Batteriespeicher Tips zu Aufstellung und Dimensionierung, Langzeitbetrachtung Effizienz und Alterung

Das Netz ist voll von irgendwelchen hypothetischen Autarkiegradrechnern und wilden Versprechungen in Bezug auf Batteriespeicher. Was allerdings sehr dünn gesät ist sind belastbare Fakten.

Mit diesem Artikel will ich meine bisher gesammelten Erfahrungen mit meiner Anlage (Kostal Plenticore 10, 9.4KwP & BYD HV 6.4) in Bezug auf den Batteriespeicher dokumentieren. Zudem geht es mir um Tips falls man sich einen Speicher zulegt, was man als Betreiber tun kann, damit sich die Zellen "wohl" fühlen.

Die meisten Hersteller geben ja 10 Jahre "Garantie". In der Regel darauf, dass der Speicher noch eine Kapazität von 80% aufweist oder seine minimale Energiedurchsatzmenge erreicht hat. Leider gibt es hierzu so gut wie keine Langzeitstudien. Der interessanteste Artikel zu Alterungseffekten den ich gefunden habe ist hier https://iopscience.iop.org/art…1149/1945-7111/abae37/pdf

Daraus geht hervor, dass die Bandbreite für das erreichen der 80% zwischen circa 3000 und 9000 Zyklen variiert (Haupttreiber sind Temperatur und Lade/Entladegeschwindigkeit).


Was kann man daraus ableiten:

Tips:

1) Keep Cool

Der Speicher sollte in einem kühlen Raum aufgestellt werden. Allerdings definitiv frostfrei. Die meisten Studien gehen von 25 Grad Temperatur aus. Bei mir steht der Speicher im Heizungsraum (ok jetzt denken viele - der widerspricht sich selber...). Aus der Graphik sieht man die durchschnittliche maximale Zelltemperatur meines Speichers. Ist also schön zu erkennen, dass ich da am unteren Ende der Fahnenstange operiere.

Warum ist das wichtig ? Der Alterungsprozess ist eine direkte Funktion der Umgebungstemperatur. Bei nem LIFEPO Speicher ist aus Sicht der Alterung wohl das Optimum bei um die 15 Grad. Quelle siehe oben.


2)Lade/Entladegeschwindigket

Hier hat man eigentlich weniger Gestaltungsmöglichkeit da dies in der Regel vom WR Hersteller / dem BMS vorgegeben ist. Bei BYD wohl 0.5C. Allerdings gibt es doch noch ein paar Optionen - siehe weiter unten.


3)SOC

Im Gegensatz zu den Bleibatterien zeigen LIFEPOs keinen Memory Effekt. ganz im Gegenteil - wenn man die einmotten will wird ein SOC zwischen 40-50% empfohlen (und kein Vollballern auf 100%). Das sollte man im Winter in Betracht ziehen, wenn man vorhersehen kann, dass man Dach auf dem Schnee hat etc...



3) Worauf will ich optimieren ?

Um es gleich vorweg zu sagen - wenn man größere Verbraucher wie z.B. ne Wärmepumpe hat sollte man nicht daran denken mit dem Speicher viel zu erreichen. Keine Einstrahlung - keine Energie - Speicher leer. Hier die Graphik unten wo man (leider) schön sieht, dass der Netzbezug ne Parabel ist die genau gespiegelt zu der der PV Energie läuft.

Wenn ich aber z.B. den Speicher als Puffer verstehe, den ich effizient be-bzw. entladen will, sollte ich mir Gedanken darüber machen, wie groß der Speicher sein soll.

Will ich damit für die Nacht über die Runden kommen ? - Was ist mein durchschnittlicher Nachtverbrauch? Dazu gibt es nen ziemlich länglichen Thread im Forum. Da ist alles dabei von 100W bis zu 2KW

Ich komme bei mir - obwohl circa 200W Durchschnittsverbrauch aus dem Hausstrom trotzdem nur auf 48% Autarkie (Wäpu schlägt zu).

Will ich z.B. in Deutschland unsere wunderbare 70% Regel zu "optimieren" nehme ich mal ne 10KwP Anlage an. Bei ner Südanlage kommen ja öfter mal die 100% wirklich an. Dann habe ich also vereinfacht 3KW, die ich in den Speicher schieben will. Wenn ich mir dann anschaue, dass in der Regel maximal mit 0.5C ge- bzw. entladen wird (ist über das BMS so geregelt), ist es klar, dass ein Speicher von circa 6KwH schon ausreicht um diese Spitzen bei dieser Anlagengröße einzufangen.


Wie gestaltet sich der Be-Entladevorgang aus Sicht des Speichers.

Ich nehme mal drei sehr unterschiedliche Tage. Einerseits einen optimalen Tag (Frühsommer wolkenlos, relativ kühl ... Energie gefühlt ohne Ende. Der Andere - saure Gurkenzeit - der letzte Übergangsphase

Optimaler Tag:

Die "intelligente" Batteriesteurung von Kostal hat aus der Historie erkannt, dass wohl genügend Energie da sein wird. Also startet der Ladevorgang am späten Vormittag mit einer Rampenfunktion zwischen 0.1C und 0.3C. Wir fahren auch schon über die 70%. Da versucht der WR kontinuierlich die Balance zu finden zwischen der Rampenfunktion und der 70% Regelung. Kurz bevor der Speicher komplett voll ist wird dann die Leistung auf 0.1C gedrosselt. Dumm nur, dass wir aber gerade erst am Peak der Parabel angekomen sind. Aus Sicht des Speichers ein "normaler Arbeitstag" (Grün Powergen Gelb Batterie Charge / Discharge):

Saure Gurkenzeit:

Wo nichts ist kann nix werden...

Der Speicher kommt aus der Nacht nahezu leer (7%SOC). Es ist und bleibt ein mieser Tag wo der SOC gerade mal auf 11% gepushed wird. Aus Sicht des Speichers ein "ok" Tag. Einerseits wenig Belastung. Andererseits dann doch ziemlich nah am MinSOC.


Übergangsphase:

Wir fahren zur Mittagszeit schon Mitte Januar in die Abregelung. Der Speicher wird zu dieser Zeit mit vollen 0.5C geladen. Durch die Minusgrade und die Taktung der Wäpu pendelt der Speicher um die 90% um dann schon vor 22:00 bei 10% SOC zu landen. Ein "Stresstag"

Worauf will ich hinaus ? Die Belastung des Speichers variiert signifkant. Bleibt aber immer unter den 0.5C. Allerdings operieren wir oft an den Min/Max SOCs des Speichers. Deswegen erachte ich es als spannend, wie sich die Speicher über eine längere Laufzeit entwickeln.


Faktenlage nach circa 2.5 Jahren Betrieb

Zyklenzahl:526 Zyklen. Also aus Sicht der Studien, die für nen Lifepo von zwischen 3000 bis 10000 Zyklen ausgehen komplett unkritisch.

Für mein Speichersystem sagt BYD aber entweder 80% nach 10 Jahren oder 14.6 MwH minimale Energiedurchsatzmenge.

Wo stehen wir:

4020KwH rein - 3367 raus. Ich gehe mal davon aus, dass der Output des Speichers zählt. Dann komme ich also auf circa 10.8 Jahre bis ich diese Grenze erreiche und gehe also davon aus, dass ich im Sinne der Garantie quasi ein Durchschnittskunde bin . Allerdings finde ich es schon interessant, dass meine Effizienz (ich schaue da nur aus Sicht des BYD - was steck ich rein - was krieg ich raus... von 90% auf jetzt 84% gesunken bin.


Aus der Sicht der 80% Entladekapazität stehe ich jetzt bei 88% (wobei ich 5% MinSOC dort nicht mit eingerechnet habe).


Optimierungen & Ausblick

Kostal zeigt zwar jetzt im Webportal wunderschön das Wetter für den Standort meiner Anlage. Mir wäre aber viel lieber, wenn bei der Ladestrategie der Batterie diese Wetterinformation mit einfließen würde... tut sie aber nicht.

Ich denke man könnte einen gleichmäßigeren Ladevorgang mit ein bischen Zureden noch Einiges erreichen. Also z.B. statt einer Rampenfunktion mit "Gezittere" etwas Kontinuierlicheres.

Auch könnte man das Verbrauchsprofil mit einer Wettervorhersage über mehrere Tage verbinden und z.B. den Speicher nicht stupide jedem Tag auf Anschlag vollstopfen.

Ich hoffe da waren ein paar Anregungen mit dabei für diejenigen, die schon einen Speicher haben - oder sich mit dem Gedanken tragen ;-)

Was meint Ihr ?

Kommentare 3

  • Hi kruki,


    danke. Du hast Dir viel Mühe gemacht und die Folgen des unzureichend optimierten Ladens mit konventionellen Ladereglern endlich mal gut und mit Messwerten belegt dargestellt.


    Bei Deinen Empfehlungen vermisse ich zumindest den Hinweis auf meine Empfehlung, Bleiakkus möglichst einmal die Woche wirklich voll zu laden. Also bis der Ladungserhaltungsstrom bei nur schwachem Gasen erreicht ist. Siehe meine Ausfführungen dazu unter "Lang lebe der Bleiakku". Das können die Laderegler (noch) nicht. Das ist auch nicht immer möglich, aber wenigstens möglichst häufig anzustreben.


    Es gibt noch weitere Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer, aber die sind mit etwas mehr Aufwand verbunden, für den Laien nicht ohne Weiteres durchzuführen und setzen neue, unbefüllte Akkus voraus. Mehr dazu ein andermal.


    Freundliche Grüße

    pvx

    • Fairer Punkt

      da ich nur nen LIFEPO habe, tu ich mir schwer für Bleiakkus viel Erfahrung beizutragen. Hast Du vielleicht nen Link, den wir aufnehmen könnten ?

    • Hier:

      Lang lebe der Bleiakku. Aber wie?


      Auswertung der hier im Forum veröffentlichten Berichte über Bleiakkus, die sehr lange (>10 Jahre) in Betrieb waren bzw. noch sind. Unter Verwendung des Hintergrundwissens eines Chemikers. :)

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