Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3S Akku über Solarzelle laden


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von Philipp B. (philipp1)


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Hallo,

ich habe mehrere Velux Dachfenster, die über Solar betrieben werden. 
Velux nutzt hierfür 9x 1,2 NiMH Zellen in Reihe, die über eine 
Solarzelle (15-18 V bei Sonneneinstrahlung) geladen werden. Die Akkus 
gehen jedoch nach einigen Jahren kaputt und sind nicht gerade günstig. 
Ich würde diese gerne durch 18650 Zellen ersetzen (3S). Wie würdet ihr 
das mit der Velux-Solarzelle umsetzen? Ein Step-Down-Modul zwischen 
Solarzelle und BMS schalten, um auf die 12,6 V Ladespannung zu kommen?

Danke & Grüße

Philipp

von nips (Gast)


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Gibt es kein BMS-System welches mit höheren Spannungen auskommt und das 
herunterregeln der Spannung auf 3S schon übernimmt? Es gibt ja 
Ladegeräte, welche das übernehmen. Die Frage ist wie effizient die sind.

von nips (Gast)


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von MaWin (Gast)


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Philipp B. schrieb:
> Die Akkus gehen jedoch nach einigen Jahren kaputt und sind nicht gerade
> günstig. Ich würde diese gerne durch 18650 Zellen ersetzen

Meinst du, die halten länger und sind billiger ?

Beep, Beep, Irrtum.

Leg ein Kabel für eine Netzstromversorgung.

von Philipp B. (philipp1)


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MaWin schrieb:
> Leg ein Kabel für eine Netzstromversorgung.

Das geht leider nicht aufgrund der baulichen Situation.

Am besten wäre natürlich alles integriert in einem (wie von Nips 
geschrieben). Allerdings soll das alles mit ins Dachfenster verbaut 
werden. Also am besten direkt als PCB, damit es zusammen mit den Zellen 
den Platz vom aktuellen Akku einnehmen kann.

von Dieter (Gast)


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Was fuer Zellen sind das?
AA mit Loetfahne?
Kapazitaet?
Foto?
Laderegler drin, oder nur Solarzelle und Diode?

von Michael B. (laberkopp)


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Philipp B. schrieb:
> Das geht leider nicht aufgrund der baulichen Situation.

Das geht immer, ein Haus ist schliesslich kein Schiff oder Auto sondern 
immobil und es wird nicht off-grid stehen.

Es mag eine Frage des Aufwands sein, aber eher eine Frage deiner 
Faulheit.

von Philipp B. (philipp1)


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Michael B. schrieb:
> Es mag eine Frage des Aufwands sein, aber eher eine Frage deiner
> Faulheit.

Ich weiß nicht wieso du hier einen beleidigen musst. Du kennst doch die 
Situation doch gar nicht! Und selbst wenn es möglich wäre ist die Frage 
mit deiner Antwort trotzdem nicht beantwortet!

von Philipp B. (philipp1)


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Dieter schrieb:
> Was fuer Zellen sind das?
> AA mit Loetfahne?
> Kapazitaet?
> Foto?
> Laderegler drin, oder nur Solarzelle und Diode?

Bisher sind AA-Zellen ohne Lötfahne mit in Summe 2100 mAh verbaut. Die 
Solarzelle habe ich mir noch nicht genauer angeschaut, sondern nur die 
Daten von Velux genommen. Aber da müsste ja ein Laderegler oder 
zumindest ein Step-Down Modul drin sein, da die NiMH Zellen ja 
vermutlich mit maximal 12 V geladen werden dürfen, oder?

von Georg M. (g_m)


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Philipp B. schrieb:
> Die Akkus
> gehen jedoch nach einigen Jahren kaputt und sind nicht gerade günstig.

Die sind sehr günstig:

https://www.aldi-sued.de/de/p.activ-energy-nimh-hochleistungsakkus.490000000000802882.html

Aber der Umstieg auf Lithium ist fast überall vollendet.

von W.P. (Gast)


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Philipp B. schrieb:
> da die NiMH Zellen ja
> vermutlich mit maximal 12 V geladen werden dürfen

Ladeschlussspannung von einer NiMh-Zelle ist 1,42 Volt. Wenn das eine 
Reihenschaltung von 9 Zellen ist, sind das insgesamt maximal 12,78 Volt. 
Problem hier wird sein, das kein Balancing stattfindet und somit die 
schwächste Zelle tiefentladen und die stärkste Zelle überladen wird. 
Beides mögen die NiMh-Zellen nicht so gerne. Dieses Problem hast du aber 
generell bei allen Reihenschaltungen ohne Balancer.

von MaWin (Gast)


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W.P. schrieb:
> Ladeschlussspannung von einer NiMh-Zelle ist 1,42 Volt. Wenn das eine
> Reihenschaltung von 9 Zellen ist, sind das insgesamt maximal 12,78 Volt.
> Problem hier wird sein, das kein Balancing stattfindet und somit die
> schwächste Zelle tiefentladen und die stärkste Zelle überladen wird.
> Beides mögen die NiMh-Zellen nicht so gerne.

Ähm, eine NiMH Zelle hat am Ladeschluss, erkannt über Ladungsmenge, 
Zeit, Erwärmung oder DeltaU, irgendeine Spannung, ob 1.25 oder 1.6V kann 
man nicht genau sagen, tendenziell erreichen ältere Akkus mit höherem 
Innenwiderstand eine höhere, bei höherem Ladestrom sowieso. Es sind also 
mitnichten 1.42V. Aber stimmt schon, ein voller 9-Zellen NiXX  Akku hat 
irgendwas zwischen 9.8 und 17V.

> Dieses Problem hast du aber
> generell bei allen Reihenschaltungen ohne Balancer.

Na ja, NiXX Akku balancen sich von selbst, in dem nach der ersten vollen 
Zelle in der Reihenschaltung auf topping charge zurückgeschaltet wird, 
denn mit moderatem Strom dürfen NiXX bis 10 Stunden überladen werden, 
und sie müssen es auch, denn der Strom zu nachladen der leersten Zelle 
muss in der Reihenschaltung durch die schon volle hindurch.

Bei LiIon darf die volle nicht mehr weiter geladen werden, daher die 
Notwendigkeit eines Balancers.

von MaWin (Gast)


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Philipp B. schrieb:
> Ich weiß nicht wieso du hier einen beleidigen musst. Du kennst doch die
> Situation doch gar nicht! Und selbst wenn es möglich wäre ist die Frage
> mit deiner Antwort trotzdem nicht beantwortet!

Du hast nicht beantwortet, warum eine Netzstromversorgung "nicht geht". 
Du hast es nur in fake news Manier behauptet.
Natürlich geht Netzstromversorgung in einem Haus mit Stromanschluss, von 
Fixpunkt zu Fixpunkt.
Den Strom dort hin zu bekommen, wo man ihn braucht, ist nur eine Frage 
des Aufwandes.
Und da DU nicht beschrieben hast, wie die bauliche Situation am Fenster 
ist, kann dir auch niemand eine Detailerllärung liefern, wie man es nun 
bauen kann.
Aber es ist zu 100% glasklar dass es geht.

von Dieter (Gast)


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Philipp B. schrieb:
> Aber da müsste ja ein Laderegler oder zumindest ein Step-Down Modul drin
> sein,

Meine Vermutung waere, dass da nur eine Diode ist. Das moegen die NiMH 
nicht ueber mehrere Jahre.
Welche Flaeche hat die Solarzelle?

Uebrigens fuer 9NiMH laest sich gut eine 3s Schutz&Balancing Platine 
zweckentfremden.

von Dieter (Gast)


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MaWin schrieb:
> Du hast nicht beantwortet, warum eine Netzstromversorgung "nicht geht".

Da ist er ueberfordert. Akkuloesung am Dach wird oft nur verwendet um 
weitere Massnahmen zu vermeiden. Da muesste mal der gesetzliche 
vorschriftenvernarrte P. etwas wuehlen.

von Philipp B. (philipp1)


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ok. Dann muss ich das wohl doch noch etwas genauer erwähnen: Natürlich 
wäre es prinzipiell möglich an jedes Dachfenster ein Kabel hinzuführen 
(wäre mir auch am liebsten), aber da es ein MFH ist und es ein 
"besonderen" Nachbar gibt, ist dies über das Dach (wo es einfach 
umzusetzen wäre) nicht möglich und innen müsste ich Schlitze klopfen, da 
Aufputz nicht in Frage kommt. Bei einem 2 Jahre alten Haus vielleicht 
nicht sinnvoll!

@Dieter: Ein 3S BMS hierfür nutzen wäre sicherlich für die AA-Akkus 
nicht verkehrt. Allerdings habe ich dann immer noch das Problem mit der 
Eingangsspannung, die laut Velux bei 15-18 V liegt. Das vertragen meines 
Wissens nach die 3S BMS nicht.

von Christoph Z. (rayelec)


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Du könntest so ein Ldemodul verwenden:

https://de.aliexpress.com/item/1005001885667203.html

Das kommt mit der Solarzelle zurecht und lädt einen 3S-Li-Ion-Akku.

Wichtige Punkte:
1) Der 3S-Li-Akku braucht zusätzlich zwingend eine Schutzschaltung!

2) Den Li-Akku in ein feuerfestes Gehäuse einbauen. Das darf aber 
trotzdem nicht gasdicht sein. Es passiert zwar sehr selten, aber auch 
18650er Akkus können spontan in Flammen aufgehen. Bei uns im Betrieb 
genau so geschehen!
Um ein Haar wäre das Lager abgefackelt!

3) Falls das Lademodul es zulässt, stelle die Ladeendspannung auf 4.0 
bis 4.1V ein, Die Zellen leben dadurch deutlich länger.

4) Die Akkus müssen an einer Stelle montiert sein, wo sie in der warmen 
Jahreszeit nicht aufgeheizt werden. Monatelang Temperaturen über 30° 
töten die Zellen u.U. in einem Sommer!

von Udo S. (urschmitt)


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Michael B. schrieb:
> Es mag eine Frage des Aufwands sein, aber eher eine Frage deiner
> Faulheit.

Gerade bei Dachflächenfensteren kann der Aufwand erheblich sein wenn man 
die Kabel unsichtbar verlegen will.
Was machst du z.B. bei Sichtsparren und Sichtschalung?
Da müsstest du das Dach teilweise abdecken und die Dämmung rausreißen.

von MaWin (Gast)


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Philipp B. schrieb:
> Bei einem 2 Jahre alten Haus vielleicht nicht sinnvoll!

Nach 2 Jahren ist quasi minutengenau nach der Garantiezeit die 
vorsätzliche Pfuschlösung mit solarversorgten Akkubetrieb am Ende, und 
statt einer soliden lösuzng zwingst du den nächsten Pfusch der dann 
vielleicht 3 Jahre hält ? Bei einem Haus das 100 Jahre halten soll 
bedeutet das noch 32 mal Pfusch reparieren, und 33 mal die Kosten 
tragen.

Man muss mit dem Klammerbeutel gepudert sein, so einen Schwachsinn zu 
bauen.
Natürlich legt man ein Kabel.
Ein Mal im Leben

von Erich (Gast)


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MaWin schrieb:
> Natürlich legt man ein Kabel.

Vermutlich kann man das als auch 12 Volt Leitung legen, 2-polig 0,75qmm 
ungefähr, "weiße Lautsprecherleitung" die man auf die Wand kleben und 
überstreichen kann, dann fällt's kaum auf.
Das (Stecker-) Netzteil bringt man im nächsten Raum an, wo man durch 
eine Bohrung in der Wand rankommt (und der eine Steckdose hat).

Gruss

von Roland E. (roland0815)


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MaWin schrieb:
>
>...
>  mit dem Klammerbeutel gepudert...

Du hast voll die Ahnung. Kabel quer zum Sparren. Daumen hoch.

@OP:
Mit LiIon wäre ich an der Stelle vorsichtig. In dem Aufsatzrahmen wird 
es im Sommer sportlich heiß. Der Dachdecker meinte, die Rahmen halten 
erfahrungsgemäß etwa 10Jahre durch, bis die Akkus Fratze sind. Damit 
kann man als Bastler leben...

Die Lösung mit nem dünnen Klingeldraht ( und ggf ein paar dicken 
Kondensatoren) klingt jetzt auch nicht so schlecht.

von nips (Gast)


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noch zum Thema Akku. Nimm am besten einen Akku, der sich nicht selbst 
entzünden kann. Grade am Haus wäre ich da sehr vorsichtig. Akkus 
unbeaufsichtigt zu laden ist grade bei selbstbau-schaltungen sehr 
kritisch.

Nimm am Besten LiFePO4 Akkus, denn die gelten als eigensicher.

von Dieter (Gast)


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Philipp B. schrieb:
> Eingangsspannung, die laut Velux bei 15-18 V liegt.

Der Low-Side unterbrechende Mosfet haelt in der Regel 20V aus. Daher 
musst Du die Leerlaufspannung der Solarzelle messen. Jetzt im Winter mit 
Sonnenbestrahlung.

von Roland E. (roland0815)


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PS: Im Prinzip braucht es hier tatsächlich nur ein BMS mit 
unter-/überspannungsabachaltung und Balancer. So viel Strom, dass da 
irgend etwas geregelt werden muss kommt aus den 30qcm Solarzellchen 
nicht. Bestenfalls noch ne Diode davor.

von Christoph Z. (rayelec)


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>Im Prinzip braucht es hier tatsächlich nur ein BMS mit 
>unter-/überspannungsabachaltung und Balancer.

NEIN!! Die Schutzschaltung ist nur der letzte Rettungsanker! Es MUSS 
IMMER eine Ladeschaltung davor sein, welche die Spannung begrenzt! Das 
Ding ist im Wohnraum und da spielt man wegen <€5 nicht mit dem Leben von 
mehreren Personen!

von Christoph Z. (rayelec)


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Falls die Solarzelle wirklich nur wenige 100mW hergibt, dann tut's als 
"Ladeschaltung" auch eine TL431 Shunt-Referenzdiode, welche die Spannung 
begrenzt und die überschüssige Energie vernichtet. Jedenfalls ist das 
nicht die Aufgabe der Akku-Schutzschaltung!

von Dieter (Gast)


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nips schrieb:
> Grade am Haus wäre ich da sehr vorsichtig.

Wenn der LiAkku brennt, zahlt keine Versicherung. Kein Mieter nimmt Dich 
mehr. Du bist kein Fluechtling. Dir bleibt nur noch die Strasse. Wenn Du 
Glueck hattest, verlorst Du beim Brand auch Dein Leben.

von W.P. (Gast)


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MaWin schrieb:
> Es sind also mitnichten 1.42V

Richtig, es gibt keine konkrete Zahl, es wird jedoch ein Richtwert 
festgelegt, den eine vollgeladene Zelle maximal haben 
soll/darf/muss/kann...

https://www.reichelt.de/reicheltpedia/index.php/Ladeverfahren
akkuline.de gibt an: "Eine vollgeladene NiMH Zelle sollte die 1,42 Volt 
nicht überschreiten"

Die von dir genannten Ladeerkennungen funktionieren sinnvoll auch nur 
bei Einzelzellenüberwachung und nicht bei Akkupacks in Reihenschaltung.

MaWin schrieb:
> Na ja, NiXX Akku balancen sich von selbst, in dem ...

Na das erzähle einmal den ganzen toten Akkupacks der 
NiMh-Akkuschraubern. Die starben reihenweise weil sie sich eben nicht 
selbst balancen.

MaWin schrieb:
> ... mit moderatem Strom dürfen NiXX bis 10 Stunden überladen werden,
> und sie müssen es auch ...

Genau das wird aber von den Ladegeräten nicht durchgeführt. Da soll der 
Akku so schnell als möglich vollgeladen werden um wieder einsatzbereit 
zu sein und nicht noch stundenlang in der Ladestation stehen.

von Harald W. (wilhelms)


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Philipp B. schrieb:

> Die Akkus
> gehen jedoch nach einigen Jahren kaputt und sind nicht gerade günstig.

Handelt es sich dabei denn nicht um Standardakkus, die man für einige
Euros im nächsten Supermarkt kaufen kann? Übrigens ist die Lebensdauer
von Li-Akkus eher geringer als die von Ni-Akkus.

von Jemand (Gast)


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Hallo

MaWin schrieb:
> Du hast nicht beantwortet, warum eine Netzstromversorgung "nicht geht".


Der MaWin (Nachahmer?) wieder mal...

Wenn der TO das nicht mitteilt wird es seine Gründe haben - und ja deren 
gibt es viele.
Auch hat der TO recht die Antwort von Michael B. als eine Frechheit zu 
bezeichnen - ich würde mich auch nicht von einen Fremden ohne 
entsprechende Reaktion als Faul bezeichnen lassen - also vollkommen 
korrekt gehandelt.

Zur Frage:
Muss der Akku unbedingt im Antrieb integriert sein?
Wenn nein einfach einen Akku aus einzelnen Zellen Aufbauen und extern 
über Litzen anschließen - hängt auch davon ab wie "Dachbödig" dein 
Dachboden ist.
Wenn er nur als Abstellraum dient ist das ja was anderes als wenn es 
sich um eine Ausgebaute und bewohnte Etage handelt.
Auch ist es (fast) immer möglich einen Akku -das Gehäuse- irgendwie zu 
öffnen und die Zellen zu erneuern - zusammenbauen mag schwierig sein und 
man muss meist mit optischen Kompromissen und eventuell einigen 
Tricksereien leben - aber wenn der Akku nur alle zig Jahre raus muss 
sollte das kein Problem sein.

Jemand

von Philipp B. (philipp1)


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Danke für euren (größtenteils) guten und konstruktiven Input. Es gibt 
von Velux zwei Arten für den Einbau (ich habe beide davon):

1. Im Rollladenkasten, der außen aufgesetzt ist
2. Im Rahmen vom Dachfenster

Bei der 1. Varianten werden im Sommer tatsächlich sehr hohe Temperaturen 
auftreten. Daher ist es wohl sinnvoll bei den NiMH Akkus zu bleiben und 
falls Platz ist über ein 3S BMS zu überwachen, welches hoffentlich die 
Lebensdauer erhöht.

Da es sich um Standardakkus handelt werde ich bei Bedarf hier neue Packs 
bauen (Spot-Schweißgerät ist vorhanden) und tauschen. Kabel nachrüsten 
wird aufgrund der o.g. Situation nicht verfolgt.

von Jobst Q. (joquis)


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Philipp B. schrieb:
> ich habe mehrere Velux Dachfenster, die über Solar betrieben werden.

Was gibt es denn bei Dachfenstern zu betreiben? Meine haben einen Griff, 
um sie nach Belieben auf und zu zu machen.

von Harald W. (wilhelms)


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Jobst Q. schrieb:

>> ich habe mehrere Velux Dachfenster, die über Solar betrieben werden.
>
> Was gibt es denn bei Dachfenstern zu betreiben? Meine haben einen Griff,
> um sie nach Belieben auf und zu zu machen.

...und wie wird der "Fensteröffner" betrieben?
Mit Schnitzel, Kartoffeln und Gemüse?

von Jobst Q. (joquis)


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Harald W. schrieb:
> Jobst Q. schrieb:
>
>>> ich habe mehrere Velux Dachfenster, die über Solar betrieben werden.
>>
>> Was gibt es denn bei Dachfenstern zu betreiben? Meine haben einen Griff,
>> um sie nach Belieben auf und zu zu machen.
>
> ...und wie wird der "Fensteröffner" betrieben?
> Mit Schnitzel, Kartoffeln und Gemüse?

Kartoffeln und Gemüse ja, Schnitzel nein, da ich Vegetarier bin. Ein 
Mehrverbrauch durch das Dachfenster ist aber nicht festzustellen.

: Bearbeitet durch User
von Bernd K. (bmk)


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Philipp B. schrieb:
>
> ich habe mehrere Velux Dachfenster, die über Solar betrieben werden.
>

Irreführende Information.

Über Solar betrieben wird nur der Rolladenkasten, den man außen auf dem 
Velux Dachfenster montieren kann (Option). Bild sagt mehr als 1000 
Worte:

https://hartgeloetet.blogspot.com/2017/04/akkutausch-beim-velux-integra-solar-ssl.html
Weiter unten sind die Akkus zu sehen (Runterscrollen)

> ....werde ich bei Bedarf hier neue Packs bauen
> (Spot-Schweißgerät ist vorhanden) und tauschen.

Na also. Gescheiter Ansatz. Passende Zellen gibt es z.B. hier:
https://www.nkon.nl/de/rechargeable/nimh/aa-size.html

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