Think big - 500 Ampere

Akku, BMS und Ladegeräte BMS Batterie Management/Monitoring System
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Hallo,

ich träume mal ein wenig. Ob das so klappt, weiß ich nicht, aber ich tue alles dafür.

Ich möchte in einem Mehrfamilienhaus eine PV-Anlage sowie Wärmepumpe(n) installieren und wirtschaftlich betreiben. Ich kaufe und bezahle alles. Am Ende verkaufe ich die erzeugte Wärme an den Hauseigentümer, der die Kosten auf die Mieter umlegt. Die Kosten sind gedeckelt, also ist "einfach mehr Geld verlangen" keine Option.
Ich konkurriere mit der PV-Anlage und der Batterie also gegen den normalen Strompreis.

Ich kriege da knapp 25kWp aufs Dach und an die Fassade (also auch im Winter kommt ein wenig Saft). Die Wärmepumpen werden 2 x 12 kW thermisch haben, also rund 2 x 5 kW elektrisch. In den Keller sollen so 50 kWh an Batteriespeicher. Vielleicht auch 100kWh, weil das alles nicht mehr so viel kostet.

Meine Idee wäre, eine 3P16S-Batterie mit den EVE MB31 Zellen mit je 314 Ah zu bauen. Vielleicht auch 100 kWh als 6P16S.

Ich finde es aus vielen Gründen blöd, mehrere Batterien parallel zu schalten. EINE große Batterie finde ich besser. Die 3 bis 6 parallelen Zellen balancen sich schon sauber untereinander. Ich denke nicht, dass das Probleme gibt. Von NEEY gibt es einen Balancer mit 15A, der das die jeweils 3 bis 6 kWh pro "Zelle" locker wuppt.

Mein ungelöstes Proble ist aktuell das BMS der Batterie. Wenn wirklich mal 25kW vom Dach kommen, und das ALLES in die Batterie geht, wären das 500A. Ja, ich kann das auch wegregeln, und einen Teil davon ins Netz einspeisen oder zu Wärme machen, aber bleiben wir mal dabei.

  1. Von DALY gibts eins mit "500A". Aber diesen Plastikkisten traue ich nicht, außerdem kann das nur mit 250A laden. Hilft also nicht wirklich.
  2. Von JK gibts eins, wo man externe Relais anschließen kann, also theoretisch auch viele Fantastilliarden Ampere. Ich habe so eins, aber bekomme das nicht zum laufen.
  3. Theoretisch kann man mehrere BMS parallel schalten. Nicht die Batterien, sondern die BMS. Beispiel: Durch jedes der 5 überienander geklebten BMS laufen dann 200A, insgesamt also 1.000A.

Meine Frage also: Wie würdet ihr eine 48V Batterie mit 100 kWh bauen, die 500A Ladestrom und sagen wir 300A Entladestrom abkönnen muss?

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Warum machst du nicht 16s jeweils mit BMS und hängst die parallel (3/6)?

So hast du nur 1/3 oder 1/6 last je BMS. Denke so baut auch jeder seine größeren Akkus.

So hast du zwar mehr BMS und auch mehr Balancer, aber auch eine größere Ausfallsicherheit. Schaltet ein BMS hast du zwar nicht mehr volle Leitung aber immerhin noch 2/3 oder 5/6.
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Da beginnen die Denkfehler.

Ich denke schon das es Probleme gibt.

Nicht mit der Balancierung, sondern der gleichmäßigen Entladung der Zellen.

Im Wohnmobilforum hat mal einer 500 A gebaut. Da solltest du mal schauen.

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Es geht insgesamt in Richtung zu großen Akkus.

Die tauchen inzwischen mit 30kWh auf und sind dabei mitunter erfreulich günstig.

Drei oder 4 davon, jeder mit einer Sicherung und alles ist übersichtlich, mit gewisser Redundanz.

Im Prinzip schon angedacht, nur statt die BMS irgendwie parallel an einem Akku, ist dann jedes mit eigenem.

Ich weiß nicht wie es andere BMS handhaben, habe nur das PACE. Das erste ist mit den WR Verbunden, die sind wiederum miteinander vernetzt.

Das erste BMS sammelt die Akkuinformationen und nach außen wird das wie ein Akku mit Gesamtkapazität, Lade/Entladestrom usw dargestellt.

Fällt ein Akku aus, reduziert sich der mögliche Ladestrom usw. Das ist einigermaßen funktional und skalierbar.

Bei vorhersehbar hohen Leistungen ist ein HV System mit geringeren Strömen vorteilhaft. Mit ausreichender Dimensionierung der "Sammelschiene" sind aber auch LV Systeme beherrschbar, teilt man den Gesamtstrom gleichmäßig auf.

Wenn nun die BMS wie ein Akku nach außen wirken, müssen oder sollten die WR ebenso wie ein WR auftreten und den Akku entsprechend richtig laden/entladen.

Das wäre überschaubar - verständlich.

Ich habe zwar keine Hybrid WR, aber genau so läuft es bei mir.

Interessant sind bestimmt Kurzschlußströme. Da kommen mehr als nur 10kA zusammen, das braucht eine geeignete Absicherung von der Stromschienen zum WR, die den Abschaltstrom leisten können.

Zwar teilen sich die Lade/Entladeströme beherrschbar auf, aber mit 100kWh Akku im Gepäck kann das schon kräftig knallen.

Das ist kein Spaß

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Kann man.

Und was passiert, wenn wegen unvermeidlicher Unterschiede der BMS - Spannungs (und Strom-)messungen eines der BMS entscheidet, dass es abschalten will (zB. wegen Unterspannung), und die anderen müssen dann den ganzen Strom liefern ? Und dann noch eines ?

Im Kurzschlussfall tickert das dann im Milli (mikro) Sekunden takt durch. Die werde NIE gleichzeit abschalten.

Ehrlich gesagt: Finger weg. Aber sowas von.

( Nach den Grundsatz: Big is not Beautiful )

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divide & conquer. alles parallel auf einer richtig dicken Busbar: Laderegler, akkus. So mach ich es. Habe regelmäßig Ladeströme von 600A auf der Busbar, no problemo. Das verteilt sich dann wunderbar in den akkus die jeweils nur 40A "schlucken".

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500 A sind doch absolut problemlos, wenn du ein BMS mit Relais nimmst, und der Strom dann nicht durchs BMS muss.

REC oder Batrium sind da die Kandidaten die das so machen. Relais und Shunt gibts da mit 1200A. https://www.rec-bms.com/datasheet/datasheetShunt.pdf

Ich sehe da auch bei 16S6P kein Problem, in der Industrie werden Akkus mit noch viel mehr parallelen Zellen gebaut. Nur für den Home Bereich werden kleine transportierbare Systeme gebaut.

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So ne große Anlage im DIY? Wäre mir zu heiß. Zumal viele Dinge unter uns DIYlern kontrovers diskutiert werden. Z.B. Sicherungen, Abschalteinrichtungen, Erdung, Blitzschutz, Brandschutz...

So ne große Anlage würde ich an Spezialisten vergeben. Die tragen dann auch die Verantwortung, wenn der Laden in die Luft fliegt.

Meine persönliche Grenze wo ich DIY noch was machen würde, liegt derzeit bei 10-15 kWh Speicher und 10-15kWp auf dem Dach.

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Hm. 6 Batterien mit 6 BMS müsste ich untereinander balancen, sonst haben sie unterschiedliche Ladezustände. Möglich, aber will ich eigentlich nicht.

@stromsparer99: Danke für den Link, das schaue ich mir genauer an. Das sind aber nur Shunts, hast du auch einen Tipp zu Relais?

Ich habe ein Bms JK_B2A25S_RP, welches auch Relais schalten kann. Mir fehlen nur noch die Relais. Das wäre eine fantastische und vor allem skalierbare Lösung. Auch bleiben die großen Ströme außerhalb der winzigen BMS-Gehäuse, was ich sehr symphatisch finde.

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@carolus Wo siehst du dabei genau ein Problem?

Die 6 Zellen sind mit Busbars parallel geschaltet. Auf die paar cm sollte die Spannung identisch sein. Auch würde ich diese Packs nicht mit nur einem Kabel aneinander schließen, sonder tatsächlich jede einzelne Zelle an die jeweilge Zelle des nächsten Packs. Also liefe der Stom immer auf dem direkten Weg durch die Batterie.

Das einzige, was passieren kann ist meiner Ansicht nach, dass eine einzelne Zelle zu wenig Kapazität hat oder kaputt geht. Dann würde sie immer etwas überladen und altert schneller. Ich würde aber nur den Leistungsabfall des ganzen Packs sehen, und müsste alle sechs Zellen einzeln testen. Das Risiko halte ich für überschaubar, da ich nigelnagelneue Markenzellen verwende.

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Sorry: Falsch.

Was parallel ist, hat immer gleichen Ladezustand (ausser die Balancierung ist unterhalb vom Abrund) und balanciert wird in jeden Akku getrennt.

Zumindest dann, wenn die Aufteilung der Ströme halbwegs gleich ist. Was du bei so vielen Strings sowieso machen musst.

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Egal was du machst, bei 6 parallelen Zellen kriegst du immer unterschiede auf dem weg der verschiedenen Strompfade, nicht nur durch den Innewidertand bzw. das Verhalten der Zelle, sondern auch durch die Widerständen der jeweileigen Widerstände der Pole und Kontakte.

Schlimmer ist etwas anderes: Falls eine Zelle Ärger macht, "entweicht" nicht nur die Energie der einen Zelle, sondern 5 andere Liefern der einen Nachschub. Heidewitzka!

Für die 18650 hat man dagegen Sicherungen eingebaut, die sind bis zu 6 Zellen spezifiziert.

Bei den Prismaischen hast du garnichts. Ich bin ein strenger Gegner der Parallelschaltung von mehr als 2 zellen.

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Leichter gesagt als getan. Strom ist ein fauler Hund, er nimmt immer den Weg des geringsten Widerstands. Bedeutet Du müsstest alle dieser Verbindungen mit dem genau gleichen Widerstand hinkriegen - in der Praxis, eher kompliziert.

@Carolus hat hier recht, die Packs, unter sich, würden sich über die Spannung, automatisch ausgleichen (eine identische Zellchemie vorausgesetzt). Und dieses funktioniert auch wunderbar - habe selbst 20kWh LFP, bestehend aus einem 16S 13kWh und 16S 7kWh, beide in parallel auf eine Busbar geschaltet. Sie werden von 2(manchmal 3) Ladereglern versorgt und über 3 SUNs 1000 entladen.

500A bereiten nur Probleme:

  • die Kontakte müssen perfekt sein da sonst die Überhitzung droht
  • die Verkabelung, extrem kompliziert und Fehleranfällig
  • BMS nicht mehr die 0815 Stangenware die jeder hier verwendet
  • nicht Wartungsfreundlich

Sau dir mal auf YT, das System vom Andy (offgrid garage) an.

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Ich würde hier (zumindest basierend auf meinem bisherigen Wissensstand) auf auf einzelne parallele Packs gehen.
Ist in der Handhabung um Welten einfacher.

  • Kabelquerschnitte bleiben handhabbar
  • Gängige BMS können verwendet werden
  • Einzelne Packs können zur Wartung vom System getrennt werden
  • Geringere Gefahr, falls eine Zelle durchgehen sollte, da der betroffene Pack durch BMS/Sicherung isoliert werden kann, ohne dass noch Energie aus benachbarten Zellen fließt.
  • Vermutlich günstiger, da gängigere Hardware verwendet werden kann.

Zum Thema Balancing zwischen den Packs:
Wenn die Packs identisch aufgebaut sind und die Kabelstecken auch ähnlich sind ist das kein Problem.
Der Pack mit dem geringsten Gesamtwiderstand wird zwar einen kleinen Ticken schneller geladen, sobald das Laden dann aber in die Absorptionsphase geht gleicht sich das direkt wieder aus.
Evtl. wird ein minimaler Unterschied messbar sein, in der Praxis relevant ist das aber nicht.
Wenn das ordentlich gebaut wird reden wir hier über Unterschiede von einigen mV auf den Pack und daraus resultierend Differenzen in den Strömen < 0,5A

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Sorry aber 6P ist absolut unproblematisch, da würde ich mir keine Gedanken machen. Wenn eine Zelle ein Problem hat, beginnt das ja schleichend über Wochen. Die eine Zelle würde ja das ganze 6P Pack in der Spannung runter ziehen. Jedes vernünftige BMS erkennt das wenn die Spannungsdifferrenz zu den anderen 6P Packs zu groß wird und würde trennen. Somit bekommst du das sehr früh mit.

Warum nimmst du nicht gleich die 560AH Zellen von EVE, dann bräuchtest du nur 3P bauen.

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@stromsparer99 Weil ich bis gerade nicht wusste, dass es die gibt. Und, weil die kaum zu kriegen sind, und wenn, dann unverschämt teuer. Aber wäre schon cool, wenn sich das durchsetzt...

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Also wie die meisten schon gesagt haben, Bau dir 16S Bänke x-Mal Paralell 3-4, jede Bank ein BMS. Du kannst den Deye 12K auch x-Mal parallel schalten. bei 2x hast du schon 24kW = 480A Batteriestrom.

Oder Nehme ServerRack Packs + Vitrcon:

MeineEnergiewende zaubert so Zeug regelmäßig..

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Ich höre ja auf euch. Zumindest mit einem Ohr. Dem größeren.

Das ist der heutige Stand:

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Es sind 2 Batterien mit je 2P16S geworden. Das ganze in einem "Schwerlastregal". Die "Bretter" (eher Pappen) habe ich mit 11mm-Siebdruckplatten verstärkt, alles ist zusätzlich zusammengeschraubt. Oben drauf kommt ein Deckel aus einer Siebdruckplatte, die Seiten werden auch verkleidet. Vielleicht mit Plexiglas, der Vater will Holz.

Die Kabel, um die Blöcke zu verbinden, und die Batterien untereinander zu verbinden sind nur "geheftet". Aktuell lädt die Kiste mit 400 Watt. Irgendwann in einer knappen Woche dürfte sie voll sein. Alle Kabel ersetze ich natürlich noch mit angemessenen Querschnitten und baue ein schickes Frontpanel mit Sicherung und Hauptschalter.

Das Top-Level-Balancing habe ich mir gekniffen. Mein Labornetzteil hätte dafür rund 2-3 Wochen gebraucht. Da ich echt gute Zellen (EVE MB31) gekauft habe, und trotzdem recht langsam lade, sollte das passen. Die 2er-Packs klären das intern, und das JK-BMS balanced dann noch ein oder zwei Tage mit 2 Ampere vor sich hin. Dann sollten wir durch sein. Ich lasse erst ab 3,4 Volt losbalancen.

Ich habe mir bei Plattenzuschnitt24 Siebdruckplatten mit 12mm Dicke lasern lassen. Pro Pack (8Packs sind es) waren es zwei Platten zu knapp 7 €/Stück. Komplett in der richtigen Größe samt aller Löcher; keine weitere Arbeit nötig! Dazu pro Pack (8Packs sind es) 4 Stück M4 Gewindestangen zu je 75 Cent pro Meter (61 cm brauchte ich; Amazon) oder 3,75 € (Baumarkt; Tipp: erst denken und rechnen, dann Batterie bauen!).
Als Schutz für die Gewindestangen habe ich 25 Meter Hydraulikschlauch für rund 15 € gekauft. Zwischen den Zellen habe ich 3 mm selbstgeschnittenen EVA-Schaum gestopft. Rund 30 €.
Die Gewindestangen habe ich mit einem Drehmomentschlüssel und 4Nm angezogen. Bei mehr Nm biegt sich die Siebdruckplatte. Ich habe mich also nach dem Motto "Irgendeine Verspannung ist besser als garkeine Verspannung gerichtet". Wenn ich nun statt 8.000 Zyklen 6.000 Zyklen raushole reicht mir das auch. Dann kommt die kalte Fusion.

Die Zellen habe ich mit flexiblen Busbars verbunden. Da ich immer 2 Zellen parallel gebaut habe, machen für mich Busbars für 4 Zellen Sinn. Ansonsten tun es aber auch wirklich die normalen, die bei den Zellen dabei sind.

Die Tage baue ich den 12-kW-Deye Hybridwechselrichter an die Wand. Der Elektriker kommt am Montag - wenn nichts dazwischen kommt. Dann sollten die beiden 32kWh-Batterien auch mit dem Wechselrichter sprechen.

Die PV-Module kommen auch noch vorm ersten Schnee. Hoffe ich.

Ich berichte.

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Die Verdrahtung deines Aufbaus hat alle Voraussetzungen daß dir die Kisten abbrennen. Anstelle Kabel solltest du bei 500 Amp an Sammelschienen zwischen den MPPTs und den Batterien denken. Gebräuchlich sind 30x10 Kupferschienen. Die sind im Halbzeughandel 4m lang und deutlich günstiger als im Elektrogroßhandel. Dann allerdings blank und nicht vernickelt was aber nichts ausmacht. Die 300mmq Querschnitt werden ab 600 Amp handwarm. Die Halter für die Schienen gibts bei Rittal und es passen handelsübliche NH0 (oder NH1 mit 250Amp für 12kW Deye) Trenner für die Abzweige zu den WR drauf. Die Zulassung in den Datenblättern von Rittal gehen bis 800 Amp Dauerstrom. Die "Verdrahtung" zwischen Batterie und Sammelschiene sollte dann einen äquivalenten Querschnitt haben. Bei nur 2 Packs also mindestens 120mmq was beim Anschluss an das JK eine sportliche Sache wird. Mit mehreren kleineren BMS wäre mir das wohler zumal du die auch noch einzeln Absichern kannst. So darf einfach per Definition kein Kurzschluss auf der Sammelschiene passieren. Die JK haben im Übrigen zu manchen Anderen BMS (Pylonech) auch keinerlei Sicherungen drin. Die Anlage im Photo hat übrigens 32x5kWh mit je 2x25mmq angebunden.

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Ich käme aber auch nie auf die Idee sowas ohne Kontaktschutz zu bauen, die Konstruktion finde ich sehr gefährlich.