64s diy lifepo an Fronius 10.0 gen24 plus

PV-Anlage Stell dein Batterie/Powerwall/PV Projekt vor
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Liebe DIY-Akku-Community,

ich möchte euch gerne an meinem DIY-Akku-Projekt mit etwa 200V (64s) teilhaben lassen und freue mich über eure Unterstützung und Anregungen.

Aktuell verfüge ich über eine Photovoltaikanlage mit 22 kWp, verteilt auf zwei Wechselrichter: einen Fronius Symo Advanced mit 10 kWp und einen Solaredge mit 5 kWp. Da wir nur noch rund 4-6 Cent pro kWh für die Einspeisung erhalten, aber etwa 25 Cent pro kWh für den Bezug zahlen, plane ich die Installation eines Speichers, um unsere Energiekosten zu optimieren.

Unsere Heizung wird durch eine Hackschnitzelanlage betrieben und benötigt nur wenig Strom. Zudem besitzen wir ein Elektroauto, das wir mit dem Fronius Wattpilot hauptsächlich mit Sonnenstrom laden. Unser jährlicher Stromverbrauch beläuft sich auf etwa 3000 kWh, wovon die PV-Anlage bereits über 1500 kWh abdeckt. Damit sich ein Speicher wirtschaftlich lohnt, sollte dieser nicht mehr als 4000€ kosten.

Allerdings stehe ich vor der Herausforderung, dass die Netz-Niederösterreich mich als leistungsmessenden Kunden einstufen würde, wenn ich einen weiteren Wechselrichter hinzufüge. Ansonsten hätte ich einfach einen Victron Multiplus II 5000 GX eingesetzt. Da ich jedoch bereits ein gut funktionierendes Fronius-Ökosystem (Wechselrichter, 2x Fronius Smart Meter, Wattpilot) betreibe, beabsichtige ich, den Fronius Symo Advanced 10 kWp durch einen Fronius Gen24 Plus 10 kWp zu ersetzen.

Ich habe Ende Juni 69 EVE 100Ah LiFePO4-Akkus von Gobelpower bestellt und überraschenderweise sind sie bereits letzte Woche ohne Transportschäden angekommen – alle Zellen haben eine Spannung von 3,24V. Auch der Fronius Gen24 Plus Wechselrichter liegt mehr oder weniger bereits bei mir bereit, und drei Spanngehäuse aus Multiplexplatten habe ich ebenfalls schon gebaut.

Nun zu meiner eigentlichen Frage: Die Akkuintegration soll mit dem Battery Emulator von dalathegreat erfolgen. Dafür benötige ich eine Kommunikation mit dem Liligo ESP32 (inkl. CAN- und RS485-Module) und dem BMS. Daher suche ich nach einer BMS-Lösung für 64s LiFePO4, die folgende Funktionen unterstützt: Einzelspannungsüberwachung, State of Charge (SOC), Über- und Unterspannungsschutz, Überstromschutz sowie Datenausgabe über CAN-Bus, RS485, UART oder Bluetooth.

Meine erste Idee war, ein JK-BMS 24s (B2A24S15P) mit 2A aktivem Balancing und RS485 zu verwenden. Die restlichen Zellen hätte ich dann mit zwei weiteren 2A 24s-Balancern von JK-BMS „gestackt“ ( Link entfernt ). Die Abschaltung bei Unter- oder Überspannung einzelner Zellen hätte ich manuell vorgenommen und die Daten über RS485 (BMS) und Bluetooth (Balancer) mit einem oder mehreren Liligo ESP32 ausgelesen. Für die Abschaltung hätte ich ein Gleichstrom-SSR oder Relais verwendet, da der Wechselrichter ohnehin nicht mehr als 22A liefern kann.

Das Problem dabei: Die integrierten FETs des BMS sind auf 100V begrenzt. Auch wenn ich mehrere BMS in Reihe schalte, bleibt dieses Problem bestehen, weshalb ich ein separates Relais oder SSR einsetzen müsste. Den SOC müsste ich hochrechnen (von 24s auf 64s).

Ein alternativer Plan wäre der Kauf eines teureren, hochvolt-fähigen BMS, wie beispielsweise das OrionBMS oder Batrium BMS. Hat jemand von euch praktische Erfahrungen oder Empfehlungen für ein BMS, das meinen Anforderungen entspricht? Idealerweise sollte es nicht mehr als 500€ kosten, um das Budget im Rahmen zu halten (2150€ für die Zellen, 100€ für das Gehäuse, 500€ für das BMS, 2500€ für den Fronius Gen24 Plus und 250€ für sonstige Kosten wie Kabel etc.).

Vielen Dank und liebe Grüße,

Ben

PS: Leider kann ich noch keine Bilder einfügen?

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Links, Programmcode, PN und Anhänge sowie der Zugang zum eigenen Profil sind wegen Spamabwehr für die ersten 3 Posts nicht freigeschaltet.

Lesenswert:

https://www.akkudoktor.net/forum/postid/206307/

Links und Code werden aus dem Beitrag automatisch entfernt, dabei gibt es gelegentlich ganz korrupte Fäden, deren Herstellung uns viel Arbeit macht und nicht ohne Verluste abgeht.

Also bitte erst drei Posts!

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Das DIY-BMS von Stuart Pittaway erfüllt theoretisch deine Anforderungen (den Shunt müsste man leicht modifizieren). Die Kosten bei der Größe sind aber auch plus-minus 500€

Ich gehe davon aus, dass du programmieren kannst. Denn egal welches BMS du verwendest, es ist nicht out-of-the-box kompatibel mit dalathegreat's battery emulator.

Sprich, das CAN-Protokoll auf Batterieseite müsstest du selbst implementieren.

Wenn du aber eh programmierst, könntest du auch die DIY-BMS Software anpassen, denn da ist ein CAN-chip drauf mit welchem man vielleicht sogar den Wechselrichter direkt ansprechen könnte (zurzeit sind nur Victron und Pylontech Protokolle integriert).

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Ja genau, ich bin Programmierer und hab auch Elektriker gelernt.

Das DIY BMS schaut nach sehr großem Verkabelungsaufwand aus, da ich bei jeder Zelle eine Platine einbauen muss und die müssen dann noch kommunizieren. Das ist bei 64s schon etwas viel. Da wäre das JKBMS mit den Balancern weniger arbeit und ich habe auch aktives Balancing.

Mir gehts auch darum, ob ich eh nix vergessen habe, also vom Thema Lade-Entladestrom-Begrenzung. Das sollte ja alles der Wechselrichter machen oder?

Ich brauch ihm eig. nur sagen, dass alles OK ist und er lädt und entlädt bis ich ihm sage, stopp. Für die Visualisierung und eventuelle Lade-/Entlade-Optimierungen (Strom günstig, also lade jetzt,...) benötigt er dann auch noch den SOC. Vergesse ich was?

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Wenn du Elektriker bist: Du möchtest eine Hochvolt Batterie bauen. Hochvolt ist alles, was Spannungen über etwa 60 Volt führen kann. Deshalb hören die Multiplus auch bei 16s oder etwa 56 Volt auf. Die Multiplus sind über den Ringkerntrafo galvanisch getrennt. Der Gen24 ist ein trafoloser WR welcher mit einer Ferritdrossel ohne galvanische Trennung in einer Buck Topologie arbeitet. Das spart Kosten am WR, aber das Netz ist galvanisch gegenüber der Batterie nicht getrennt. Die am WR gesparten Kosten müssen dafür also für die Isolation der Batterie verwendet werden.

Dazu kommt, daß "normal" übliche Elektronikbauteile auch nicht viel mehr als 60V abkönnen. Du hast bei 64s aber einen Potentialunterschied von über 200 Volt. Diese Spannung liegt jetzt an den Eingängen deiner BMS Elektronik an. Um diese zu verarbeiten, müssen sie entsprechend galavanisch getrennt und auf kleinere Pegel gewandelt werden. Eben aus diesem Grund macht man bei Hochvoltbatterien eine eigene kleine Platine auf jede Zelle oder wenigstens einer kleinen Gruppe von Zellen. Das macht etwa auch Tesla bei seinen Fahrzeugbatterien so. Auf der Platine ist dann ein (kleiner) uC mit ordentlich isolierter Kommunikationsschnittstelle die auch 400 oder 800Volt abkann. Dieser meist proprietäre Kommunikationsbus führt dann zu einem übergeordneten BMS welches die einzelnen uC an den Zellen koordiniert. Du wirst da über Begriffe wie L-Line und C-Line stolpern. Ohne Balancer wirst du bei LiFePo Reihenschaltung nicht auskommen. Wenn es dumm läuft, muß der Balancer jetzt Energie von einer Zelle am oberen Ende des Potentials entnehmen und in eine andere Zelle am unteren Ende des Potentials hineinschieben. Da sehe ich momentan nicht, daß dies eines der existierenden JK, Dali & Co in irgend einer Weise machen kann.

Aber trotzdem gut daß du dich damit beschäftigst. Die Zellplatinen von Tesla gibts auch von den Schrotthändlern die Tesla Akkus recyclen und das Protokoll ist durch Reverse Engineering von Fricklern sehr gut dokumentiert. Zu fertigen Komponentenkannst du dich auch mal bei Boostech umschauen. Die Hochvolt BYDs welche am Gen24 passen sind jedenfalls nicht völlig unbegründet einen Batzen teurer als die 48V Systeme. Die DIY Hochvolt Einträge hier im Forum entsprechend übersichtlich bescheiden.

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Klar sind 64 Platinen etwas Verkabelungsaufwand, aber in ein paar Stunden ist man damit durch.

Die Frage welche du dir selbst beantworten musst ist, was insgesamt den geringsten Aufwand bedeutet. Wenn du dir die Verkabelung sparen willst, musst du eben an anderer Stelle mehr Anpassung betreiben.

Edit: für das DIY-BMS gibt es auch eine all-in-one Platine für 16S. Eventuell kann man vier von diesen seriell anschließen

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Hallo zusammen,
wie ist der Stand von diesem Projekt? geht es voran? Hätte auch Interesse sowas zu bauen.