Für die Stromversorgung in der Garage (Licht, Toröffner, Kompressor, etc.) habe ich eine 24V - PV-Inselanlage. Die über 10 Jahre alte Bleibatterie (136Ah) möchte ich jetzt gegen LiFePo4 mit 100Ah austauschen. Allerdings kann es in der Garage im Winter gelegentlich auch mal Frost geben, unter -5°C sollte es aber nicht gehen. Nun gibt es leider unterschiedliche meinungen, ob und wie man LiFePo4-Batterien bei Temperaturen unter Null laden darf. Die meisten Hersteller verbieten die Ladung bei T<0°C komplett, andere sagen dass es mit vermindertem Strom möglich sei. Das Problem ist wohl, dass sich metallisches Lithium an der Anode ablagern kann, was zu einer erheblichen Kapazitätsminderung führt. Wieviel Strom bei welcher Temperatur noch erlaubt ist, konnte ich leider nicht herausfinden. Mich würde es nur wundern, wenn man bei >0°C mit vollem Strom (0.5C) laden darf, darunter aber gar nicht mehr. Schließlich gibt es in den LiFePO4-Batterien keinen Phasenübergang wie bei Wasser. Es gibt einige Publikationen zu dem Thema, das Li-Plating scheint tatsächlich aufzutreten: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775314018928 Allerdings wurde hier die Batterie bei -22°C mit einem Strom von 0.5C-1C gequält, wodurch es nach 240 Zyklen zu einem Kapazitätsverlust von 25% (0.5C) bis 35% (1C) kam. Mein Solarmodul liefert im Winter wegen des flachen Einstrahlwinkels maximal 3A, also 0.03C. Die häufig vorgeschlagenen Batterien mit Innenheizung würde in meinem Fall wahrscheinlich wenig Sinn machen, da im Winter zu wenig Leistung zur Verfügung steht, um die Batterie nennenswert zu erwärmen. Leider geben die Herstellung die Stromaufnahme während des Heizens nicht an, ich vermute aber mal so um die 50-100W. Sinnvoller wäre ein Regler, der den Ladestrom bei Minustemperaturen abschaltet.
Fritz G. schrieb: > Sinnvoller wäre ein Regler, der den Ladestrom bei Minustemperaturen > abschaltet. ...und stattdessen auf eine Heizfolie an der Batterie umschaltet, der Strom ist ja gratis und könnte nicht anders genutzt werden. Ab 5 GradC dann wieder zurückschalten.
Fritz G. schrieb: > Leider geben die Herstellung die Stromaufnahme während des Heizens nicht > an, ich vermute aber mal so um die 50-100W. 100W ist nicht wenig, ich habe hier 100W 1Ohm Widerstände, wenn die 100W umsetzen, werden die deutlich über 100 C heiß, nie gemessen, aber raufgesprenkeltes Wasser verdampft sofort, so ne Batterie ist natürlich deutlich größer, aber die soll ja nur über 0 C gehalten werden und nicht als Heizdecke dienen.
Michael B. schrieb: > Fritz G. schrieb: >> Sinnvoller wäre ein Regler, der den Ladestrom bei Minustemperaturen >> abschaltet. > > ...und stattdessen auf eine Heizfolie an der Batterie umschaltet, der > Strom ist ja gratis und könnte nicht anders genutzt werden. Ab 5 GradC > dann wieder zurückschalten. Terrarienheizung als Folie und genügend Dämmung ringsumher. So fühlen sich meine Akkus auch im Winter und im ungeheizten Schuppen sauwohl!
Heinrich K. schrieb: > Ist der Schuppen aus Holz? Natürlich, bestes Brennholz für die eigensicheren US3000C! ;-)) Die Dämmung wird natürlich nur entsprechend der Jahreszeit installiert.
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Wenn Du noch den Typ der geplanten Zelle verraten würdest könnte man ja mal im Datenblatt nachschauen. Es gibt nicht "die" LiFePo4, genausowenig wie es die NCO oder die NMC gibt.
Chris R. schrieb: > Wenn Du noch den Typ der geplanten Zelle verraten würdest könnte > man ja > mal im Datenblatt nachschauen. Es gibt nicht "die" LiFePo4, genausowenig > wie es die NCO oder die NMC gibt. Das ist aber im Kontext dieser Frage völlig egal. Alles, was es da aus China zu kaufen gibt, hat sowieso kein Datenblatt, und lädt nur bis Null Grad. Oliver
J. T. schrieb: > Fritz G. schrieb: >> Leider geben die Herstellung die Stromaufnahme während des Heizens nicht >> an, ich vermute aber mal so um die 50-100W. > > 100W ist nicht wenig, ich habe hier 100W 1Ohm Widerstände, wenn die 100W > umsetzen, werden die deutlich über 100 C heiß, nie gemessen, aber > raufgesprenkeltes Wasser verdampft sofort, so ne Batterie ist natürlich > deutlich größer, aber die soll ja nur über 0 C gehalten werden und nicht > als Heizdecke dienen. Die benötigte Leistung kannst du recht gut abschätzen: Voraussetzung ist eine, wie von mir installierte Dämmung. Ja nach Material (WLG) und Dicke ergibt sich der Wärmedurchgangskoeffizient dieser in W/(m^2*K). Entsprechend der Oberfläche und der geplanten niedrigsten Umgebungstemperatur bekommst du die benötigte Leistung.
Fritz G. schrieb: > Sinnvoller wäre ein Regler, der den Ladestrom bei Minustemperaturen > abschaltet. Das nennt sich BMS, dass macht das sowieso. Die Firma "Powerqueen" kennst du sicherlich, die haben die Heizmatten in einigen Batterien mit drin, solange unter 0°C wird die Heizmatte bestromt, darüber der Akku. 3A bei 12V sind über 30W. Das in Verbindung mit einer Dämmung sollte schon reichen. Da sitzen die Matten wenigstens an den Zellen, alles was du nachrüstest sitzt ja außen auf dem Plastikgehäuse der Batterie und kann nur die Luft in der Batterie erwärmen. Geht auch, aber besser wäre Option 1. Unbekannt ist nur das Verhalten der Heizregelung bei wenig Energie, also wenn die die Matten 5A ziehen wollen und deine Solarspannung einbricht. Wie intelligent das gelöst ist weiß ich leider nicht, da hilft wohl nur der Versuch. Ansonsten schaltet die Batterie ja sowieso irgendwann wegen Unterspannung ab, also die Gefahr ist gering. Du kannst auch regelmäßig mal messen gehen oder alle 2 Tage einen µC + GSM Modul mal aufwachen und nach dem Rechten sehen lassen.
Leerlaufspannung der Module ist 44V? Laderegler temperaturabhängig abschalten wäre ziemlich einfach und günstig (<10€): Per billigem 2596hv-Regler direkt an der PV ne 12V Hilfsspannung erzeugen. Möglichst noch ne 1A-Diode (z.B. 1N4004) und ne 250mA Feinsicherung davor bei dem Billigkram... Dahinter ein W1209 Temperaturmodul. Damit schaltest du dann den Laderegler an die PV, sobald die Temperatur hoch genug ist. Standardmäßig ist der Laderegler also nicht mit der PV verbunden. Das Relais ist zwar Müll, aber die 10A sollten reichen (der Innenwiderstand der Module begrenzt ja). Und die 14V müssten auch reichen, denn beim Abschalten ist der Eingangskondensator ja noch geladen. Die Spannungsdifferenz also nahe 0. Vielleicht noch ne Kontroll-LED am Laderegler-Eingang (nochmal 2596hv, Diode, Vorwiderstand und LED?) und das ganze nicht unbedingt direkt auf leicht entzündliches stellen (China-Restposten halt). Aber sind nach Sicherung maximal 10W Worst Case was da entstehen könnten, also etwa FritzBox-Niveau. Heizung könntest bei Bedarf nachrüsten. 2 Heizfolien mit 24V/30W in Reihe würden ganz gut passen. Und dann mit ca. 6cm Styrodur einhausen. Dann schaltet das lausige Relais aus dem Temperaturmodul eben nicht die PV direkt sondern ein 12V KFZ-Relais (1xUm). Wird auch nicht für die 44V Leerlaufspannung geeignet sein, aber dann machst parallel zu den Heizfolien noch nen Kondensator mit 1.000µF/63V. Einschaltstrom ist auch da wieder durch die PV begrenzt und mit dem Kondensator auch die Abschaltspannung. Die ganzen Schaltereien kosten natürlich etwas Energie. Aber wenns bislang im Winter funktioniert hat ist im Sommer ja 500% safe.
Zum Aufheizen der Akkus von -5 auf +5 Grad brauchst ungefähr 50Wh (25kg*10K*0,2Wh/(kg*K)). Zum "Warmhalten" auf +5°C bei -5°C Umgebungstemperator ca. 5W (6cm Styrodur, ca. 1qm Oberfläche). Da wäre der Akku also an nem guten Wintertag nach einer Stunde von -5 auf +5 und es kann losgehen...
Es gibt LiFePO4 Akkus mit integrierter Heizung: Beispiel: https://de.renogy.com/lithium-lifepo4-batterie-12v-100ah-smart-bms-mit-selbstheitung-funktion/
Es waere messbar, ob die Zellen frueh einknicken. Dazu muesste ein kleiner Strom abwechselnd von ladend auf entladend umgeschaltet werden und die mV Spannungsaenderung gemessen werden waehrend der Akku immer weiter abgekuehlt wird. Am Kurvenverlauf waere zu erkennen bei welcher Temperatur nichts mehr fliessen darf.
Dieter D. schrieb: > Es waere messbar, ob die Zellen frueh einknicken. Dazu muesste ein > kleiner Strom abwechselnd von ladend auf entladend umgeschaltet werden > und die mV Spannungsaenderung gemessen werden waehrend der Akku immer > weiter abgekuehlt wird. Am Kurvenverlauf waere zu erkennen bei welcher > Temperatur nichts mehr fliessen darf. und so willst Du Plating erkennen? Viel Spass...
Ein Weg um zumindest ohne verläßliches Datenblatt herauszufinden, ob es ein Typ mit (überdurchschnittlichen) schlechten Temperatureigenschaften wäre. Wenn der Akku noch nicht gekauft sein sollte, wäre meiner Ansicht nach für Dich, Fritz, sinnvoll, wenn jemand hier eine Quelle nennen kann, deren Akkus bei 5 Grad besser als der Durchschnitt abschneiden.
Dieter D. schrieb: > Ein Weg um zumindest ohne verläßliches Datenblatt herauszufinden, ob es > ein Typ mit (überdurchschnittlichen) schlechten Temperatureigenschaften > wäre. und wie soll das funktionieren? Wie willst Du reversibles Plating (was erstmal nicht weh tut) von irreversiblem unterscheiden bei der Methode (gerade bei kleinem SOC)? Wie willst Du die paar mV durch Plating von den zig mV durch dT/dRi unterscheiden?
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