Bleiakkumulatoren

Danke Che,

Ich kann schon etwas zu Windkraft in einer Strominsel mit Blei Säure Akku schreiben, immerhin habe ich Praxis Erfahrung.
Und bei nur 2 kWh Strombedarf am Tag ist diese auch mit einer Black300 aussagefähig.
Lars hat übrigens auch Praxis Erfahrung mit einer insgesamt größeren Anlage, kennst du noch wen mit Praxis Erfahrung? Also Windrad + Blei Säure Akku + reine Strominsel in der man lebt, die jeden Tag funktionieren muss?

Ohne Praxis Erfahrung etwas schreiben wo sich dann andere, die in einer ähnlichen Situation sind, drauf verlassen möchten, ist halt so eine Sache. Da wird dann zwangsläufig überschätzt oder unterschätzt und die Verantwortung tragen dann ja die anderen.

Vielleicht, wenn mir Zeitpunkt passt, schreibe ich mal etwas dazu.
Ich habe im Moment noch andere, wie ich finde wichtigere Themen im Kopf.

Eine, sehr wichtige Größe, hatte ich vergessen zu erwähnen

Messen und Methoden

Wasserverbrauch [Liter/Monat] oder [Liter/Jahr]
Ein flüssiger Blei Säure Akku muss Wasser verbrauchen, selbst mit EUW. Wenn kein oder zu wenig Wasser verbraucht wird, ist das ein Indiz für unzureichende Ladung. Unzureichende Ladung ist das Hauptproblem was den Akku unverhältnismäßig stark altern lässt. Wasserverbrauch zu messen ist natürlich super simple. Man füllt mit einem Messbecher nach und protokolliert bei der Wartung die zugeführte Menge. Das geht sogar für jede Zelle einzeln so dass man sicher sein kann dass jede Zelle korrekt funktioniert. Den Verbrauch kann man aufs Jahr oder den Monat beziehen.
Es geht auch noch einfacher: Die Restmenge aus z.B. 5 Litern Dest.Wasser abschätzen/messen und vorher nur am Pegel der Zellen schauen ob da eine Zelle viel mehr oder viel weniger Wasser hat.
Fazit: Einfache Messmethode, die wichtige, Praxis relevante, Informationen liefert!

Reaktivieren eines gebrauchten Akkus, Wartung im Frühjahr

Das Reaktivieren eines gebrauchten Akkus ist sehr ähnlich wie das Konditionieren. Liegen keine Messwerte vom Konditionieren oder einem vorherigen Reaktivieren vor, dann entspricht das Reaktivieren sogar genau dem Konditionieren. Sind vorherige Messwerte vorhanden, vereinfacht sich das Reaktivieren weil man vergleichen und das Ende schneller bestimmen kann.

Zeitpunkt
Am Ende des Winters, im Frühjahr, wenn keine absehbar kein Beiladung mehr erforderlich ist.

Vorbedingungen
Insbesondere der Akku als auch sein Standort sollte mit leichtem Putzmittel gereinigt werden.
Das verhindert Kriechströme, Selbstentladung und versehentliche Verunreinigung der Säure.

Wassermenge
Anders als beim Konditionieren notiert man die aufgefüllte Wassermenge in Summe und am besten auch für jede Zelle einzeln.
Man kann so die Wassermenge mit dem vorherigen Winter vergleichen so kontrollieren ob die Ladung und Gasung stark abweicht. Auch sollten die Zellen in etwa den selben Wasserverbrauch haben.

Säuredichte [kg/l]
Wie schon beim Konditionieren können vorsichtig stärkere Abweichungen der Säuredichte ausgeglichen werden.

Vergleiche der Messergebnisse
Man vergleicht die neuen Messergebnisse mit den letzten Messungen (Konditionieren oder Reaktivieren) um technische Alterung als auch die Güte der Wartung und die Belastung einschätzen zu können. Bei starken Abweichung versucht man die Ursachen zu verstehen, abzustellen oder zu akzeptieren. Braucht man beim Reaktivieren viele Zyklen, ist das in der Regel ein Zeichen für eine zu starke Belastung im Winter.

Vorbereitungen für den Sommerbetrieb
Meist macht man direkt im Anschluss falls erforderlich Vorbereitungen für den Sommerbetrieb, z.B. Umstellen der Ladekurve und ist, im Idealfall schnell, mit wenigen Zyklen, fertig mit der Wartung im Frühjahr, bedankt sich beim Akku und gönnt ihm einen entspannten Sommer

Hallo Max,

Danke für das Feedback.
Das ist eine tolle Methode um den SoH (StateOfHealth) zu bestimmen.
Ich finde die Methode praktikabel, anschaulich, genau bei geringem Aufwand.

Das kann man während oder nach dem Konditionieren oder Reaktivieren durchführen.
So ist man in der Lage, durch Vergleiche mit den alten Werten den SoH in % zu bestimmen.

Ja, das geht sicher prima. Ich möchte aber nochmal hervorheben, damit es nicht falsch aufgefasst wird:

Mit der Methode von Frank nach Kalibrierung messe bzw. bestimme ich NUR DEN SOC so wie ihn der Akku noch hergibt. Das bedeutet keinesfalls dass z.b. ein 500 Ah Akku mit SOC 100% dann auch 500 Ah inne hat. er kann auch schon sehr altersschwach sein und nur noch z.B. 70% der Nennkapazität haben. Ob das so ist lässt sich mit den Herstellerangabewerten und meiner Methode bestimmen.

Was auch immer dabei dann herauskommt (z.b. Restkapazität 390 Ah) ist dann der Wert der bei Franks personalisierter Tabelle als SOC 100 herauskommt. So kann ein alter oder nicht mehr gut arbeitender Akku nur noch dennoch einen hohen SOC mit wenig Nutzkapazität haben...

stimme ich zu Frank, dennoch:

Das ist alles gut und schön bei einer neuen Batterie über die man von Anfang an "Tagebuch führe". Möchte ich aber zum beispiel eine bestehende und ggf. auch schon ältere Batterie ansehen dann hab ich eben nur meine Methode und die Herstellerangaben...
Es soll ja vor allem auch einer groben Beurteilung dienen. Der Rechenweg ist der gleiche, nur interpretierst du das gsnze anders weil man bei deiner Betrachtung davon ausgehst dass Akku und Kapitän sich von Anfang an kennenlernen

In der Regel liegen neue Batterien schon im Bereuch denn was vernünfrige Hersteller angeben. Dazu gibts bei Hoppecke oder Victron gaufenweise Beschreibungen mit den Normwerten -,wie ein Tagebuch des Akkus - wirklich gut.

Auf jeden Fall hat man dann, beim Gebrauchtakkukauf die Möglicheit schnell mal zu überschlagen und bewerten...

Eigentlich könnt man da recht einfach mal ein Testgerät für bauen
Es misst Ruhespannung, belastet den Akku über einen Shunt auf die nötige nach Tabelle ermittelte Last und rechnet das ganze flott zusammen

Hab mir,sowas für einen "Bordcomputer" im Auto programmieren lassen mit dem ich durchfluss und GPS geschwindigkeit vom Smartphone über Bluetooth und einen Miktroprozessor auswerte. Dafür hsbe ich eiNe Smartphone app erstellt die die Daten anzeigt. Gute Sache und "relativ wenig" Aufwand.

Mit sowas könnt man ein Testgerät sehr kompakt bauen und per App auswerten znd loggen.
Damit kann man den bestehenden Akku bewerten oder/ ein halbautomatisches Akkutagebuch führen.

Okay, I get the point.

dann geht es doch dem Ladederegler aber nicht groß anders oder? Unbemerkt zu wenig Wasser in der Zelle bzw. zu niedriger Säurestand und damit höhere Dichte und schon wird, ähnlich wie ohne Temperaturkompensation im Winter. nicht ganz voll geladen?! Also zumindest theoretisch? In der Praxis sicherlich nicht ganz so dramatisch...

Wartung im Herbst

Nach den Wartungsthemen Konditionieren, Reaktivieren und der Wartung im Frühjahr
komme ich jetzt zur Wartung im Herbst.

Diese Wartung hat insbesondere folgende Ziele
+ Technik der Beiladung, Diesel Generator ... Warten, Beiladung garantieren und prüfen
+ Den Akku Warten und auf den dunkleren Winter vorbereiten
+ Laderegler ggf. anpassen um das weniger werdende Licht besser auszunutzen

Zeitpunkt
Nach dem langen Sommer ist der Akku zu diesem Zeitpunkt bei einer reinen Strominsel in der besten Verfassung des Jahres. Das schwierigste an dieser Wartung ist einen guten Zeitpunkt zu bestimmen. Der Kapitän merkt dass der Akku stärker gefordert wird und zunehmend Tage mit geringerem Stromangebot überbrücken muss. Eine Beiladung ist absehbar noch nicht erforderlich. Gutes Timing hilft enorm, um bei Schwierigkeiten z.B. mit der Beiladung noch genügend Zeit für Korrekturen zu haben.

Akku Warten
+ Akku und Betriebsraum säubern um Verunreinigungen der Säure zu vermeiden
+ Wasser auffüllen, Mengen pro Zelle notieren und vergleichen mit älteren Messwerten
+ ggf. EUW einschalten, prüfen und mindestens einmal voll laden mit Gasung
+ Danach Säuredichte aller Zellen prüfen, mit älteren Messwerten vergleichen und ggf. Säure zwischen den Zellen austauschen

Laderegler ggf. anpassen
Im Herbst und auch im Winter werden die Sonnenzeiten geringer. Der erfahrene Kapitän erhöht dann gerne die Ladespannungen um die wenig werdender Zeit effizient zu nutzen. Anpassungen der Ladeparameter müssen sorgfältig auf ihre Auswirkungen im Betrieb kontrolliert werden.

Allgemeine Wartung
Bei stärkerem Wasserverbrauch muss man natürlich nach Bedarf Wasser auffüllen. Mit EUW kann man die Gasung im Sommer stark reduzieren, so dass vielleicht nur im Herbst und Frühjahr Wasser Auffüllen erforderlich ist.

Blei Säure Akku und Windenergie
Gut dimensionierte PV ist, in diesen Breiten, in der Lage min. 3/4 des Jahres eine reine Strominsel ohne Beiladung zu versorgen. Dennoch stellt sich regelmäßig dem Kapitän in der dunklen Jahreszeit die Frage, ob Windenergie und eine Windkraftanlage helfen kann den Strommangel zu kompensieren.

Gute PV ist mittlerweile recht günstig und leistet selbst bei normaler, weißer, Bewölkung noch erstaunlich viel. Aber ja, abends und nachts, bei Schneebedeckung und wenn die Wolken grau oder schwarz sind kann auch sehr gute PV nichts mehr leisten. Ohne Windenergie wird das durch Beiladung mit Kraftstoff Generatoren kompensiert. Solche Generatoren sind aufwändig in der Wartung, Kraftstoff muss besorgt und nachgefüllt werden, sind teuer, laut, produzieren Abgase und fallen auch schon mal aus. Der erfahrene Kapitän ist froh um jede Beiladung die nicht mehr erforderlich ist, weil das seine Aufwände und Kosten reduziert und gleichzeitig den Komfort und die Versorgungssicherheit erhöht.

Die Frage ist also: Passt Windenergie zur reinen Strominsel, zum Blei-Säure Akku und zur PV und gefällt das dem Kapitän?
Die kurze Antwort ist: Ja Windenergie passt gut zur reinen Strominsel mit PV und Blei-Säure Akku.

Wie findet der Akku (PZS, OPZS) die zusätzliche Windenergie?
Der findet das super. Der Bleiakku liebt jede zusätzliche Energie und wird gerne auch gelegentlich überladen. Selbst im Sommer wenn die PV verlässlich Strom produziert freut sich der Bleiakku über Ladung z.B. nachts.

Wie findet die PV die zusätzliche Windenergie?
Die findet das super. Muss sie doch nicht mehr alleine die Versorgung garantieren. Wenn z.B.: mal ein Strang ausfällt und repariert werden muss.

Wie findet der Kapitän die zusätzliche Windenergie?
Der findet das super. Das verlängert im Herbst und im Frühjahr die Zeit wo automatisch genügend Strom vorhanden ist. Selbst im Winter wird die Beiladung weniger, spart Arbeit Zeit kosten und mehr. Außerdem erhöht das die Versorgungssicherheit und reduziert die Sorgen des Kapitäns.

Warum passen denn gerade Blei-Säure Akku und Windenergie so gut zusammen?
Windenergie ist verglichen mit PV nicht so stetig. Die Windenergie steigt mit dritter Potenz zur Windgeschwindigkeit. Selbst ein vergleichsweise kleines Windrad liefert mehrmals im Jahr, bei Sturm oder starkem Wind vergleichsweise viel Strom. Je nach Standort gibt es oft auch Tage ohne nennenswerte Beiträge. Der Blei-Säure Akku ist nach wie vor unschlagbar was die Kosten pro kWh Kapazität betrifft. Aus diesem Grund wird beim Kauf von Blei-Säure Akkus nicht an Kapazität gespart. Der Akku kann in der Regel mehrere Tage bis zu einer Woche Strommangel überbrücken. Das kommt der Windenergie sehr entgegen und man kann den Wind deutlich effizienter nutzen als mit anderen Akku Technologien, die aufgrund der höheren Preise deutlich kleiner dimensioniert werden. Zusätzlich kann der Blei-Säure Akku temporär erheblich über geladen werden. Zum Einem benötigt der Akku sogar eine gelegentliche Überladung als Ausgleichsladung und zum Abschlammen. Zum Anderen gast er Energie die zu viel ist einfach aus, wie er das immer bei der Absorptionsladung tut. Das reduziert, je nach Größenordnung des Windrades und des Akkus deutlich die Anforderungen an den Laderegler des Windrades und so kann oft z.B. eine Dumpload inklusive Steuerung komplett entfallen.

Eine Dumpload ist nicht zwingend erforderlich
Die beiden Hauptladungen des Blei-Säure Akkus sind die Bulk Ladung wo der Akku alles an Strom zieht was er bekommen kann und die Absorptionsladung wo der Akku die Stromaufnahme begrenzt und richtig voll wird. Beide Ladungen machen z.B. 50 % der Ladezeit aus. Das Windrad produziert nun aber in Abhängigkeit vom Windangebot den Strom. In der Bulk Ladephase ist das kein Problem. Bei der Absorptionsladung müsste das Windrad bei Böen entweder abgebremst werden oder spezielle PWM Regler den aktuellen und stark schwankenden Überschuss präzise in eine Dumpload abführen. Das ist bis ca. I20 (1/20 der C20 Nennkapazität) nicht zwingend erforderlich. Der Blei-Säure Akku gast und köchelt bei diesem Strom stundenlang problemlos. Beispiel: Ein 40kWh C20 Akku verträgt problemlos stundenlang 2kW Ladung wenn er voll ist.
Ein Windrad was sicher maximal 2 .. 2.5 kW Strom liefert und dann mechanisch und oder elektrisch abbremst kann hier unkritisch ohne Dumpload auch für die Absorptionsladung betrieben werden. Wichtig ist nicht nur die maximale Leistung sondern auch die Windenergie im 7 Tages Mittel. Diese sollte den Energiebedarf der Strominsel nicht überschreiten sonst kann es zu permanenter Überladung und Gasung kommen was dann doch den Akku zu schnell altern lässt und eine Dumpload erforderlich macht.

Eine Dumpload ist einfach möglich
Liefert das Windrad am Standort häufig zu viel Energie, die man besser nutzen möchte als im Akku zu nur zu vergasen, lässt sich recht einfach eine kostengünstige manuelle oder automatische Dumpload Steuerung mit Standard AC Haustechnik realisieren. Es gibt Wechselrichter die haben z.B. einen Überspannungsschalter integriert, mit dem man ein Treppenhaus Relais schalten kann was z.B. automatisch mindestens 1 Minute lange 230V AC Heizpatronen aktiviert. Weil der Blei-Säure Akku gutmütig bezüglich Überladung ist, braucht es meist keine zusätzliche Inselelektronik.

Rechnet sich ein Windrad, ist das wirtschaftlich?
Tja, hier spielen gleich mehrere Faktoren eine Rolle, natürlich das Windangebot am Standort, aber selbst wenn das gut abschätzbar ist, wogegen vergleicht man die Kosten und den Nutzen in einer reinen Strominsel? Gegen mehr PV, gegen die Kosten und Aufwand der Beiladung, gegen die Akku Kosten weil man den Akku im Winter zu stark belastet oder weil man mehr Akku installieren möchte, gegen die Sorgen die man weniger hat? Das alles darf und soll jeder für sich selbst bewerten. Hier eine Liste mit den Vorteilen:
+ weniger Beiladung im Herbst, Frühling und Winter
+ höhere Versorgungssicherheit und weniger Sorgen
+ geringere Wartung als Kraftstoff Generatoren
+ leiser und keine riechenden Abgase im Vergleich zu Kraftstoff Generatoren
+ mehr Komfort, mehr automatische Stromversorgung, weniger aktives Eingreifen erforderlich
+ Freude statt Sorgen an den dunklen Tagen durch das sich drehende und Strom produzierende Windrad

Wie viel ist es wert, seltener abends oder morgens bei ungemütlichem Wetter raus zu müssen, Kraftstoff zu schleppen und den Generator zu starten im Vergleich dazu dass man sich freut dass das Windrad diese Arbeiten unnötig gemacht hat und man andere Dinge im Warmen machen darf?