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recycelte 18650er Akkuzellen

Leitfaden Akkus & PV von A-Z - 25 Schritt-für-Schritt zur 18650 Powerwall

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Schritt-für-Schritt zur 18650 Powerwall

In diesem Kapitel möchte ich Schritt für Schritt erklären, wie man sich einen Solarspeicher aus gebrauchten 18650 Lithiumzellen selbst bauen kann.

Um ein wenig vorzugreifen: es geht hier um eine Powerwall mit 48V Arbeitsspannung in 14S-Konfiguration, also mit 14 identischen Akkupacks, die in Reihe geschaltet werden und zusammen auf 48V kommen. Die grundsätzliche Bauweise siehst Du auf dem Bild, die tatsächliche Größe kannst Du frei nach Deinen persönlichen Bedürfnissen anpassen, Auswahlkriterien weiter unten.

Bild von 14s60p DIY Powerwall 18650

Die meisten Einzelschritte sind bereits im Vorfeld beleuchtet worden (s. Menü) aber mehr oder weniger gestückelt und unsortiert.

Hier möchte ich nun versuchen, eine gut verständliche Anleitung zum Nachbauen zu machen.

 

Um einen Überblick zu bekommen hier vorab die einzelnen Schritte, die nachfolgend weiter erklärt werden

Menü-Übersicht:

  1. 18650 Zellen sammeln
  2. Akkus zerlegen
  3. Zellen testen & sortieren
  4. Zusammenstellung der Akkupacks, Theorie & Praxis
  5. Akkupacks bauen - aber sicher
  6. Balancen der Packs und Zusammenbau der Powerwall
  7. Wechselrichter anschließen, Powerwall in Betrieb nehmen
  8. Internetseiten mit Infos rund um DIY Solar & Powerwall

 

 

1.) 18650 Zellen sammeln

Zunächst die Frage:  wieviele 18650 Zellen braucht man denn?

Das hängt im wesentlichen von drei Faktoren ab:

1.1 wieviel Speicherkapazität benötige ich?

Grundlastsystem

Um nur die Grundlast eines Haushaltes abzudecken reichen grob 3 KWh Speicher aus. Hierzu am eigenen Beispiel mal die Grundlast bestimmen (= der Stromverbrauch, der mindestens immer da ist, auch um 3 Uhr nachts, bedingt durch Kühlschrank, Kühltruhe, WLan-Router, Standby-Verbräuche etc.) und in der Zeit ohne Sonne aufsummieren.

Beispiel:  beträgt die dauerhafte Grundlast 200W, die eigenen PV-Module werden ab 19 Uhr und bis morgens um 9 Uhr nicht mit Sonne versorgt sind das 14 Stunden x 200W = 2.800 Wattstunden = 2,8 kWh. Und das ist dann genau der Stromverbrauch, den mann mittels einer Powerwall abdecken kann und künftig nicht mehr vom Energieversorger zukaufen muss.

Um von der Größe her ein wenig Puffer zu haben sollte man auf das 1,5-fache des ausgerechneten Bedarfes gehen, also in unserem Beispiel 4,2 kWh.

Das wäre dann die Mindestgröße, die Sinn macht

Eigenverbrauch maximieren:

Wenn die eigene PV-Anlage nicht ausreichend Leistung beringt, um größere Verbraucher abdecken zu können wie z.B. Waschmaschine, Geschirrspüler, Mikrowellenherd, Kaffeemaschine etc.pp. kann man auch den fehlenden Strom mittels Powerwall zuschießen um so den Eigenverbrauch zu steigern.

 

Hier beispielhaft ein paar Verbräuche in kWh

verbräuche haushaltsgeräte wh kwh

Screenshot Tabelle: blog.energiedienst.de

 

An dieser Stelle möchte ich auch unbedingt das Tool PVGIS der EU empfehlen, mit dessen hilfe man für seinen eigenen Standort die wichtigsten PV-Daten auf Basis vergangener Wetterdaten ermitteln und so sehr gut abschätzen kann, wieviel Stromertrag zu erwarten sind bei der geplanten Anlagengröße und Ausrichtung.

PVGIS

Um die Berechnungen inkl. Batterie durchzuführen im seitlichen Menü von "Grid connected" zu "Off-Grid" wechseln

 

1.2 wieviel Watt / maximale Stromstärke soll meine PW leisten können?

Auf die genaue Zusammenstellung & Bau der Akkupacks kommen wir zwar später im Punkt 6 nochmal genauer zu sprechen, trotzdem müssen wir uns schon gleich zu Anfangs entscheiden, wieviel Leistung (also nicht Wh sondern Watt) wir der Powerwall entlocken wollen.

Als Richtwert hat sich bewährt:  maximal 1A pro Zelle Dauerleistung (wenn möglich besser 0,5A)

Hintergrund:  18650 Zellen erwärmen sich mehr oder weniger stark, wenn sie dauerhaft mehr als 1A Leistung abgeben oder auch aufnehmen müssen.

Berechnung:  wir wollen beispielsweise Geräte mit zusammen max. 1.000W komplett über die Powerwall betreiben.

Darunter zählen z.B. Musikanlage, TV, Handyladegeräte, alle Lichter im Haus, PC / Laptop, Spielekonsolen, Abzugshaube, Mikrowellenherd.

Verbrauchswerte Haushaltsgeräte Leistung Watt

Screenshot Tabellenauszug von handwerkerratgeber.info

 

Minimale Auslegung:

Bei max. 1.000 Watt brauchen wir also bei einer Powerwall mit typischerweise 48V Arbeitsspannung (mit 12V oder 24V fange ich hier nicht an, das ist für Bastelkeller und Gartenhaus, aber nicht für Haushaltsgerätestrom geeignet) folgende Berechnung:

1.000W / 48V = 20,83A

Bei anvisierten max. 1A pro Zelle bedeutet das, dass wir mindestens 20 Akkuzellen je Akkupack benötigen.

Bei 14 identischen Akkupacks benötigen wir dann also 20 x 14 = 280 Akkuzellen insgesamt.

Die Stromstärke wird bei einer Reihenschaltung immer nur auf ein einzelnes Akkupack gesehen berechnet.

 

Kapazität grob überschlagen:  bei der Kapazitätsberechnung zählt man ebenfalls nur die Zellen eines einzelnen Packs zusammen.

Geht man von einer durchschnittlichen Kapazität von 2.000mAh = 2Ah pro Einzelzelle aus ergibt das bei unserem System mit 20 Zellen je Pack also 2 x 20 = 40Ah je Pack. Jedoch ist Ah eine ziemlich nichtssagende EInheit, denn diese hat immer nur Aussagekraft in Bezug auf die verwendete Spannung.

Viel besser weil universeller vergleichbar und spannungsunabhängig ist da die Einheit Wh (Wattstunden) oder entsprechend kWh (Kilowattstunden).

Zur Umrechnung bietet sich der Onlinerechner von df7sx.de an, wobei wir hier als Spannung dann die Gesamtspannung der Powerwall, also 48V eintragen:

Umrechnung ah wh kwh leistung batterie akku kapazität

Unsere Powerwall mit 20 Zellen je Pack / 14 Packs in Reihe = 280 Einzelzellen hat demnach zwar ausreichend Momentanleistung für 1.000W, aber nur 1,92 kWh.

Meiner Meinung und Erfahrung nach ist eine Verdopplung auf 40 Zellen je Pack die kleinste, sinnvolle Größe.

 

Mittlere Auslegung:

Mit einer Verdopplung der minimalen Auslegung auf 40 Zellen je Akkupack bekommen wir dann folgende Leistungsdaten:

  • 40 Zellen je Pack
  • 14 Packs = 560 Zellen insgesamt
  • 2.000W Leistung
  • rund 3,5 kWh Kapazität

 

Das ist dann schon ganz brauchbar und deckt auch die allermeisten Verbraucher ab. Die einzigen, die leistungstechnisch nichtkomplett bedient werden können sind dann:  Waschmaschine, Trockner, Geschirrspüler, Kaffeemaschine, großer Wasserkocher, Herd, Backofen, großer Fön, Wärmepumpe.

 

Maximale Auslegung:

Eine maximale Grenze was die Leistung in Watt anbelangt stellt in der Regel die in Haushalten übliche 16A Absicherung dar. Diese lässt Verbraucher mit maximal 3.700W zu. Zwar können in einem Haushalt in der Summe mehr als 3.700W gleichzeitig laufen, aber das liegt daran, dass mehrere Absicherungen auf die verschiedenen Räume aufgeteilt sind und mehrere Phasen.

Wenn man eine Powerwall an einem beliebigen Verteilerpunkt z.B. im Keller, in der Garage oder im Gartenhaus anklemmt hat man in der Regel jedoch nur eine Zuleitung mit einer einzelnen 16A Absicherung zur Verfügung, kann also auch nicht mehr als 3.700W ins Hausnetz einspeisen.

Um also dieses Maximum ausreizen zu können benötigen wir:

3.700W / 48V = 77A

Also 77 Zellen pro Akkupack. Da es die zum bau der Akkupacks benötigten Zellhalter in 20er Schritten gibt bedeutet das dann in der praktischen Umsetzung

80 Zellen pro Akkupack. Damit könnten wir dann dauerhaft die vollen 16A / 3.700W abdecken.

Kapazität grob überschlagen:  80 x 2.000mAh = 160Ah = 7,68kWh

Damit lässt sich schon richtig viel machen und im Grunde den kompletten Verbrauch im Haus abpuffern.

Noch größere Packs bringen dann keinen Vorteil mehr bei der Momentanleistung, aber eben zusätzliche Kapazität.

 

um etwas vor zu greifen:

Es lassen sich auch mehrere Powerwalls parallel schalten um so beispielsweise auch nachträglich die Kapazität zu erhöhen.

Mein Vorschlag daher:

für den Anfang erstmal eine Powerwall mit 40 oder 60 Zellen parallel bauen und in Betrieb nehmen, das ist, gerade wenn man das zum ersten Mal macht, bereits aufwändig genug und man übernimmt sich nicht gleich zu anfangs. Bei Bedarf kann man dann später eine weitere Powerwall parallel dazu anschließen.

Ich selbst habe z.B. aktuell vier Powerwalls im Parallelbetrieb am Laufen und noch Platz für zwei weitere vorgesehen.

 

1.3 wieviele Zellen kann ich bekommen (abh. von Budget oder der Möglichkeit, kostenlos an gebrauchte Zellen zu gelangen)

Eine andere Herangehensweise ist natürlich die Größe der Powerwall davon abhängig zu machen, wieviele Zellen man überhaupt bekommen kann.

gebrauchte 18650 zellen aus laptop ebike akkus

 

Das bringt uns zu einem wichtigen und ganz zentralen Thema, zu dem es bereits ein eigenes Kapitel gibt mit folgenden Optionen:

  1. Kaufen - Neu
  2. Kaufen - gebraucht & getestet
  3. Laptopakkus
  4. eBike-Akkus

 

-> Akkus Beschaffung - wie und wo?

 

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2.) Akkus zerlegen

Menü-Übersicht:

  1. 18650 Zellen sammeln
  2. Akkus zerlegen
  3. Zellen testen & sortieren
  4. Zusammenstellung der Akkupacks, Theorie & Praxis
  5. Akkupacks bauen - aber sicher
  6. Balancen der Packs und Zusammenbau der Powerwall
  7. Wechselrichter anschließen, Powerwall in Betrieb nehmen
  8. Internetseiten mit Infos rund um DIY Solar & Powerwall

 

Wenn man es nun geschafft hat, ein paar gebrauchte Akkus zu organisieren, kann es an das Zerlegen gehen.

Hierzu gibt es auch bereits zwei separate Menüpunkte mit vielen Erklärungen und Beispielbildern:

 

-> eBike-Akkus zerlegen

Bild von eBike AKkus zerlegen

 

 

-> Laptop Akkus zerlegen

Bild von laptop akku zerlegen

 

Hier findest Du noch eine ganze Reihe nützlicher Werkzeuge, nicht nur zum Zerlegen er Akkus,

zudem auch einige Sicherheitstipps wie beispielsweise die "Sandgrube" bei einem Kurzschluss und/oder Akkubrand

-> Werkzeuge & Messgeräte

Bild von Werkzeuge

Hinweis an dieser Stelle:

Du musst nicht zwingend losrennen und alle Werkzeuge kaufen / auf Amazon bestellen, die ich benutze.

Erstens ist das nicht unbedingt die allerbeste Methode, wie man etwas macht sondern die Methode, die ich für mich selbst als beste herausgefunden habe. Aber vielleicht arbeitest Du auch lieber mit anderen Werkzeugen.

Zweitens sollten auch einige Werkzeuge, die ähnlich sind und die man schon hat auch ausreichen für den Anfang. Falls Du dann während des Arbeitens feststellst, dass ein Arbeitsschritt mühselig ist oder lange dauert, kannst Du immer noch nach und nach einzelne Werkzeuge austauschen und neu kaufen.

 

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3.) Zellen testen & sortieren

Menü-Übersicht:

  1. 18650 Zellen sammeln
  2. Akkus zerlegen
  3. Zellen testen & sortieren
  4. Zusammenstellung der Akkupacks, Theorie & Praxis
  5. Akkupacks bauen - aber sicher
  6. Balancen der Packs und Zusammenbau der Powerwall
  7. Wechselrichter anschließen, Powerwall in Betrieb nehmen
  8. Internetseiten mit Infos rund um DIY Solar & Powerwall

 

Da wir hier mit gebrauchten Zellen arbeiten ist es wichtig, diese vorher auf Herz und Nieren zu prüfen um

1. defekte und ausgelutschte Zellen auszusortieren

2. die noch nutzbare Kapazität zu ermitteln um später aus den vielen Einzelzellen eine gleichmäßig zusammengestellte Powerwall zu bauen

Bild von liion 18650 zelle testen messen

 

Das Testen der Zellen ist der zeitaufwändigste, aber auch der wichtigste Schritt beim Bau einer Powerwall, ich empfehle deswegen diesen Abschnitt möglichst aufmerksam zu verfolgen um einerseits

  • einen gefährlichen Defekt mit Brand zu verhindern und stattdessen
  • eine perfekt ausgeglichene Powerwall zusammen zu stellen

 

Im weiteren Verlauf gehe ich auf die einzelnen Prüfpunkte noch ausführlicher ein, teilweise gibt es auch komplette Artikel dazu.

 

Hinweis: 

beim Kauf von neuen Zellen solltest Du die Punkte 3.4 + 3.6 + 3.7 durchführen, denn auch bei neuen Zellen schwankt die Kapazität produktionsbedingt immer etwas. Egal bei welchem Hersteller und auch egal welches Modell.

 

Kurzübersicht der einzelnen Prüfschritte:

  • 3.1 optische Prüfung
  • 3.2 Initialspannung
  • 3.3 Innenwiderstand
  • 3.4 Kapazitätstest
  • 3.5 Spannungsabfall
  • 3.6 Sortieren
  • 3.7 Packkapazität

 

3.1 optische Prüfung

Nach dem Zerlegen der Laptop- und/oder eBike-Akkupacks kommt die optische Prüfung, also die Zellen alle von Außen aufmerksam anschauen und auf Beschädigungen achten:

  • Undichtigkeit / Elektrolytaustritt (leicht klebrige, braun-gelbe Flüssigkeit, süßlicher Geruch),meist im Bereich der Pole, besonders im Zellenboden Mini-Löcher vom Entfernen der Nickelstreifen
  • Roststellen (meist im Bereich der Pole)
  • Knicke / Dellen am Akku

Zellen mit solchen Mängeln werden rigoros und ohne Wenn und Aber aussortiert

 

  • beschädigte Hülle / Schrumpfschlauch

Bild von

Gerade beim Zerlegen von eBikeakkus kommt es häufig vor, dass die Hülle beschädigt wird. An der Seite ist das erstmal nicht unbedingt schlimm, wenn das obere Drittel (Bereich um den Pluspol) unbeschädigt ist dann verwende ich solche Zellen ganz normal weiter und setze sie dann später in der Mitte der AKkupacks ein, wo man die Schrumpfschlauchbeschädgung nicht sieht bzw. wo sie dann durch die umliegenden Zellen geschützt sind.

Aber:

Schäden der Schutzhülle im oberen Drittel / um den Pluspol herum sind gefährlich, da hier superschnell ein Kurzschluss passiert da das gesamte Zellengehäuse negativ geladen ist und nur 2 - 3mm vom Pluspol trennen. Die beiden rechten Zellen auf dem Bild oberhalb würde ich so definitiv nicht benutzen.

Solche Zellen erstmal zur Seite legen, die kann man trotzdem weiter verwenden, indem man einfach eine neue Schützhülle anbringt.

Hierzu habe ich eine separate Anleitung geschrieben -> neue Hülle für 18650

 

Die hier im ersten Schritt aussortierten Zellen in einem dichten,nicht metallischen Behälter (Glas- oder Keramikschüssel, Baueimer, Tupperdose) sammeln und bei Gelegenheit zum Wertstoffhof bringen.

 

Lagerung:

Noch ein Wort zur Lagerung. Bitte LiIon Zellen nicht in metallische / leitende Behälter lagern, Kurzschlussgefahr.

Und auch nicht lose in eine Kiste / Karton schütten.

Am besten ordentlich gelagert, immer in eine Richtung und zwischen den einzelnen Reihen dann ein Stück Karton / Plastik / Styropor, sodass die Pole voneinander isoliert sind (rechts unten die wackelige Eispackung - das ist nicht wirklich gut)

Bild von

Zur Lagerung kann natürlich jeder benutzen, was er / sie möchte, ich für mich benutze die Plastikboxen "Samla" von Ikea. Hier auf dem Bild das sind die kleinen 4L Boxen. Die kosten 99 Cent + 50 Cent Deckel und es passend etwa 150 Zellen rein, dienächstgrößeren Boxen haben 11L, kosten 1,99 + 1€ Deckel und es passen rund 350 Zellen rein.

 

3.2 Initialspannung

LiIon Akkuzellen gehen kaputt,wenn sie zu tief entladen werden. Allgemein nimm tman 2,5V als untere Spannungsgrenze, darunter spricht man von "Tiefenentladung".

Um zu vermeiden, dass man defekte Zellen in die Powerwall einbaut sollte man also dringend gleich zu Anfangs die Spannung messen.

  • liegt die Spannung über 2,5V -> perfekt, ab damit in die Kiste o.ä,. für die weiteren Tests
  • liegt die Spannung unter 2,5V -> aufpassen

LiIon Zellen gehen nicht direkt kaputt, wenn sie ein, zwei Mal unter 2,5V rutschen. Entscheidend ist die tatsächliche Spannungstiefe und am meisten noch die Dauer, bei der sie tiefenentladen lagern.

0V Zellen Schaden 1

 

Bei gebrauchten Laptopakkus wissen wir in der Regel nie, wie lange die schon herumlagen, bevor wir die schlussendlich in den Händen halten,

daher ist es meiner Meinung nach sehr sinnvoll, solche Laptopakkus unterhalb von 2,0V nicht zu benutzen sondern stattdessen zu entsorgen.

 

Bei gebrauchten eBike-Akkus kann man unterscheiden.

Besonders bei den Powerpack und Powertube von Bosch kommt es sehr häufig vor, dass diese ein BMS-Defekt haben.

Bei den Powerpack-Modellen...

Bild von Bosch Powerpack Performance BMS reparieren zelltausch zerlegen recyceln powerwall

... wird der Akku beim Fahren komplett leer gefahren und kann danach wegen einer Schutzeinstellung nicht wieder geladen werden. Diese AKkus landen regelmäßig und in großen Mengen auf dem "Müll" (also in der Batteriesammelbox beim Fahrradhändler)

Da diese Akkus nur genau 1x leer gefahren werden und zudem auch in der Regel nicht monatelang tiefenentladen dort gelagert werden habe zumindest ich bisher sehr gute Erfahrungen damit gemacht, solche Akkuzellen zu benutzen.

 

Fast dasselbe passiert bei den Powertube Modellen

Bild von Bosch Powertube 625 500 BMS zerlegen reparieren recyceln Powerwall

Bei den Modellen geht das BMS auch sehr häufig kaputt und es passiert dasselbe wie oben.

Zudem ein zweiter häufiger Defekt: registriert das BMS einen minimalen Spannungsunterschied bei den verbauten Zellen von etwa 0,02V dann geht das BMS in den Schutzmodus und entlädt die Akkuzellen über einen Widerstand bis auf 0 Volt. Auch hier kann der Akku danach nicht mehr geladen werden und landet auf dem Müll.

 

Das sind die beiden einzigen Ausnahmen, bei denen man überlegen kann, tiefentladene Zellen doch noch zu verwenden. In allen anderen Fällen bei denen man nicht weiß,wie lange die Zellen schon lagern -> entsorgen.

 

Exkurs 0-Volt-Zellen reaktivieren:

Die meisten Ladegeräte können tiefentladene Zellen unter 2,5V nicht aufladen. Sie erkennen sie entweder erst garnicht oder erkennen sie fälschlicherweise als NiMh Akkus.

Man muss sie reaktivieren um sie wieder benutzen zu können.

Manche Ladegeräte haben eine Reaktivierungsfunktion integriert, die heißt dann unterschiedliche, manchmal "0-Volt-Reactivation" oder "Low Voltage Boost" oder so ähnlich. Manchmal muss man den Reaktivierungsmodus dann manuellauswählen, manche Geräte machen das automatisch.

Ich selbst benutze dafür das XTar VC8, das hat eine automatische Reaktivierung.

Bild von Akku Ladegerät kapazitätstest alternative opus xtar vc8

Das kleinere XTar VC4 kann das genauso. Mehr zu den Geräten auch im übernächsten Abschnitt unter Punkt 4 Kapazitätstest

 

Dabei wird zu Anfangs mit einer sehr niedrigen Spannung und gleichzeitig sehr niedrigen Stromstärke die Zelle geladen, im weiteren Verlauf wird beides ganz langsam gesteigert.

Das ist sehr wichtig, denn ein "Hauruckladen" von tiefentladenen Zellen zerstört diese.

Aus diesem Grund bitte nicht nachmachen, was im Internet manchmal empfohlen wird:  eine 0-Volt-Zelle mit zwei Kabeln parallel an eine volle Zelle anschließen, so wie z.B. hier:

Denn dabei passiert genau das, was wir nicht wollen:  mit einem Schlag bekommt die 0-Volt Zelle die volle Spannung der anderen Zelle ab und die komplette Stromstärke, die die andere Zelle liefern kann.

 

Zusammenfassung:

  • LiIon Zellen unter 2,50V sind tiefenentladen, unter 2,0V ist gefährlich
  • daher: Laptopakkus und Akkus aus Quellen wo Du nicht sicher weißt, wie lange sie schon tiefentladen lagern -> entsorgen
  • wenn schon tiefentladene Zellen reaktivieren dann möglichst "sanft" mittels dafür vorgesehener Reaktivierungsfunktion des Ladegerätes z.B. XTar VC4 / VC8

 

 

3.3 Innenwiderstand

Bei gebrauchten Zellen weiß man in der Regel so gut wie garnichts über das vorherige Leben.

  • wie alt
  • wie oft wurde sie geladen / entladen
  • stark belastet oder nur leicht
  • Lagerung / Temperatur
  • evtl. schon mehrmals tiefenentladen
  • kündigt sich ein Defekt an

 

Der Innenwiderstand einer LiIon Zelle gibt sehr viel Aufschluss über den Zustand einer Zelle und gehört neben den beiden vorherigen Tests (optische Prüfung und Spannungsmessung) zu den wichtigsten Prüfungen, um den Zustand einer Zelle beurteilen zu können.

Bild von LiIon Powerwall Li-Ion Zellen prüfen messen testen innenwiderstand ri multimeter vapcell yr-1030 voltmeter

 

Das Thema Innenwiderstandsmessung ist bei der DIY-Powerwall so wichtig, dass ich hierzu ein eigenes Kapitel verfasst habe -> Innenwiderstand Ri

 

 

zusammengefasst die zwei wesentlichen Punkte:

  • ein Innenwiderstand über 70mOhm weist darauf hin, dass die Zelle bereits viel arbeiten musste und / oder sich ein Defekt ankündigt -> nicht mehr in der Powerwall nutzbar
  • mit einem normalen Multimeter lässt sich der Innenwiderstand von Li-Ion Akkuzellen nicht korrekt messen, ebensowenig mit Ladegeräten, die eine Widerstandsanzeige haben, dazu benötigt man ein spezielles Messgerät (um 30€)

 

 

3.4 Kapazitätstest

Der für uns interessanteste Punkt ist sicher, wieviel nutzbare Restkapazität hat die gebrauchte Zelle nun, denn je älter / je mehr eine Zelle bereits schuften musste, desto geringer ist die verbleibende Kapazität.

Diese nutzbare Kapazität herauszufinden ist sehr leicht, man benötigt lediglich Ladegerät, welches einen Kapazitätstest beherrscht.

Bild von 18650 liion akku battery zelle kapazität messen testen prüfen

 

Im Grunde funktioniert dieser Test in drei Stufen:

  1. Akku voll aufladen
  2. Akku entladen -> dabei die Energie mitzählen, die aus dem Akku entnommen werden kann
  3. Akku danach wieder aufladen, damit er anschließend auch benutzt werden kann

 

Es gibt auch (günstige) Geräte, die bieten nur einen Schnelltest an. Der funktioniert dann so:

  1. Akku voll aufladen -> dabei die Energie mitzählen, die während des Ladevorgangs in den Akku hineinpasst

Dieser Test ist, mit Verlaub, absoluter Käse. Denn man kann erstens nie genau sagen, wieviel Restladung bereits im Akku drin war, und zweitens variiert die Menge, die in eine LiIon-Akkuzelle hineingeladen werden kann sehr stark. z.B. bei einem sog. Heater (dazu später mehr), der seine Ladeendspannung nicht oder nur unter viel Energieeinsatz erreicht. Dieser wird wahnsinnig viel Ladung aufnehmen können, aber hat trotzdem kaum nutzbare Kapazität.

Daher beim Kauf eines solchen Kapazitätsmessgerätes nicht einfach nur auf die Artikelbeschreibung "inkl. Kapazitätstest" achten sondern auch auf die Methode.

 

 

Bei Geräten wie dem Imax charger oder Bastellösungen wie die Platinen ZB2L3 HW-586 / TP4056 muss man diese drei Schritte alle einzeln und nacheinander abarbeiten,

aber es gibt auch eine handvoll "normaler" Ladegeräte, die diese drei Schritte vollautomatisch machen

Bild von Li-Ion kapazitätstest ladegerät charger

 

Auch zu diesem Thema gibt es ein eigenes, sehr ausführliches Kapitel mit Vorstellung der gängigsten Ladegeräte

-> Ladegeräte + Kapazitätstester

 

 

Wie auf dem Bild oben schon zu erahnen nutze ich mittlerweile ein einfaches ATX Computernetzteil, anstatt vieler einzelner Steckernetzteile, um alle Kapatitätstester / Ladegeräte zu betreiben.

Bild von akku batterie liion lithium teststation ladegeräte kapazitätstest liitokala opus atx netzteil

Hierzu gibt es auch eine bebilderte Anleitung -> ATX Computer Netzteil umbauen für Ladegeräte

 

 

Welche Kapazität ist noch gut und nutzbar?

Es gibt zwei Ansätze um zu sagen, welche Kapazität noch brauchbar ist für eine Powerwall.

1. Arbeitsaufwand

Im Grund ist jede Kapazität nutzbar für eine Powerwall, auch sehr kleine im Bereich von sagen wir mal 1.500mAh.

Allerdings ist der damit verbundene Arbeitsaufwand eben doppelt so groß, wie bei Zellen mit 3.000mAh Kapazität.

Man braucht doppelt so viele Zellen um in der Summe dieselbe Speichergröße zu bekommen, muss doppelt so viele Zellen testen, verbauen, löten, die ganze Powerwall wird doppelt so groß, man benötigt mehr Material "drumherum" wie Zellhalter, Busbars, Sicherungsdraht, Ringkabelschuhe etc. pp.

Aus diesem Grund, um den Arbeitsaufwand überschaubar zu halten nehmen die meisten DIY-Powerwall-Leute 2.000mAh als Minimum

Aber wie gesagt, technisch spricht erstmal nichts gegen niedrigere Kapazitäten, das ist eine persönliche, individuelle Entscheidung, ob man sich die Mühe machen will auch kleinere Zellen zu benutzen oder nicht.

Ich z.B. habe in der Garage eine komplette 12kWh Powerwall zum Laden des E-Autos rein aus Zellen zwischen 1.500mAh - 1.900mAh gebaut.

Bild von diy tesla powerwall 18650 zellen laptop ebike e-auto elektromobilität wallbox aiways u5 duosida

OK ich gebe zu, die wollte ich ursprünglich auch nicht verwenden und entsorgen, aber als es mit der Zeit so viele wurden fand ich es viel zu schade die zu entsorgen und hab sie dann doch verwendet. Und nun bin ich froh drum.

 

 

2. Die 80%-Regel

Wichtiger als der o.g. Arbeitswand ist die 80%-Regel

Und zwar sollte man die Grenze für nutzbare Restkapazität nicht ausschließlich an einem fixen mAh-Wert festmachen, sondern daran, wieviel Prozent eine Zelle von ihrer ursprünglichen Kapazität noch übrig hat.

 

Hier gilt allgemein die Empfehlung:

  • bei 60% Restkapazität und weniger ist eine Zelle praktisch ausgelutscht und tot
  • Minimum 80% Restkapazität sollte sie noch haben, damit es sich noch lohnt, die Zelle in einer Powerwall zu betreiben, damit sie auch noch ein paar Jahre durchhält

 

Beispiel:

Weist eine Zelle nach dem Kapazitätstest noch 2.000mAh auf ist das für den Arbeitsaufwand zwar erstmal gut, sagt aber noch nichts über den Zustand aus

  • hatte die Zelle nagelneu ab Fabrik 2.100mAh ist das ein sehr guter Wert, denn sie hat noch rund 95% ihrer ursprünglichen Kapazität und daher noch nicht viel arbeiten müssen
  • aber hatte die Zelle nagelneu ab Fabrik 3.500mAh dann hat sie nur noch bescheidene 57% ihrer usprünglichen Kapazität und hat demnach ihr Lebensende bereits erreicht und ist für eine Powerwall nicht mehr nutzbar

 

Diese Abschätzung der 80% hat hauptsächlich etwas mit der Zyklenanzahl zu tun, denn LiIon Zellen haben nur eine beschränkte Anzahl an Lade-Entladezyklen, die sie verkraften. Diese Zyklenanzahl hängt direkt mit der Restkapazität zusammen und anhand dieser kann man also abschätzen, wie lannge eine Zelle noch leben wird.

 

Woher weiß man, wieviel Kapazität eine Zelle ursprünglich mal hatte?

Klingt vielleicht erstmal nach unglaublich viel Arbeit aber:  Du musst von jeder Zelle die Modellbezeichnung googeln und nachschauen, wieviel Kapazität die Zelle ab Werk mal hatte.

Aber:

Wenn Du erstmal ein paar zwanzig oder dreißig Akkupacks zerlegt hast wirst Du feststellen, dass sich die verbauten Zellen widerholen und es im Grunde nur ein Dutzend unterschiedlicher Zelltypen gibt, da hat man dann recht schnell raus, welche Zelle wieviel Kapazität haben sollte.

Und für den Anfang:  googeln oder den Zellentyp in der Celldatabase von Secondlifestorage suchen

 

 

3.5 Spannungsabfall

Der nächste Prüfschritt ist, ob die AKkuzelle die Ladung auch halten kann oder ob sie sich unzulässig schnell entlädt.

Dazu werden die LiIon Zellen voll aufgeladen, also auf 4,20V ( nach dem Kapazitätstest sind die Zellen in der Regel eh auf 4,20V geladen, also ist das im Grunde kein separater Schritt.)

Danach werden die Zellen eingelagert und nach einer bestimmten Zeit wird die Spannung gemessen. Ist die Spannung zu weit abgefallen wird die Zelle entsorgt.

 

Hierfür gibt es keinen in Stein gemeiselten Wert sondern lediglich Richtwerte. Einige Leute nehmen 4 Wochen Einlagerungsdauer und einen minimalen Rest-Spannungswert von 4,10V.

Heißt:

hat die Zelle nach 4 Wochen Nicht-Benutzung nun weniger als 4,10V dann verliert sie die Ladung zu schnell und wird aussortiert.

Manche nehmen 4,0V als Grenzwert, andere 2 Wochen anstatt vier.

Das ist ganz davon abhängig, wie die eigene Präferenz ist, wie fit die Zellen sein sollen, die man verwenden möchte.

Hier beispielhaft ein Flowchart, das ich irgendwo im Netz mal aufgeschnappt habe:

18650 Upcycling Flowchart

 

Ich persönlich messe diesem Test jedoch nicht zu viel Wichtigkeit bei, aus drei Gründen:

  • in (m)einer Powerwall wird die Ladung eigentlich nicht über Wochen gelagert sondern täglich abgerufen und auch nachgeladen, d.h. es kommt nicht so sehr darauf an, dass die Zellen ihre Ladung möglichst lange verlustfrei halten können
  • minimale Ladungsverluste einzelner Zellen können automatisch ausgeglichen werden, indem man einen aktiven Balancer benutzt -> aktiv Balancer BMS
  • Zellen, die so alt oder beschädigt sind, dass sie gefährlich viel Ladung verlieren fallen bereits an anderer STelle auf, z.B. indem sie sich beim Laden stark erwärmen (Heater) oder die Ladeschlussspannung von 4,20V nicht erreichen

Wer allerdings seine Powerwall mit richtig doll gebrauchten Zellen und ohne aktiven Balancer baut (Laptopzellen, Akkupacks unbestimmten Alters, ...) sollte auf jeden Fall den Test des Spannungsabfalls sehr genau nehmen.

 

3.6 Sortieren

Die erste Ladung Akkuzellen ist nun komplett fertig getestet und für gut befunden. Und nun?

Bei kleineren Powerwalls mit grob 500 Zellen insgesamt bietet sich das Tool rePackr an um die vorhandenen, beschrifteten Zellen so zu sortieren, dass sich daraus gleichwertige Akkupacks für eine Powerwall zusammenstellen lassen

Du findest das kostenlose Online-Tool unter

  • secondlifestorage.com -> Battery-Tools-> Pack builder
  • oder direkt unter repackr.com

rePackr

 

Für größere Powerwalls ist diese Methode sehr zeitaufwändig und es empfiehlt sich stattdessen ein anderes Vorgehen.

Und zwar werden die Zellen direkt nach dem Kapazitätstest sortiert nach ihrer Kapazität, und zwar in 100mAH Schritten - oder noch besser in 50mAh Schritten.

18650 sortiert

 

hierzu eignen sich die Ikea Samla Boxen sehr gut. Rund 350 Zellen passen in die Boxen mit 11L (wie hier auf den Bildern), in die kleinere 4L Box passen rund 150 Zellen rein

Bild von

 

Wenn die getesteten Zellen alle sortiert nach Kapazität und ordentlich in Kisten eingeordnet sind dann lassen sich im nächsten Schritt stressfrei die AKkupacks für die Powerwall bauen.

 

 

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4.) Zusammenstellung der Akkupacks, Theorie & Praxis

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Nun haben wir einige Hundert fertig getestete LiIon Zellen, als nächstes stellen sich zwei Fragen

  • 4.1 darf ich Akkus mit unterschiedlicher Kapazität mischen?
  • 4.2 wieviel Zellen soll ich parallel und in Reihe schalten?

 

4.1 Darf ich Akkus mit unterschiedlichen Kapazitäten mischen?

Kommt darauf an, ob Reihenschaltung oder Parallelschaltung.

a) Reihenschaltung

18650 Reihenschaltung

Wenn Du Zellen in Serie schaltest müssen alle Zellen dieselbe Kapazität haben. Benutzt Du hier unterschiedliche Kapazitäten dann bestimmt die schwächste Zelle die Gesamtkapazität der gesamten Reihenschaltung. Ist die schwächste Zelle leer, dann ist das gesamte Pack nicht mehr weiter nutzbar obwohl die anderen Zellen vielleicht noch Ladung hätten.

 

b) Parallelschaltung

18650 Parallelschaltung

In einer Parallelschaltung kannst Du Zellen mit unterschiedlichen Kapazitäten mischen, die Gesamtkapazität ist dann die Summe der Einzelkapazitäten.

Bei Belastung wird dann die Zelle mit der höchsten Kapazität automatisch stärker belastet als die mit der niedrigsten Kapazität.

Effektiv wird dennoch die schwächste Zelle ein wenig schneller geleert werden und so wird das gesamte Pack gegen Ende der Ladung hin nicht mehr so hohe Ströme abgeben können. Der Effekt wird kleiner umso mehr Zellen parallel geschaltet sind.

Bei einer Parallelschaltung mit nur 3 oder 4 Zellen sollten diese möglichst nah beieinander liegen,

bei einem Akkupack mit 40, 60 oder mehr Zellen parallel, wie das in einer Powerwall recht üblich ist, macht es garnichts aus, wenn Zellen mit z.B. 2.000mAh bis 3.000mAh gemischt werden.

 

c) gemischte Schaltung

18650 gemischte Schaltung

Für unsere Powerwall werden wir in der Regel so etwas haben, eine Mischung aus Parallelschaltung und Serienschaltung.

 

Hier muss man nun beide vorangegangenen Grundsätze gleichzeitig beachten:

  • die Einzelkapazitäten der parallelen Teile (hier im Bild also die linken drei Zellen zusammen genommen, die mittleren drei zusammen genommen, die rechten drei zusammen genommen) dürfen unterschiedlich sein, da sie sich ausgleichen.
  • die drei Blöcke, die dann jeweils in Reihe geschaltet sind müssen jedoch in der Summe dieselbe Kapazität haben da sonst der schwächste Block die Gesamtkapazität bestimmt

Beispiel:

  1. die linken drei Zellen haben 1.800.mAh / 2.000mAh / 2.200mAh = 6.000mAh gesamt
  2. die mittleren drei Zellen haben 1.900mAh / 2.000mAh / 2.100mAh = 6.000mAh gesamt
  3. die drei rechten Zellen haben 1.500mAh / 2.100 / 2.400mAh = 6.000mAh gesamt

Das würde problemlos gehen.

 

4.2 wieviel Zellen soll ich parallel und in Reihe schalten?

Bild von

 

Im Grunde musst Du die Frage selbst beantworten, eine Hilfestellung findest Du direkt im ersten Teil unter 1.1 - 1.3

 

Gängig bei LiIon und im DIY-Selbstbausegment sind:

  • seriell:  14s Systeme, also 14 Akkupacks in Reihe. Dadurch erhält man ein 48V Akkusystem.
  • parallel:  40p, 60p, 80p, 120p - generell 20er Schritte da die standardmäßigen Zellhalter im Raster 4x5 gebaut sind

 

Nachdem ich mehrere Systeme gebaut habe unter anderem mit 40p, 60p, 100p und 120p kann ich folgendes aus meiner eigenen, persönlichen Erfahrung heraus sagen:

  • 40p ist vergleichsweise schnell gebaut und gut für den EInstieg, damit man mal in halbwegs überschaubarar Zeit ein Ergebnis und demzufolge ein Erfolgserlebnis hat. Hier hat man dann ganz grob 4kWh zusammen. Die Akkupacks sind aufgrund ihrer eher geringen Größe anfällig für stark unterschiedliche Zellkapazitäten und hohe Ladeströme, also eher für kleinere Anlagen im Gartenhaus ider in einer Wohnung. Nicht geeignet für große Lasten wie Fön, Kaffeemaschine, Herd, Backofen etc. aber auch noch unproblematisch mit Leitungsquerschnitten und Verbindern. 16mm² reicht dicke aus.
  • 60p ist eine gute, handliche Größe. Mit etwas Übung hat man schnell die einzelnen Arbeitsschritte erledigt, gute Größe um mal eben nach der Arbeit noch ein oder zwei Packs zusammenzubauen. Gut skalierbar. Mit 60A Abgabeleistung gerade so geeignet für Fön und Co. (alles bis 3.000W) aber noch nicht für Backofen, Herd etc. Grob 6kWh Gesamtkapazität
  • 80p ist schon recht groß und schwer, man muss die Busbar-Querschnitte und Zuleitungsdurchmesser gut berechnen, um die maximal 80A Abgabeleistung auch ordentlich transportieren zu können, ohne dass etwas zu heiß wird.
  • 120p ist schon sehr groß, hier braucht man dann schon etwas Durchhaltevermögen um 1) ein einzelnes Pack fertig zu bauen und zu löten = 600 Lötungen und b) erstrecht um 14 solche Packs zu einem Gesamtsystem zu bauen. Das macht man nicht mal eben so nebenher, da sollte man schon konkret Zeit einplanen, damit es nicht zu einem Kellerprojekt wird, das auf halber Strecke aufgegeben wird. Aber:  12 kWh und 120A Abgabeleistung = ausreichend für alle Anwendungen und auch so, dass die einzelnen Zellen nicht übermäßig gestresst werden. Aber hier gilt auch gewissenhaftes Arbeiten, denn 120A Strom sind schon richtig viel, damit kann man 12mm Stahl schweißen. 35mm² Kupferkabel Minimum. Weiterer Vorteil beim Bau von mehreren Systemen: mit dieser Bauweise ist der geringste Aufwand + die geringsten Kosten verbunden umgerechnet pro Zelle, denn mehrere kleinere Systeme sind aufwändiger als wenige große, und die Kosten für Teile drumherum wie BMS, Kabelverbinder, Sicherungen etc. sind bei wenigen großen Systemen auch niedriger als bei mehreren kleinen.

Bild von liion lithium 18650 recycling solarspeicher tesla powerwall 14s120p diy

 

 

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5.) Akkupacks bauen - aber sicher

Menü-Übersicht:

  1. 18650 Zellen sammeln
  2. Akkus zerlegen
  3. Zellen testen & sortieren
  4. Zusammenstellung der Akkupacks, Theorie & Praxis
  5. Akkupacks bauen - aber sicher
  6. Balancen der Packs und Zusammenbau der Powerwall
  7. Wechselrichter anschließen, Powerwall in Betrieb nehmen
  8. Internetseiten mit Infos rund um DIY Solar & Powerwall

 

Es gibt unzählige Arten und Bauformen, wie man aus 18650 Zellen einzelne Akkupacks und später eine gesamte Powerwall bauen kann.

 

5.1) einige Beispiele verschiedener Bauformen

 

01 - klein und knackig, Verbinder parallel

Akkuback DIY 18650 Powerwall Bauform 01

 

02 - aufwändig und dekorativ, verschachtelte Busbars

Akkuback DIY 18650 Powerwall Bauform 02

 

03 - mehrere Etagen

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 04 - sehr große Einzelpacks, hier sind die Zellen nicht alle parallel verbunden sondern immer eine Reihe parallel, die Reihen jeweils in Serie

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

05 - Flacheisen / Metallband / Nickelstrip als Busbar

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

06 - seitliche Sammelschiene

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

07 - klickbare Kauflösung

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

08 - hier erkennt man gut den Aufbau:  10s4p also jeweils 4 Zellen parallel verbunden, diese 4er-Reihen dann in Serie -> 36V Arbeitsspannung

Akkuback DIY 18650 Powerwall

09 - Riesenpack, ebenfalls mit wechselnder Polung

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

10 - wieder seitliche Sammelschienen

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

 11 - zwei Packs parallel übereinander gestapelt

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

12 - dicker Kupferdraht direkt auf die Zellen aufgelötet

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

13 - mit Steckverbinder aus dem Modellbau

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

14 - Busbarenden an entgegenliegenden Enden

Bild von

 

15 - Punktschweißen

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

16 - Löten und Busbarenden an denselben Seiten

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

17 - seitliche Busbars

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

18 - Punktschweißen mit Fused-Nickelstrips

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

19 - Kupferbändchen als Busbars

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

20 - Kupferbändchen als Busbars

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

21 - keine Ahnung, wie das funktioniert - ist auf jeden Fall nicht übersichtlich

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

22 - zwei dicke Busbars pro Seite mit massiven Verbindern

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

23 - große Packs

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

24 - plattgeklopfte Heizungsrohe als Sammelschienen an der Wand

Akkuback DIY 18650 Powerwall

 

25 - immer 2 Zellen an einem Sicherungsdraht

Bild von liion lithium 18650 recycling solarspeicher tesla powerwall 14s120p diy

 

 

Welche Form Du nun für Deine eigene Powerwall nimmst hängt ab von

  • der Größe Deiner geplanten Powerwall
  • wie Deine Platzverhältnisse vor Ort sind (z.B. Plus und Minuspol auf derselbenseite oder gegenüberliegend benötigt unterschiedlich viel Platz)
  • welche Materialien / Geldmittel Du zur Verfügung hast (speziell bei der Verwendung der Busbars, wenn man z.B. Kupfer-Flacheisen zur Verfügung hat kann man die gut nutzen, anstatt teuer Kupferkabel zu kaufen)
  • Deinem persönlichem Geschmack ab

 

Ich habe mittlerweile 13 Powerwalls gebaut und nicht überall dasselbe Design sondern immer so, wie es am besten passt.

Was ich allerdings überall gleich mache, weil es sich (für mich) bewährt hat werde ich in den nachfolgenden Punkten aufzeigen.

 

Als Bauform benutze ich am liebsten die auf den Bildern oberhalb Nr. 14, 16 und 25

 

 

5.2)  Akkupacks bestücken

Wenn die 18650er Zellen bereits alle getestet und in 50mAh oder 100mAh-Schritten sortiert sind geht es an das Bestücken der Akkupacks

Ich benutze dazu immer die ganz normalen, standardmäßigen 4x5 Plastik-Zellhalter

18650 Zellhalter 4x5 Plastik Halter DIY Powerwall

Die kosten im 50er Pack rund 20€ inkl. Versand aus China, wenn man über Aliexpress bestellt. Dort einfach nach "4x5 Zellhalter" suchen dann findet man schon unzählige Angebote. Ich bestelle meist 2x 50er Pakete zusammen, das geht bisher auch immer ohne weiteres durch den Zoll.

Bild von

 

Nach dem Zusammenklippsen der Zellhalter...

Bild von

 

...geht es dann an das Bestücken

 

Tipp:

wenn Du Akkupacks baust, wo Plus- und Minuspol an derselben Seite des Packs enden dann achte darauf, dass Du bei der Bestückung des Packs so vorgehst, dass die Zellen mit hoher Kapazität an dem Ende sind, wo auch die Pole sind. Je weiter weg von den Polen desto schwächer die Zellen.

Bild von

 

Wieso? Weil die Zellen, die direkt an den Polen verbaut sind stärker und mehr belastet werden als die, die weiter weg sind, weil durch die Entfernung und die damit verbundene Kabelstrecke der Busbar der Widerstand leicht ansteigt.

Indem man an den Polbereichen die stärksten Zellen verwendet gleicht sich das dann in etwa wieder aus da die stärksten Zellen nun auch am stärksten belastet werden, und die weniger starken Zellen auch weniger stark belastet.

Falls Du ausreichend Platz hast baue die Packs so, dass die Pole gegenüber liegen, so werden alle Zellen automatisch gleich stark belastet. Das macht vor Allem dann Sinn, wenn Du die Packs schmal und sehr lang baust, wie z.B. bei diesem 100p Pack hier:

Bild von

 

bei 40er und 60er Packs ist das noch ziemlich egal, bei 80er sollte man schon zu gegenüberliegenden Polen übergehen, bei 100p ist das quasi "Pflicht"

 

 

5.3) Lötpunkte setzen

Nachdem die Zellen in den Zellhaltern stecken geht es ans Löten.

Das Löten selbst besteht aus drei Lötschritten. Im ersten setzen wir nur einen kleinen Lötpunkt auf jeden Pol einer jeden Zelle, damit später der Sicherungsdraht gut und schnell darauf haftet.

Achtung:

Das Löten von LiIon Zellen kann gefährlich sein, wenn man sichnicht die Zeit nimmt um sich vorher zu informieren, wie genau das geht. Das habe ich schon mehrfach erwähnt und auch hier recht ausführlich erklärt -> 20 Löten - Anleitung für Akkus

 

Zum Setzen der Lötpunkte benutze ich einen 150W Lötkolben, einen Ersa 150S Lötkolben (erhältlich auf eBay und Amazon)

Bild von

Ich hatte vorher einen billigen China-Lötkolben aber die Lötspitze sind aus weichem Kupfer und halten nur rund 100 Lötpunkte, dann muss man nachschleifen, das geht dann etwa 3 - 4 Mal dann ist die Lötspitze durch und es gibt nur sehr schwer passenden Ersatz. Seit dem Ersa-Lötkolben ist Ruhe und ich kann durchgängig und stressfrei arbeiten. Der hat eine Dauerlötspitze, die zudem auch filigraner ist und die Hitze besser dosiert (links Chinateil, rechts Ersa 150S Lötkolben (erhältlich auf eBay und Amazon)

Bild von

 

Es reichen wirklich kleine Lötpunkte, große Kleckse sind gerade auf der Plusseite sogar eher gefährlich und obendrein ist es eine Verschwendung von Lötdraht

Bild von

 

 

Tipp:

Auch wenn das schon wieder Geld kostet, aber bei den geplanten mehreren Hundert oder gar Tausend Lötungen ist ein Rauchabzug definitiv zu empfehlen, da Lötdämpfe gesundheitsschädlich sind.

Bild von

Gibt es so wie hier auf dem Bild mit Schlauch auf eBay oder Aliexpress

 

Ich hab mir dann noch aus Pappe und Panzertape eine "Schnute" gebastelt, die den Rauch direkt dort abzieht, wo ich gerade arbeite, das funktioniert prima

Bild von

 

 

5.4) Busbars verdrillen, biegen und löten

WIe die Busbar nun gebaut wird, ob aus ALuminium, aus Kupfer, aus Flachmaterial, als Rohr, ob aus einem einzelnen Kabel oder aus mehreren verdrillten ist erstmal egal, solange das wichtigste Passt:  der Querschnitt.

Benutze diesen Online-Rechner um den benötigten Querschnitt zu ermitteln -> Kabellängen & Kabelquerschnitts Rechner

Ich selbst habe keine Quelle für Flacheisen oder Kupfer allgemein, also muss ich kaufen.

Ich benutze Kupferkabel als Einzeladern, die ich entmantele und dann verdrille. In meinen ANwendungsfällen bewährt hat sich:

  • bis 60A -> 3x 2,5mm² Einzelader, doppelt gelegt als U-Form -> 15mm² Gesamtquerschnitt
  • bis 120A -> 4x 4mm², doppelt gelegt als U-Form -> 32mm² Gesamtquerschnitt

dünner, also 1,5mm² ist mMn zu fummelig und auch mehr Arbeit, diese zu entmanteln als es der Aufwand wert ist,

dicker, also 6mm² ist schon sehr starr und kaum noch zu bewegen

Derselbe Händler hat auch preiswerte Batteriekabel zum Anschluss der Powerwall an den Wechselrichter / MPPT Laderegler

-> Batteriekabel

 

Wieso nicht ein dickes Kabel?

Das Verdrillen von mehreren dünnen Adern macht das Ganze flexibler als eine dicke, starre Einzelader.

 

Zum Abisolieren habe ich mehrere Techniken ausprobiert.

  • Abisolierzange
  • Elektriker-Abisoliermesser
  • Teppichmesser

 

Am Ende bewährt weil schnell hat sich dann diese Methode:

1. Einzeladern in passend lange Stücke schneiden

Bild von

 

2. mit einer Teppichmesser-Trapezklinge im Schraubstock die Einzelader abisolieren

Bild von

wenn man anfängt mit dem Kabel an der Klinge ruckelnd hängen zu bleiben dann wird sie so langsam stumpf, dann einfach die Klinge einen Zentimeter weiter aus dem Schraubstock rausziehen.

Ich schaffe so in etwa 10 - 15 Kabelstücke, dann ist die Klinge an der Stelle stumpf.

Bild von

 

3. ganz viele abisolierte Einzeladern

Bild von

 

4. drei Adern in Schraubstock und Akkuschrauber einspannen und so lange verdrillen, bis sich die Busbar etwas verkürzt, so etwa 10 cm.

Bild von

 

Das musst Du passend für Dein Gefühl machen und zwar so, dass die fertig verdrillte Busbar nicht so locker ist, dass sie labberig ist, aber auch nicht so fest, dass man sie nicht mehr gescheit biegen kann

Bild von

 

bei mir sieht das dann so aus

Bild von

 

5. eine Biegeschablone basteln aus einem alten Holzbrett und ein paar Dübeln (8 oder 10mm)

Diese hier ist jetzt für zwei Busbars da das Brett so breit war, bringt aber im Grunde keinen Vorteil gegenüber einer Schablone für nur eine Busbar.

Nimm zum Abmessen der Abstände und Anzeichnen auf dem Brett einen Plastikhalter

Bild von

 

Bild von

 

die krummen Enden mit einer Beißzange abzwicken

Bild von

 

fertig gebogen sieht das noch etwas unschön aus

Bild von

 

die beiden Enden werden mit Ringkabelschuhen in den Maßen SC16-6 zusammen geführt. Die "16" steht für "max. 16mm² Kabeldurchmesser" und die "6" für das Bohrloch passend für M6 Schrauben.

Bild von

 

Bei der Variante mit 4x 4mm² nehme ich nicht einen dicken 35mm² Ringkabelschuh, denn da passen keine 2x 16mm² Busbars rein, sondern ich benutze zwei 16mm Ringkabelschuhe

Bild von

 

die Kabelschuhe werden erstmal locker von Hand drüber geschoben. 2x 3x 2,5mm² passen gerade eben so da rein

Bild von

 

Ringkabelschuhe werden, genau wie Aderendhülsen, gecrimpt. Um die Verbindung zusätzlich besser leitfähig zu machen löte ich sie vor dem Crimpen aber immer noch zusätzlich innen, denn schlechte Verbindungen bedeuten einen hohen Übergangswiderstand und damit starke Erwärmung wenn viel Strom fließt

Bild von

 

also erst mal mit dem dicken 200W Lötkolben gut erhitzen. Dann gebe ich Lötzinn zu, sodass der Ringkabelschuh etwa zu 2/3 gefüllt ist

Bild von Busbars löten

 

im noch warmen Zustand wird dann 2x gecrimpt

Bild von

 

Tipp:

besser als diese einfache Crimpzange oberhalb ist diese im Bolzenschneider-Design. Die kostet mit rund 25€ zwar etwa mehr aber die Verbindungen sind sicherer

Bild von

Mehr Infos auch hier -> Akkus - 10 Werkzeuge + Messgeräte

 

sieht dann so aus. Das Lötzinn was zu viel ist drückt sich etwas raus und im Innern des Kabelschuhs sind nun alle Kupferdrähte perfekt mit dem RIngkabelschuh verbunden

Bild von

 

Bild von

 

zum Schluss noch Schrumpfschlauch über die Enden und einschrumpfen

Bild von

 

 

hier sind quasi alle Stationen zu sehen. Unten die Einzelaldern, darüber abisoliert, dann dreifach verdrillt und zum Schluss zurechtgebogen

Bild von

 

Und hier sind auch nochmal alle Schritte in einem Video zusammengefasst

 

5.5) Busbars Kabelbinder & Sicherungsdraht löten

Nachdem in den vorherigen Schritten die Akkuzellen nun sortiert nach Kapazität auf den Zellhaltern stecken und die Busbars fertig gebaut sind,

werden in diesem Schritt nun die Akkupacks fertig zusammen gebaut.

 

5.5.1 Kabelbinder

Zunächst werden die Busbars mit Kabelbindern am Akkupack beideitig fixiert.

Auch hier gibt es unterschiedliche Methoden, je nachdem, wie die Form der Akkupacks und der Busbars ist. Ich erkläre hier, wie ich meine Akkupacks baue mit der typischen Bauform mit 4 Zellen Breite.

Dazu 7mm Löcher in die Zellhalter bohren.

  • an dem Ende wo die Pole Enden kommen die Löcher dzwischen die erste und zweite Zellenreihe
  • am anderen Ende, wo die Busbar die Kehrtwende macht kommen die Löcher zwischen zweite und dritte Zellreihe
  • bei 40p und 60p reicht das, bei 80p und mehr ist es sinnvoll, nochmal zwei Löcher in der Mitte der langen Akkupacks zu bohren

 Bild von

 

  • danach das Akkupack wie auf dem Bild seitlich hinlegen, vier Kabelbinder (idealerweise 2,9mm x 300mm oder besser 3,5mm x 300mm) durchschieben,
  • die Busbars beidseitig locker darüberstülpen
  • Kabelbinder um die Busbar herumschlingen und wieder durch dasselbe Loch zurück - noch nicht festziehen, erst alle vier Kabelbinder locker fixieren

Bild von

 

  • die Busbar so ausrichten, dass die U-Biegung am Ende genau zwischen den Zellenreihen auf dem Plastik aufliegt
  • erst dann die Kabelbinder festzurren und den überstehenden Rest abschneiden

(PS:  auf den beiden folgenden Bildern sind die Busbars schon angelötet, keine Angst, der Schritt kommt nachher noch, ich hatte nur keine passenden Bilder auf der nur die Busbar zu sehen ist)

Bild von

 

Bild von

 

nachdem die Busbar mit den Kabelbindern festgezurrt ist kann man noch die beiden Hauptpole mit einer (Kombi-) Zange packen und ausrichten / etwas biegen, sodass die RIngkabelschuhe beide ordentlichparallel sind

 

5.5.2 Sicherungsdraht Löten:

Bild von

Den nächsten Schritt, wie man nun Busbars und 18650er Zellen mittels Sicherungsdraht verbindet und dabei verhindert, dass beim Löten von LiIon etwas schlimmes passiert habe ich bereits ausführlich im eigenständigen Artikel erläutert, sodass ich das hier nicht nochmal schreibe sondern auf den Artikel verweisen möchte ->  Akkus - 20 Löten - Anleitung für Akkus

Dort findest Du zu vielen allgemeinen Hinweisen und Sicherheitstipps auch ganz gezielt

  • verwendeter Lötdraht
  • Lötkolben
  • ideale Löttemperatur

 

zum Abschluss nochmal ein kurzes Video zu den beiden hier beschriebenen Schritten

 

Tipp 1:

Was man im Video nicht sieht, da ich diese Technik erst später angewendet habe:  es spart Zeit, wenn man den Sicherungsdraht am Stück lötet, also in einer großen Schlangenlinie von Zelle zu Zelle verlötet und dann am Schluss die Verbindungen durchknippst, die zu viel sind

Bild von

Welche Verbindungen sind nun zu viel?

Ganz einfach:  jede Zelle darf nur eine Verbindung zur Busbar haben und nicht noch eine zweite Verbindung zu einer anderen Zelle, da sich der Strom sonst aufteilen kann und der Sicherungsdraht dann nicht durchbrennt

 

Tipp 2:

Kontrolliere nach dem Löten nochmal alle Sicherungsdrähte kurz auf Festigkeit, indem Du einfach mit einem Finger reihum an allen Drähten kurz ziehst. Wenn ein Lötpunkt nicht hält geht der Sicherungsdraht dann ab und Du kannst ihn wieder nachlöten / richtig löten

 

5.6) Powerwall Kiste zusammenbauen

Bild von

 

Bild von

 

Dieser Schritt ist optional!!

Wie man die Powerwall nun lagert / aufstellt ist jedem selbst überlassen und kann auch höchst unterschiedlich sein.

Ich habe meine Powerwalls zum Großteil im Haus und daher eine feuerfest ausgekleidete Metallkiste gebaut was auch Bestandteil meines Sicherheitskonzeptes im Umgang mit LiIon ist, s. auch hier -> Akkus - 22 Sicherheitskonzept

Wenn Du Dir auch eine feuerfeste Kiste bauen willst dann schau am besten hier rein, da habe ich den Bau Schritt-für-Schritt dokumentiert

 

 Hier auch nochmal als Zeitraffer-Video

 

 

Alternative zur Metallkiste:  Metallschrank / Spind

Bild von 18650 powerwall feuerfest brandschutz metallschrank kiste spind

 

weitere Arten, eine Powerwall aufzustellen

18650 LiIon DIY Tesla Powerwall SOlarspeicher puffer wallbox ev battery akku

DIY 18650 Tesla Powerwall

 

Powerwall 01

 

 

Powerwall 02

 

 

Powerwall 03

 

 

Powerwall 04

 

 

Powerwall 05

 

 

Powerwall 06

 

 

Powerwall 07

 

 

Powerwall 08

 

 

Powerwall 09

 

 

Powerwall 10

 

 

Powerwall 11

 

 

Powerwall 12

 

 

Powerwall 13

 

 

 

5.6) Kann man die nutzbare Kapazität eines fertigen Akkupacks bestimmen?

Ja. Einerseits rechnerisch, indem man die Einzelkapazitäten der verbauten Zellen aufsummiert.

Problem:

Die oben vorgestellten Kapazitäts-Messgeräte testen alle den vollen Spannungsbereich zwischen 4,20V bis runter zu 2,80V oder 2,60V.

Das ist für einfache Anwendungen wie Taschenlampen, RC-Modelle, Powerbank etc. in Ordnung, aber damit unsere Powerwall möglichst lange lebt wollen wir den Spannungsbereich einschränken, in welchem die Lithium Zellen genutzt werden.

Üblich ist hier ein Spannungsbereich zwischen 4,0V und 3,3V. Ich selbst benutze 4,05V bis 3,30V

Eine Reduzierung des nutzbaren Spannungsbereiches hat aber auch zur Folge, dass die nutzbare Kapazität sinkt, da sie nicht mehr voll ausgeschöpft werden kann.

Nach meinen persönlichen Messungen "verliert" man bei einem Spannungsbereich von 4,05V bis 3,30V recht genau 20% gegenüber der maximalen Kapazität bei 4,20V bis 2,60V

 

Das bedeutet:

Um die Pack-Kapazität zu bestimmen kann man die gemessenen EInzelkapazitäten addieren und am Ende dann 20% abziehen

 

Alternative, genauere Methode:

Man kann die Pack-Kapazität auch durch Messen ermitteln. Nur geht das nicht mit den o.g. Kapazitätstestern, sondern man benötigt dazu zwei Dinge:

1. ein regelbares Ladegerät oder 300W Labornetzteil um das Akkupack auf exakt 4,0V (oder eben 4,05V) aufzuladen

Bild von Labornetzteil

 

2. eine sog. "elektronische Last" oder auch "Dummy Load" um den geladenen Akku bis auf 3,30V zu entladen und dabei die Kapazität zu messen

Bild von elektronische last regelbarer einstellbarer widerstand dummy load atorch hidance

 

Bild von

Hierzu gibt es im Menü ein eigenes Kapitel mit detaillierter Beschreibung -> Akkus - 16 kpl. Akkupacks testen

 

 

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6.) Balancen der Packs und Zusammenbau der Powerwall

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6.1) manuelles Balancing

Bevor Du die Powerwall zusammenbaust, also die einzelnen Akkupacks in Reihe schaltest, ist es unbedingt erforderlich, diese vorher zu balancen.

Was bedeutet das und wozu?

Wie an anderer Stelle bereits geschrieben müssen in einer Reihenschaltung mit Batterien, egal welcher Art, die Spannungen der einzelnen Batterie(packs) gleich sein.

Bild von akkubacks battery packs diy powerwall

Ein aktiver / passiver Balancer kann zwar im laufenden Betrieb dafür sorgen, dass sich die Spannungen angleichen, aber wenn schon zu Beginn die Spannungen auseinanderdriften, und das auch noch von 14 Packs, dann wird der Balancer allerhand zu tun haben und Tage, evtl. sogar wochenlang arbeiten müssen - oder sogar garnicht hinterher kommen.

  • Daher:  vor dem Zusammenbau alle Packs manuel = von Hand balancen.
  • Wie:  das ist furchtbar einfach
  • in einem Satz:  48 Stunden alle Packs parallel schalten

 

Ich habe mir dazu ein paar Kabelstücke in etwa 12cm Länge abgeschnitten und...

Bild von

 

...mit Krokodilklemmen (Aliexpress / eBay) versehen

Bild von

 

Achtung:

Beim parallelen Zusammenschalten von Akkus fließen mitunter sehr hohe Ausgleichsströme. D.h. vom Akku mit höhrerer Spannung fließt ein Strom zum AKku mit der niedrigeren Spannung. Je höher die Spannungsdifferenz, desto höher der Strom.

Daher sollten die Spannungen beim Zusammenschalten schon recht nah beieinander liegen. Im Beispiel wie hier, da wir nur einzelne Packs mit rund 4,0V zusammenschalten darf der Unterschied zwischen den Packs ruhig 0,5V betragen, der Ausgleichsstrom wird recht niedrig sein bei 1 bis maximal 5 Ampere kurzzeitig.

Gegenbeispiel:  möchte man später einmal zu einer bereits fertigen Powerwall mit 48V Arbeitsspannung dann eine zweite Powerwall parallel dazuschalten, dann sind 0,5V Spannungsdifferenz schon sehr viel und es fließen Ströme mit um 100A - was enorm viel ist und Kabel und Stecker zum Schmelzen bringen kann.

 

Um auf Nummer sicher zu gehen habe ich deswegen

  1. ein Verbindungsstück als KFZ-Sicherung mit 10A gebaut
  2. ein Multimeter dazwischen geschaltet mit Messung der Stromstärke

So kann ich mit einer Kabel-Krokoklemme erstmal den einen Pol parallel verbinden, und den anderen Pol dann mit 10A abgesichert und mit dem Multimeter schauen, wieviel Strom fließt. Hier Beispiel sind es nur minimale 0,4A also alles im sehr grünen Bereich

Bild von

 

Standard-Krokoklemmen können dauerhaft maximal 2A verkraften, liegt der gemessene Ausgleichsstrom also unterhalb der 2A dann tausche ich die Sicherungs-Klemme gegen eine normale, gehe weiter zum nächsten Akkupack und...

Bild von

 

... wiederhole dort den Vorgang

Bild von

 

bis schließlich alle 14 Packs parallel miteinander verbunden sind.

Tipp: 

die Pappe habe ich als Schutz über die unteren Pole gelegt, damit es nicht zu einem Kurzschluss kommt, falls mal eine der oberen Krokoklemmen ab geht und nach unten kippelt

Dauer:

48 Stunden die Akkupacks so belassen.Wieso? Ganz einfach, die Spannungsdifferenz zwischen den einzelnen Packs wird sehr niedrig sein, d.h. die Ausgleichsstöme sind ebenfalls niedrig - die Kapazität der Packs aber sehr groß.

Das wiederum bedeutet, dass sich die Ladung zwischen den Packs nur sehr langsam angleichen wird und das Balancing Minimum 48 Stunden Zeit braucht. Im Winter, wenn es kalt ist (unter 10°C) und die LiIon Zellen sehr träge Ladung abgeben und aufnehmen würde ich die Balancing-Dauer mindestens verdoppeln.

Bild von

 

 

 

6.2) Zusammenbau der Powerwall

Nun kommt der Zusammenbau der Powerwall an die Reihe.

Klingt vielleicht erstmal kompliziert, ist es aber nicht. Es sind im Grunde nur 4 Schritte

  1. Akkupacks in Reihe schalten
  2. BMS anschließen
  3. Sicherungen einbauen
  4. Wechselrichter anschließen -> s. nächstes Kapitel

 

6.2.1 Akkupacks in Reihe schalten

Es gibt natürlich viele mögliche Bauformen für Akkupacks. Die gängigsten beiden benutze ich selbst auch. Nr. 1 ist wie auf den bisherigen Bildern auch so, dass Plus und Minuspol auf derselben Seite des Packs sind. Das macht man dann, wenn der Platz beengt ist, sodass man nur an eine Seite der Packs rankommt, z.B. beim Einbau in einen Schranke / Regal / Kiste / Spind.

Um die Packs nun in Reihe zu schalten muss man immer vom Plus des einen Packs auf den Minus des nächsten gehen.

Ich benutze dafür

  • Ringkabelschuhe in SC16-6 (= für 16mm² Kabel und 6mm Bohrloch) oder SC35-6 (= 35mm² Kabel und 6mm Bohrloch)
  • Schrauben, Unterlegscheiuben und Muttern in M6

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Wichtig:

richtig doll festziehen, nicht bloss so bissel. Über diese Verbindung fließt später der komplette Strom, der Kontakt muss daher super gut sein.

Bei einer schlechten Verbindung (Dreck dazwischen, nicht richtig festgezogen) kann diese so heiß werden, dass die Isolierung wegschmilzt und sogar ein Feuer entsteht. Also nicht von Hand oder mit einer Zange oder sonstwas rumeiern sondern

  1. mit zwei Schraubenschlüsseln festziehen
  2. solche Verschraubungen zum Schluss immer nochmal kontrollieren

 

Tipp:

die Busbar-Enden mitsamt Ringterminals kann man in der Regel noch bissel biegen, bis die Ringterminals schön flach aufeinander liegen.

Sollte das mal nicht gehen weil die Busbar zu dick ist, wie in meinem Fall mit den 120p Packs und den dicken 8x4mm² Busbars dann hilft dieser Trick:

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Ich habe mir ein Kupferrohr mit 6,2mm Innendurchmesser und 2mm Wandstärke besorgt und in 2cm lange Stückchen geschnitten. Das dient nun als Abstandshalter zwischen den Ringterminals und sorgt für einen guten Stromfluss da die M6 Schraube an sich einen zu niedrigen Querschnitt hätte.

 

 

Ansonsten, um von einer Etage in die nächste "zu hüpfen" kann man ein Stück Kabel mit zwei Schraubterminals nehmen. Idealerweise mit zwei unterschiedlich farbigen Schrumpfschläuchen, damit man beim Montieren nicht aus Versehen die Polung vertauscht.

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die verwendete Crimpzange findest Du hier -> Werkzeuge + Messgeräte

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Bei der Variante der Akkupacks, bei denen Plus- und Minuspol an entgegengesetzten Enden sind...

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...ist das Zusammenschalten wesentlich einfacher, denn da sind die Pole nicht so dicht beisammen und man hat mehr Platz zum Verschrauben ohne so extrem aufpassen zu müssen, dass man mit den Schraubenschlüsseln einen Kurzschluss verursacht

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6.2.2 BMS anschließen

Gleich mal vorab: 

wenn Du im Internet irgendwo gelesen hast, dass man sich bei LiIon Zellen ein BMS sparen kann:  das ist absoluter und völliger Blödsinn, ein super gefährlicher Rat und und Leute die soetwas behaupten haben keine Ahnung.

Deswegen bitte mein gut gemeinter Rat und das ist ein Fakt:

Sobald man LiIon Zellen in Reihe schaltet, und da ist es völlig egal ob eine Zelle oder 100, egal ob gebraucht oder neu, egal ob günstig oder teuer:

ein BMS ist Pflicht, Aus, Punkt, Ende der Diskussion. LiIon Zellen ohne BMS sind gefährlich und die Verwendung grob fahrlässig, ein gefährlicher Brandfall ist somit vorprogrammiert und nur eine Frage der Zeit.

 

Zur Erklärung, was ein BMS ist, was es macht und wo der Unterschied zum Balancer ist -> BMS + Balancer

 

Installations-Ort:

  1. Das BMS gehört so nah es geht an den Akku ran, also nicht erst Akku -> 2m Kabel -> BMS
  2. alle BMS-Modelle, die ich bisher in Häänden hatte (rund 50 verschiedene Modelle) und im Netz gesehen habe werden imPrinzip auf dieselbe Weise angeschlossen:  sie kommen in den Minus-Strang zwischen Akku und Verbraucher bzw. Stromquelle.

Hier im Bild geht der Minuspol (rotes Kabel unten) direkt durch zum Wechselrichter (bzw. ist noch eine Sicherung dazwischen geschaltet, die man hier im Bild nicht sieht, s. nächstes Kapitel).

Der Minuspol der Batterie geht zum BMS, von dort aus geht es dann weiter zum Wechselrichter (bzw. geht auch der Minuspol erstmal zur Sicherung).

Im Fehlerfall (Überlast, Unterspannung, Überspannung, Überhitzung, Unterkühlung, Kurzschluss, zu große Spannungsdifferenz zwischen den einzelnen Packs, Verpolung, ...) unterbricht das BMS dann den Minuspol an dieser Stelle, wie ein Relais

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Hier findest Du das BMS-Modell, welches ich benutze samt ausführlicher Erklärungen, wie man es einstellt und benutzt -> aktiv Balancer BMS

 

 

6.2.3 Sicherungen einbauen

Es macht aus mehreren Gründen Sinn, die Powerwall im Gesamten nochmal abzusichern und nicht direkt an den Wechselrichter anzuschließen

  1. zusätzliche Sicherheit
  2. man kann die Powerwall sehr einfach vom Rest abtrennen, z.B. wenn man etwas verändern möchte oder um eine Wartung durchzuführen

 

Achtung:

Bitte nicht diese Sicherungsautomaten aus dem KFZ-Bereich benutzen

 

KFZ Sicherungsautomat1

KFZ Sicherungsautomat2

 

Die obere Variante hatte ich zu Anfangs auch in Benutzung, und die sind einfach nicht für den Dauerbetrieb mit derart hohen Strömen einer Powerwall ausgelegt.

Schon bei 30A wurde die Sicherung bedenklich heiß, und dass obwohl sie für 100A spezifiziert war.

Viele Bastler benutzen stattdessen sog. ANL Sicherungen. Das sind Schmelzsicherungen, ebenfalls aus dem KFZ-(Hifi)Bereich.

Die sind zwar für hohe Dauerbelastung ausgelegt, aber die Nachteile sind:

  • wenn sie auslösen sind sie durchgebrannt und eben zerstört, man muss eine neue Sicherung (für ca. 3,50€ pro Stück) kaufen und einsetzen
  • "mal eben" herausnehmen für eine Wartungsarbeit an der Powerwall ist immer mit Schrauberei verbunden

 

daher mein Tipp:

Sicherungsautomaten in Standard-Din-Größe, also wie im normalen Sicherungskasten / Zählerschrank im Haus auch.

Aber: 

bitte keine normalen Sicherungsautomaten benutzen, denn die sind für AC also Wechselspannung ausgelegt, nicht aber für DC / Gleichspannung.

Gleichspannung hat die Besonderheit, dass es im Moment des Zusammenschließens zweier Kontakte zu einem Lichtbogen kommt, der kurzzeitig einen sehr hohen Strom haben kann und schnell eine normale AC-Sicherung zerstört.

Deswegen DC-Sicherungsautomaten

Hier gibt es verschiedene Hersteller und Modelle, ich selbst benutze die DC-Sicherungsautomaten von FEEO (aus China).

 

FEEO DC Sicherungsautomat 1

Die haben eine gute Qualität und sind kein Billigschrott, besitzen intern einen speziellen Lichtbogenschutz

FEEO DC Sicherungsautomat 2

 

Die haben ein gültiges CE-Zertifikat, es gibt sie in unterschiedlichen Stärken und kosten etwa 7€ pro Stück als Doppelsicherung wie auf dem Bild oben

 

Dazu dann einen kleinen Aufputz-Sicherungskasten.

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Als 4er oder 6er kostet sowas etwa 10€ -> einfach auf eBay nach "Aufputz Kleinverteiler" suchen

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So abgesichert haben wir nicht nur ein zusätzliches Sicherheitslevel, sondenr können auch die Powerwall mal eben wegschalten, um an der Anlage zu schrauben.

 

6.2.4 Wechselrichter anschließen -> s. nächstes Kapitel

Je nachdem, welchen Wechselrichter man benutzt ist auch das Anschluss-Schema unterschiedlich, weswegen ich darauf in einem separaten Kapitel eingehen möchte

 

7.) Wechselrichter anschließen, Powerwall in Betrieb nehmen

Menü-Übersicht:

  1. 18650 Zellen sammeln
  2. Akkus zerlegen
  3. Zellen testen & sortieren
  4. Zusammenstellung der Akkupacks, Theorie & Praxis
  5. Akkupacks bauen - aber sicher
  6. Balancen der Packs und Zusammenbau der Powerwall
  7. Wechselrichter anschließen, Powerwall in Betrieb nehmen
  8. Internetseiten mit Infos rund um DIY Solar & Powerwall

 

Nicht jeder Wechselrichter ist geeignet, um ihn mit einem Akku zu betreiben. Hier braucht man einen speziellen Batteriewechselrichter.

Hier ist es zudem extrem wichtig, dass die Batteriespannung auch zum Eingangsspannungsbereich des Wechselrichters passt.

Sprich:

hat der Akku / die Powerwall 48V dann muss der Wechselrichter auch 48V EIngangsspannung vertragen können. Im Zweifelsfall also immer die Herstellerangaben / das Datenblatt / Handbuch beachten.

 

Zu den verschiedenen Arten an Wechselrichtern und auch Anlagenkonzepten findest Du hier nochmal detailliertere Informationen:

Hier nochmal (m)ein Anschluss-Schema mit MPPT Solar-Laderegler, Batteriewechselrichter und 48V Powerwall als Null-Watt-Einspeisekonzept

Anschlussplan Grid Tie Inverter Limiter Batterie PV

 

 

Hier schematisch nicht erfasst aber bei allen Anlagenschemata gleich:  der Anschluss der Powerwall folgt immer demselben Prinzip

Powerwall -> BMS (Minuspol) -> Sicherung -> (Batter- oder Hybrid)Wechselrichter

 

Der Wechselrichter sollte unbedingt auch nochmal separat an 230V abgesichert sein, also mit einem AC Sicherungsautomaten entsprechend seiner Leistung.

Beim Verkabeln der Powerwall mit dem Wechselrichter hat auch wieder der DC-Sicherungsautomat eine sehr positive Funktion.

Ohne DC-Sicherung müsste man die Batteriekabel direkt an den Wechselrichter anschrauben, und im Moment des Kontaktes fließt wieder kurzzeitig ein sehr hoher Strom und es kommt zur Lichtbogenbildung, da sich die internen Kondensatoren des Wechselrichters schlagartig und im Bruchteil einer Sekunde aufladen. Das "batscht" ganz schön und man hat einen ordentlichen Funken an den Anschlussklemmen.

Mit DC-Sicherung lässt man diese erstmal ausgeschaltet, verkabelt alles in Ruhe und erst wenn alle Kabelverbindungen sicher und ordentlich verschraubt sind legt man die Sicherung um. Die Kondensatoren laden sich zwar noch immer schlagartig, aber das macht nichts und ist ja prinzipiell OK. Aber diesmal gibt es keinerlei Lichtbogen.

 

Wenn nun Powerwall, BMS und Wechselrichter (ggf. separater MPPT Laderegler) miteinander verkabelt sind kann man alle Geräte starten und einrichten.

 

Hier mal noch als Übersicht meine DIY 18650 Tesla Powerwall in der Garage, die ich nutze um das Elektroauto zu laden im Video erklärt:

 

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Dazu gibt es mehrere Mögichkeiten und zwar ganz ohne, dass es Dich etwas kostet (hier klicken)

8.) Internetseiten mit Infos rund um DIY Solar & Powerwall

Menü-Übersicht:

  1. 18650 Zellen sammeln
  2. Akkus zerlegen
  3. Zellen testen & sortieren
  4. Zusammenstellung der Akkupacks, Theorie & Praxis
  5. Akkupacks bauen - aber sicher
  6. Balancen der Packs und Zusammenbau der Powerwall
  7. Wechselrichter anschließen, Powerwall in Betrieb nehmen
  8. Internetseiten mit Infos rund um DIY Solar & Powerwall

 

Da Solar in Eigenregie bauen, DIY Powerwall und Selbstbau generell nicht sehr verbreitet ist findet man auch per Google erstmal nicht so viele hilfreiche Informationen und man muss schon genauer schauen und etwas länger suchen.

Deshalb möchte ich hier ein paar Quellen auflisten, die ich selbst nutze und von denen ich sehr viel gelernt habe.

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Und nochmal der Hinweis:  das ist keine Werbung, wir erhalten weder Geld noch Waren noch sonst irgendeine Vergünstigung durch Nennung der Links, ich möchte hier lediglich die Erfahrung, die ich für mich gemacht habe auch anderen zugänglich machen.

 

8.1 Diskussionsforen:

 

8.2 Youtube Channels auf Deutsch

 

 

8.3 Youtube Channels auf Englisch

 

 

Vorsicht Influencer

Einige der o.g. Youtube-Channels machen auch Werbung durch Produktplatzierung, erhalten also Geld für ihre Empfehlung und gehören demnach zu den sog. Influencern  -> Influencer einfach erklärt: Definition, Bedeutung & FAQ

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(Bildquelle:  dmexco.com

 

Daher mein Rat:

  • Produktempfehlungen im Internet immer kritisch hinterfragen (was hat derjenige, der hier empfiehlt davon?)
  • falle nicht auf Influencer (= bezahlte Werbemacher) oder
  • Fake-Amazon-Testberichte (Artikel als Pdf downloaden falls die Seite offline sein sollte:  klick) herein sondern
  • hinterfrage immer die Quelle

 

 

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