I = (U - I*Ri) / U

    Bei 10A hat diese Batterie einen WG von 99,6%; bei 50A -> 98%; bei 100A -> 96%; bei 150A -> 94%; bei 200A -> 92%

    Nach 10 Jahre verliert die Batterie 20% an der Kapazität (kWh), dann nimm doch bitte an, dass der Innenwiderstand in dieser Zeit um 20% steigt! (extrem Fall verdoppelt sich...) Na und ??? Es hat kaum Auswirkungen auf den Wirkungsgrad!!

    Und, wenn der WG nach 20 Jahren bei 50A zurückgeht, von "neu"=98% auf "alt"=96%, - was stört Dich dabei??

    Durch die Anwendung der Batterie mit halbiertem Strom steigt sogar der (mittlere) Wirkungsgrad mit dem Alter!

    Die Verluste sind quadratisch zu Strom, kann ich nur wiederholen...


    Und, der Innen Widerstand bei Li- steigt nicht so dramatisch wie bei anderen Chemien (Blei, Ni etc)

    Die Batterie kann man in (sichere) Module zerlegen, mit ca. 50V...

    Die Module haben meistens eigene Elektronik mit Cell-Balancing und Kommunikation...

    Die Module können behandelt werden, wie jede andere Elektronik (in spezialisierten Betrieben)...

    Es gibt keine "DC/DC Steuergeräte" in EVs, es gibt das BMS (Battery Management System)...

    Die Li-Zellen und entsprechende Balancierung-Elektronik kannst du bereits bei EBAY kaufen

  • gonso93 : 2 Monate später --> lies mal bitte das hier:


    "Zellinnenwiderstand bei High Quality Automotive Grade NMC-Zellen ist grundsätzlich sehr niedrig. Er liegt im Bereich von 1 Milliohm für eine 50-Ah-Zelle und verdoppelt sich bis zum Lebensende. Also sehr überschaubar. Dies ist für andere Zellchemien ähnlich. Die einzige Ausnahme ist Lithium-Eisenphosphat. Aufgrund der geringeren Elektronenleitfähigkeit des Kathodenmaterials kommen solche Zellen deutlich schlechter weg.

    Die typische Verlustleistung unseres Batteriemoduls My-Reserve-Pack bei einer Nennleistung von 800 Watt fabrikneu ist 6 Watt, am Lebensende 12 Watt. Das bedeutet, der Wirkungsgrad des Batteriemoduls beträgt fabrikneu circa 99 Prozent am End of Life 98,5 Prozent. Beim Wirkungsgrad der Leistungselektronik sind kaum Veränderungen während der Lebensdauer auszumachen"


    Das bestätigt zu 100% meine Berechnungen..., das habe ich hier gefunden:

    https://www.pv-magazine.de/201…ehr-als-der-wirkungsgrad/


    Sehr viel interessante Stoff!

    Unbedingt lesen!

  • Hallo,


    danke für die Infos - werde ich am Wochenende mal durcharbeiten.

    Ich kann deinen Werten und Argumenten folgen.


    Einige miner Messungen (zugegeben rechlt Laienhaft) weisen in eine andere Richtung.

    Ich habe Zellen aus einem alten Notebookakku mit einer recht neuen Zelle aus einer Powerbank verglichen.

    Bei gleicher Ladeschaltung (die aus der Powerbank) konnte ich bei der neuen Zelle 74% dessen Entnehmen was geladen wurde bei der alten Zelle 66%. Wäre natürlich möglich das die Laptopzellen von jeher schlechter waren oder die Ladeschaltung nicht passt. Es waren aber beides 18650er, die alte ist ca 2 Jahre älter als die neue.

    Bei alten 6V Bleiakku aus einer Notbeleuchtung hab ich ähnliches Verhalten gesehen.

    Bessungen über Hantec USB Oszi mit Shunt in der Versorgung der Ladeschaltung.



    In der Zwischenzeit hab ich jetzt auch gefunden das sich die Batterieverordnung ändern

    wird und LI mit eingeschlossen werden. In einem Bereicht wurde davon gesprochen das die Li Akkus wohl komplett zerstört und dann Li usw gewonnen wird.



    Wenn aber deine Infos stimmen, und ich vertraue jetzt mal lieber deinen fachlichen Argumenten als meinen Messungen, dann wäre eine Wiederverwendung auf Zellebene viel besser.

    Auch bei dem Laptop Akku war es so das eine der 6 Zellen defekt war, die anderen konnte ich weiter nutzen.


    Als Empfehlung müsste es also gelten das man Akkus in Zukunft nach Möglichkeit aus standartisierten Zellen Aufbaut.

    Diese Sollten sich am Lebensende des Akkus wieder trennen lassen und nach dem aussortieren von defekten neu sortiert wieder in Akkus Verwendung finden.


    Das wäre dann auch die Strategie für das second Live von Autobatterien in Heimspeichern. Dh man würde nicht die Akkus sondern die Zellen verwenden.


    Nach den Dokumenten die ich gesehen hab ist in den Autos eine Ladeschaltung enthalten. Diese kontrolliert/steuert die Temperatur, limitiert die Energie welche in den Akku fließt als auch indirekt jene die aus dem Akku entnommen werden kann. Die Akkus hatten eine Steuerung über CAN und Standartd Diagnoseschnittstelle, alles 0815 Automotive welche sich mit 10€ CAN Adapter ansteuern lässt. Wobei ich Zugeben muss das wenigstens einer die Ansteuerung über eine Verschlüsselung abgesichert hat. Auch deshalb ist wohl ein Zerlegen und Zellen verwenden besser.


    Gruß

    5,5kWp Az-105° Ost & 7,5kWp Az75° West DN40° an 12.0 TL3 Kaco online seit Sep2013