Neues findet man, indem man hinterfragt, was vorher als gegeben angenommen wurde.
Oder, du weisst vorher nie, ob du was neues findest, sondern meistens erst interher....
Mal ehrlich, erwartest du neue Erkenntnisse von den Natrium Ion Zellen. Wenns es neue Erkenntnisse geben sollte dann eher dass die Zellen nicht ganz den Erwartungen entsprechen, weil neue Produkte immer etwas besser beworben werden wie sie sind. Erstrecht bei den Chinesen.
Die Konstruktion von 4x14 Zellen in Reihe bringt ja weitere Probleme mit sich, weil die Verbinder zwischen den Zellen eine andere Länge haben wie die Verbinder zwischen den 4 Packs. Wenn dann noch Trenner oder BMS durchgeschleift werden, erstrecht. Hier sollte man sich schon gut aus kennen bevor man sowas plant/baut.
Im HV Bereich dient das BMS Hauptsächlich als Datenlieferant und Steuerung des WR. Jegliche Schutzfunktion wird über den WR ausgeführt.
Daher ist die Kommunikation die wichtigste Eigenschaft eines HV BMS. Du solltest also genau wissen was dein HV WR an Kommunikation braucht.
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Mich würde interessieren, ob diese größeren Na Zellen im Vergleich zu den 70 Ah Zellen, die jemand hier im Forum vor einigen Monaten vorgestellt hat, eine bessere (End-)Ladeeffizienz als die ~ 90% haben?
Nunja, wir sind eben nicht alle allwissend. Manche von uns "müssen" eben ein BMS anhand realer Tests entwickeln und können es nicht anhand theoretischer Annahmen, direkt auf Anhieb, funktionierend Aufbauen.
Und zumindest ich bin an den Tests und realen Erfahrungen anderer sehr interessiert.
Das liegt an der Chemie, da wird sich bei gleicher Chemie nichts verändern. Bei Lifepo4 bekomme ich 96,5% von der geladenen Energie wieder aus dem Akku.
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Nach meinem Kenntnisstand ist Na aber nicht eine ganz spezifische Chemie sondern eine ganze Familie von Zellchemien.
Deswegen habe ich für mich Na noch nicht völlig abgeschrieben.
Solange es aber bei 90% Effizienz und dem nur unwesentlich geringerem Endkunden-Preis im Vergleich zu LFP bleibt, sehe ich ich nichts, was meine Kaufentscheidung in Richtung Na verschieben könnte.
Aktuell gibt es viele Kandidaten für die zukünftige SIB Zell Chemie,
welche Chemie eine SIB Batterie V 4.0 haben wird, ist IMHO noch nicht entschieden.
Hallo!,
mal sehen, ob ich alles zusammen bringe. Wenn ich was vergessen sollte, bitte noch mal nachfragen.
Was den schnellen Nutzen, geringen Aufwand und die Wirtschaftlichkeit angeht, habt ihr natürlich Recht. Hier ist in den meisten Fällen ein Niedervoltsystem mit LiFePo zellen aktuell einfach günstiger. Die Kosten für die Zellen sind gleich. BMS und andere Technik ist am Markt erprobt vorhanden und die Effizienz ist höher.
Aber diese Punkte sind bei mir nicht ganz oben auf der Liste (Auch wichtig aber nicht nur).
Die Zyklenfestigkeit mit 4000 Zyklen bei Na+ Zellen bedeutet in der Praxis eine Mindestlaufzeit von 16 Jahren. Designed man das System so, dass die Zellen nicht ganz so gestresst werden, sind 20 Jahre kein Problem. Das ist für mich ausreichend.
Tatsächlich reizt mich das Neue und mit der Na+ Technolgie schaue ich in die Zukunft. Ich bin hier auch echt gespannt, wie sich das noch entwickeln wird.
Und dann bin ich mit meiner Auswahl auch nicht mehr ganz frei. Ich habe bereits eine Anlage mit einem Sungrow Wechselrichter, der HV-Akkus haben möchte. Nun könnte ich entweder den Wechselrichter tauschen oder das Akkusystem auf HV setzen. Wofür ich mich entschieden habe, wisst ihr ja.
Die 14s Anordnung kommt aus der Auswahl der Balancer. Ich möchte die Module so gestalten, dass ich sie in Serie schalten kann und die Balancer über das gesamte Akkusystem ausgleichen. Dafür benötige ich also am Balancer einen freien Kanal zum vorhergehenden Modul und einen freien Kanal zum nachfolgenden Kanal, so dass sich die Balancer an diesen Stellen überlappen. Nun waren die 16s Balancer immer am preiswertesten.
Funk zur Kommunikation innerhalb eines Modules finde ich nicht so günstig, da ich später die Gehäuse möglichst knapp halten möchte und hier dann doch jede Menge Störgrößen (Metall, Potenzialfelder, Ströme) vorhanden sind, die das beeinflussen. Da ist die drahtgebundene Kommunikation einfach störunanfälliger, zumal ich bei der geringen Datenrate auf sehr einfache und robuste Systeme zurückgreifen kann.
Über die hohen Verluste bei den SSR's habe ich die letzten Tage auch intensiver nachgedacht. Einen ersten Test werde ich mit SSR machen (Weil schon was da). In einem späteren Schritt werde ich auch einen Aufbau mit MOSFET testen. Die Gesamtverluste sind sonst doch in Größenordnungen, die sich bemerkbar machen.
Den Thread mit den 70Ah Na+ Zellen fand ich auch sehr interessant. @nimbus4 ich werde bei mir auch mal eine Zelle in Bezug auf Wirkungsgrad testen. Das wird aber noch etwas dauern. Ich lade und teste erst alle Zellen. Danach werde ich mir noch mal einzelne Zellen hernehmen und zum Wirkungsgrad testen. Ich berichte dann.
@stromsparer99 kennst du Hybridwechselrichter die durch den HV-Bereich auf den Zwischenstromkreis verzichten? Ich hatte vor zwei Jahren keinen gefunden. Und auch die hier schon angesprochenen HV-Wechselrichter von Dye arbeiten mit Zwischenkreis. Hier sind die Wirkungsgrade zwischen HV und NV Systemen fast identisch.
Du schreibst, dass bei HV-Systemen die BMS lediglich Datenlieferant sind und alle Schutzfunktionen vom WR übernommen werden. Inwieweit ist das bei NV-Systemen anders? Egal ob NV oder HV System, der Wechselrichter muss die Schutzfunktionen immer haben. Und bei der Batterie ist das Gleiche vorgeschrieben.
Grüße
Thomas
Ah OK. schauen ob das so funktioniert, bin gespannt.
Ab dem Moment wo deine Akku Spannung geringer ist wie deine Netzspannung, musst du die Spannung anheben, und genau hier fallen die größeren Verluste (5-8%) an, die bei HV Systemen mit mehr als 240V eher im 2-3% Bereich liegen.
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Hallo,
klar muss die Spannung angehoben werden, wenn sie unterhalb der Netzspannung liegt. Wenn man über der Spannung liegt, wird das Anheben nicht benötigt. Die Wechselrichter nutzen dafür einen Zwischenkreis. Dieser Zwischenkreis weist eine deutlich höhere Spannung auf. Bei meinem WR liegt sie bei etwas über 700 Volt. Bei anderen WR dürfte sie auch mindestens 400 Volt betragen.
Auch die mir bekannten HV-WR haben diesen Zwischenkreis. Den benötigen sie schon, um die verhältnismäßig geringe Anfangsspannung (unter 230 V) nutzen zu können. Ob sie den Zwischenkreis dann abschalten, wenn die Eingangsspannung höher wird, weiß ich nicht. Ich halte es aber für unwahrscheinlich, da dann ein komplett anderes Steuerungsdesign benötigt wird.
Interessant finde ich auch, dass Dye bei seinen Wechselrichtern der HV als auch der NV Serie die gleichen Wirkungsgrade angibt. Ohne konkrete Untersuchungen sind aber keine belastbaren Schlussfolgerungen möglich.
Ich bin gespannt, wo am Ende bei meinem System der Wirkungsgrad landet.
Grüße
Thomas
Ich werd mit dem 14s/16s überlappend balancen noch nicht warm, wenn man da die Reihenfolge der Drähte nicht einhält wirds doof, oder? Mir fällt aber auch nix besseres ein, außer zu viel Ladung verheizen. Wie machen das andere große Systeme?
Das Problem hast du mit jedem BMS auch.
Der Zwischenkreis bei HV Systemen ist nur die Brücke von PV zu Laderegler /PV Wechselrichter Netz. Mit dem WR von Batterie hat der Zwischenkreis nichts zutun.
Wobei der Zwischenkreis ja auch eine zusätzliche Spannungswandlung bedeutet und zusätzliche Wandlungsverluste erzeugt.
Du hast somit die Wandlung PV zu Zwischenkreis, Zwischenkreis Laderegler Batterie, Zwischenkreis Wechselrichter Stromnetz.
Bei einem PV Wechselrichter gibt es nur die Wandlung PV zu Netz, beim Ladeeregler nur PV zu Akku.
Und was die Angaben von Deye angeht, schau mal hier rein. Effizienz vom Deye sun-8k-sg04lp3-eu - #37 von laasa - Deye Wechselrichter - Akkudoktor Forum
Die Daten zu intern sind die Daten was der Deye auf dem Display zeigt.
Die Daten zu extern sind die Daten die mit externen Messgeräten nachgemessen wurden.
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Mich wundert das nicht wirklich.
Bei einer HV-Batterie ist diese in der Regel über einen galvanisch nicht getrennten Hochsetzsteller ( Boost Converter ) an den Zwischenkreis angebunden, damit man bezüglich der Batteriespannung/-kapazität flexibel bleibt.
Wenn die Batteriespannung nicht zu sehr unter der Zwischenkreisspannung liegt, sind Spitzenwirkungsgrade von > 99% für diese Stufe, inbesondere mit SiC Halbleitern, heute kein Kunststück mehr.
Bei einer LV-Batterie wird meist eine galvanisch getrennte "Dual Active Full Bridge" ( mit typ. 1:8 Trafo für einen Einphasen-WR ) zur Ankopplung an den Zwischenkreis verwendet.
Die beste Effizienz ( technisch heute mit GAN/SiC bis über 99% möglich für diese Stufe ) erzielt man, wenn das effektive Vin/Vout Verhältnis möglichst nahe am Trafo Wicklungsverhältnis liegt und die Stufe "resonant" ausgelegt ist, z.B. als LLC oder CLLC Konverter.
Der relative neue 50Hz-trafolose Hybrid-WR von Victron ( Multi RS Solar 48/6000 ) hat beipielsweise folgende Eisnchränkung:
"Der MPPT-Betriebsbereich wird auch durch die Batteriespannung eingeschränkt - PV VOC sollte die 8-fache Batterie-Float-
Erhaltungsspannung nicht überschreiten, z.B. eine Batteriespannung von maximal 50 V sollte maximal 400 V PV-Array haben"
Offensichtlich kann die DC/DC Stufe der Batterieanbindung ( wegen Optimierung auf Effizienz ) nur in einem engen Vin/Vout Verhältnis betrieben werden.
Dass die praktisch vorgefundene Effizienz einer "Dual Active Full Bridge" DC/DC Stufe heute eher < 98% ist, liegt eher daran, dass man die 99% mit erheblich höheren Halbleiterkosten erkaufen müßte. Mit einem solchen Gerät hätte man im Preiskampf mit der Konkurrenz schlechte Karten.
Auf das technisch mögliche bezogen, sind die Effizienzunterschiede eine LV oder HV Batterie Anbindung an den Zwischenkreis über eine Schaltnetzteilstufe aber sehr gering.
Erst wenn man sich bei einer HV-Batterie die Schaltnetzteilstufe komplett spart, die Batterie also direkt am Zwischenkreis hängt, hat man hier einen systematischen Effizienzvorteil, allerdings auf Kosten anderer Einschränkungen.
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Super. Danke. Das Thema kannte ich noch nicht. OK, dass die DYE-eigenenen Werte schöner aussehen, als selbst gemessene Werte, war zu erwarten. Interessant ist nun ein Vergleich der Effizienz zu dem HV WR von Dye. Gibt es da irgendwo auch etwas?
Grüße
Thomas
Ich habe seit zwei Tagen zwei Module im überlappenden Betrieb. Also nur das Balancing. Das funktioniert tatsächlich sehr gut. Alle Zellen wurden auf ein Niveau ausgeglichen.
Nun geht es daran, die anderen Module aufzunbauen und dann den Akku an den WR anzuschließen. Das wird aber noch eine Weile dauern, da ich mit den Einzelzellentests noch nicht durch bin. Das dauert noch etwas.
Grüße
Thomas
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Der größere Teil der Verluste ist imho meist in der Speicherdrossel, nicht in den halbleitern. Und verlustbehaftet ist der Teil der Energie, der gewandelt werden muss.
Wenn dann nur ein paar Prozent gewandelt werden, ist der Wirkungsgrad sehr gut... Aber andere Halbleiter bringen dann kaum noch was.
Das deutet dann darauf hin das noch einiges an Optimieungspotential besteht:
Angenommen 9 W Verluste fallen in induktiven Bauteilen an, 1 W in den Halbleitern.
Wenn man die Schaltfrequenz verdoppelt sollten sich die Halbleiterverluste nicht mehr als verdopplen -> 2 W.
Die Energiemenge, die die induktiven Bauteile speichern müssen, halbiert sich, also ungefähr ebenso das Volumen und tendenziell damit auch die Verluste -> 4.5 W.
Macht also nun 6.5 W bei einem kleineren und günstigeren Design.
Bei einem modernen Schaltnetzteil-Design ( also heute in der Regel mit Wideband Gap Halbleitern wie GaN und SiC und Schaltfrequenzen > 100 kHz ) läuft es bei einem optimierten Design eigentlich immer darauf hinaus, dass sich unter Vollast die Verluste grob zur Hälfte auf Halbleiter und induktive Bauteile aufteilen.
Unter optimiertem Design verstehe ich, dass im Rahmen der Randbedingungen ( wie Budget ... ) Schaltfrequenz und Effizienz so lange weiter erhöht werden, bis Materialeinsparungen, weil die Schaltung physisch kleiner wird, und/oder Reduzierung beim Kühlaufwand die Zusatzkosten für mehr/bessere Halbleiter ... nicht mehr kompensieren.
Genau aus einem solchen Optimierungsprozess sind die aktuellen SiC WR bei ~ 100 kHz entstanden.
Innerhalb der Halbleiter entfallen dann grob 50% auf ohmsche Leitungsverluste und 50 % auf Schaltverluste.
Bei den induktiven Bauteilen entfallen grob 50 % auf Kernverluste und 50% für Wicklungsverluste.
Die Aufteilung innerhalb der Gruppen liegt schlicht daran, dass man bei einer gegeben Technologie beide Anteile nicht unabhängig optimieren kann:
Z.B. wenn ich mehr Halbleiterfläche einsetze, um die ohmschen Leitungsverluste zu reduzieren, erhöhere ich zwangsläufig die Schaltverluste, weil Kapazitäten größer werden.
Das ist also letztendlich alles ein klassisches Optimierungsproblem.
Um das noch etwas konkreter zu machen, hier ein Beispiel eines sogenannten DC-Transformators ( DCX ), also eines Schaltnetzteils, das ein festes Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung erzeugt.
( Hier x4, also bei 50 V rein kommen 200 V raus, und in diesem speziellen Fall nur unidirektionaler ( 50 V -> 200 V ) Energiefluss )
(Falls sich jemand wundert wo die Wicklungen sind: Die sind in den Leiterkarten)
Die Technolgie ist Si-MOSFETs und SiC-Dioden bei ~ 500 kHz Schaltfrequenz ( resonantes /"softes" Schalten ).
( Optimierung auf relativ geringe Herstellungskosten unter den Randbedingungen keine kundenspezifischen Kerne und eine relativ geringe Leerlaufverlustleistung von ~ 5 W )
Die maximale Dauerleistung mit Luftkühlung liegt bei ~ 800 W ( 97.5% Wirkungsgrad ) und der Spitzenwirkungsgrad beträgt 97.8 % bei ~ 500 W.
Mehr als die ~ 20 W Verlustleitung bei Volllast bekommt man ohne exorbitanten Kühlaufwand bei der Größe und ohne dedizierte Kühlkörper nicht weg.
Ein deutlicher Verlustleistungsschwerpunkt in einem Teilbereich der Schaltung wäre gar nicht möglich, weil das einen limitierenden Hotspot erzeugen würde.
Die Verlustleistung muss relative gleichmäßig in allen Teilbereichen der Schaltung anfallen, ansonsten hat man noch Optimierungspotential.
Unter diesen Randbedingungen ist das Design ausoptimiert. Erst wenn man GaN Halbleiter und deulich höhere Bauteilkosten zuläßt,
könnte man z.B. mit tendenziell noch höherer Schaltfrequenz und kundenspezifischen Ferrritkernen die Größe grob halbieren; müßte dann aber zwangsläufig etwa doppelt so effizient werden ( also knappe 99 % ),
weil man ansonsten die Abwärme bei der halben Größe nicht mehr wegbekommt, ohne den Kühlaufwand deutlich höher zu treiben.
Paradoxerweise sind also höhere Effizienzen eine direkte Notwendigkeit von höheren Schaltfrequenzen und damit kompakteren ( und idealerweise dann günstigeren ) Baugruppen.
In einer Abwandlung ( bidirektionaler Energiefluss, Übertragungsverhältnis x8 ) könnte man eine ähnliche Schaltung übrigens nutzen, um einen 16s LFP Pack an den Zwischenkreis eines Einphasen-WR anzubinden.
Der 8x DCX würde aus einem 16s Pack mit Kapazität C quasi einen 128s Pack mit Kapazität C/8 machen.
Wenn ich mit der Spannung um den Faktor 8 hoch muss ( 1pH LV Hybrid WR ), heißt das aber leider, dass praktisch die ganze Energie durch den Wandler muss.
Selbst wenn ich auf die galvanische Trennung verzichte ( und damit den großen Vorteil einer Batterie im Kleinspannungsbereich aufgebe ), wären es noch 7/8.
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Die Überlegungen stimmen für Sperrwandler, bei flusswandlern braucht weniger gespeichert werden