Bleiakkumulatoren

 
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 13.03.2021 - 19:51 Uhr  ·  #241
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.
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 13.03.2021 - 20:53 Uhr  ·  #242
Eine, nicht unwichtige Größe, hatte ich noch vergessen zu erwähnen.

Messen und Methoden

Selbstentladung
Die Selbstentladung ist bei neuen Akkus < 1% pro Tag, bezogen auf die Gesamtkapazität. Das ist so wenig, dass man diesen Einfluss bei neuen Akkus in der Strominsel mit täglichen Zyklen vernachlässigen kann. Bei älteren Akkus produziert der Bleisumpf eine schleichende Erhöhung der Selbstentladung z.B. auf 5 % pro Tag. Das zwingt dann irgendwann mit anderen Effekten zum Austausch des Akkus. Die Selbstentladung ist gut unter Laborbedingungen messbar. Man lädt den Akku voll, lässt den Akku z.B. 30 Tage (mit EUW) in Ruhe und bestimmt den SoC und die Selbstentladung z.B. anhand der Differenz von Ruhespannung oder Säuredichte. Auch kann man den Akku voll laden und dann mit Float Spannung oder etwas weniger, um Gasung zu verhindern, eine Erhaltungsladung machen. Wenn der Strom nicht mehr signifikant, nach Stunden oder Tagen fällt, entspricht der Erhaltungsstrom der Selbstentladung. Auf 24h hoch gerechnet und auf die Nennkapazität bezogen erhält man die Selbstentladung in % pro Tag. In der Praxis spürt man eine höhere Selbstentladung als eine Erhöhung des Ladefaktors. Man muss viel mehr laden als das man entladen kann. Die Selbstentladung ist in der Praxis nicht oder nur sehr schlecht isoliert messbar.
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 14.03.2021 - 12:37 Uhr  ·  #243
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!
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Konditionieren eine neuen Akkus

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Gepostet: 17.03.2021 - 13:57 Uhr  ·  #244
Konditionieren eine neuen Akkus

Ein neuer Akku entfaltet seine elektrischen Eigenschaften erst vollständig nach etlichen Zyklen. Hierdurch wird der komplette Akku, vor allem das Blei und die Säure aktiviert. Hersteller geben z.B. in Ihren Wartungsunterlagen mindestens 10 Zyklen an. In der Praxis einer Strominsel sind meist nur kleinere Teilzyklen möglich. Viele der nun folgenden Dinge würde man intuitiv machen. Das Konditionieren ist etwas formeller, präziser und hat diese Ziele:

+ elektrische Eigenschaften des Akkus erhöhen und realisieren
+ Festhalten der Ergebnisse um Betrieb, Wartung und Alterung zu beurteilen
+ Vertraut machen mit diesem Akku, dem Gesamtsystem und der verfügbaren Messtechnik

Zeitpunkt
Idealer Zeitpunkt für das Konditionieren ist das Frühjahr oder der Sommer. Funktionsfähige Technik zum Beiladen ist Voraussetzung, weil bei jedem Zyklus (Tag) eine Vollladung stattfinden muss. Gelingt eine Vollladung nicht, verlängert sich das Konditionieren. Das Konditionieren ist beendet, wenn der Kapitän keine weitere signifikante Verbesserung feststellen kann.

Vorbedingungen
Vor dem Konditionieren am Aufstellort macht es Sinn, den Säure Stand zu kontrollieren und in allen Zellen maximal mit Wasser aufzufüllen. Danach einmal den den Akku vollladen. Wird viel Wasser nachgefüllt reduziert das ggf. die später messbare reale maximale Säuredichte! Das hat keinen Einfluss auf die reale Kapazität, jedoch auf die messbare Ruhespannung. So schafft man Vergleichbarkeit durch Vorbedingungen die später gut wieder herzustellen sind.

Zyklus
Ein Zyklus zum Konditionieren meint:
+ Eine Teilentladung, wie sie durch die normale Benutzung entsteht, gerne auch etwas mehr Strom als normal
+ Tägliche Vollladung, ggf. durch "Effizientes Beiladen" abends und/oder morgens
+ Kontrollieren von Messwerten und Entscheiden ob das Konditionieren beendet ist

Säuredichte [kg/l]
Die real maximale mögliche Säuredichte sollte nach dem Konditionieren der Nennsäuredichte entsprechen. Leichte Abweichungen von 0.01 [kg/l] sind normal. Typischerweise prüft man zunächst nur die Pilotzelle, später dann alle Zellen. Größere Abweichungen kann man vorsichtig mit dem Säureheber korrigieren indem man aus einer Zelle Säure saugt und in eine andere Zelle einfügt. Die betroffenen Zellen sollte man notieren oder markieren. Nach Korrekturen muss der Akku erst wieder so viel gasen das man durch Auffüllen in allen Zellen wieder den selben Säure Stand erreichen kann.

Ruhespannung [V]
Nachdem man meint, die Säuredichte nicht mehr steigern zu können, misst man die maximale Ruhespannung.
Die Ruhespannung einer Zelle sollte folgender Formel genügen: U[V] = 0,83 + Säuredichte[kg/l].
In der Regel misst und bewertet man die Spannung des Akkus, also aller in Reihe geschalteter Zellen zusammen. Maximale Ruhespannung meint dass der Akku voll geladen wurde und ca. 1h lang nicht geladen oder entladen wurde. Bei starken Abweichungen oder Unsicherheiten macht man ggf. einen neuen Zyklus.

Absorptionsladung [h]
Bei jedem Ladezyklus kann man die Zeit für die Absorptionsladung messen.
Die Absorptionsladung fängt an, wenn der Ladestrom sinkt und die Spannung gleich bleibt.
Die Absorptionsladung ist beendet wenn der Ladestrom nicht mehr sinkt und die Spannung auf Erhaltungsladung reduziert wurde. Hat sich diese Zeit verkürzt oder verlängert, macht man ggf. einen neuen Zyklus.

Nachbedingungen
Nach dem Konditionieren sollte man mindestens folgende Messwerte notieren:
+ Die Anzahl der erforderlichen Zyklen
+ Die maximale Säuredichte jeder einzelnen Zelle, der Pilotzelle und die mittlere Säuredichte
+ Die maximale Ruhespannung des Akkus
Diese Spannung kann man gut mit der mittleren Säuredichte vergleichen.
Formel für eine Zelle: U[V] = 0,83 + Säuredichte[kg/l]
Bei Unsicherheiten macht man ggf. einen neuen Zyklus
+ Die kürzeste Zeit für die Absorptionsladung [h]

Lasttests
Im Anschluss an das Konditionieren kann man Lasttests durchführen und die Ergebnisse notieren:

Leistungsbeurteilung beim Entladen
Man kann den Einbruch der Spannung bei einer bekannten Leistung messen. Die Gesamtleistung sollte nahe der maximalen Dauerlast vom Wechselrichter liegen. Die Messung dauert wenige Sekunden, solange bis sich die Spannung nicht mehr (signifikant) ändert. Notiert wird gerne Spannung, Strom, Nennleistung, Art der Verbraucher sowie die nominale Abschaltspannung des Wechselrichters. Je weiter die eingebrochene Spannung von der Abschaltspannung des Wechselrichters entfernt ist desto besser.

Beurteilung der realen gesamt Kapazität
Tatsächlich ist das Messen der realen gesamt Kapazität in der Praxis kaum möglich.
Dennoch möchte man z.B. wissen wie lange der Akku das Haus versorgen kann ohne geladen zu werden.
Also: Vollladen, alle Zugladung deaktivieren und bis zu einem vorher ausgewählten DoD entladen.
Ohne EUW empfehle ich 50 % DoD, mit EUW 80% DoD.
Mann misst die Zeit in Stunden und hoffentlich in Tagen ;-).
Nach der Messung wird der Akku schnell wieder voll geladen mit Beiladung abends oder morgens.

Das hört sich alles vielleicht trocken und langweilig an. Tatsächlich macht das Konditionieren Mega Spaß :D. Letztendlich will man ja bei einem neuen Akku, wie bei einem neuen Auto wissen was es so drauf hat :P. Außerdem wird Vertrauen in den Akku und das System aufgebaut. Das Konditionieren ist zugegeben etwas formeller erlaubt dafür später zu beliebige Vergleiche. Die Zeit die man sich hier nimmt, spart man später beim Betrieb und Wartung um ein Vielfaches. Selbstverständlich sind das hier alles nur Anregungen zusätzlich zu den Hinweisen vom Hersteller.
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Reaktivieren eines gebrauchten Akkus, Wartung im Frühjahr

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Gepostet: 17.03.2021 - 16:16 Uhr  ·  #245
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 ^_^
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 18.03.2021 - 00:41 Uhr  ·  #246
Toll geschrieben Frank!

Daran anknüpfend auch von mir noch ein paar Ergänzungen Zur Batteriekapazität.

Ab und an möchte man ja ggf. abschätzen wie fit eigentlich ein Akku so ist. Gerade bei einer großen Batteriebank kann es schwer oder praktisch unmöglich sein einen kompletten Entladezyklus zu loggen zumal das je nach Herstellerangabe (wir nehmen mal C10 an, wobei Lars ja bereits eine Faustformel zur Möglichkeit der Umrechnung zwischen den versch. Werten aufgezeit hatte) auch sehr lange dauern kann und bei ggf. schon stark verschlissenen Akkus auch gar nucht bis zum Ende,eines Tests reicht.

Daher hier die folgende grafische Methode über die Ruhespannung anhand einer Akkubank mit 48V und 500 Ah:

Zunächst Batterie voll laden. Dann nimmt man ein Blatt Papier und trägt auf der y-Achse einmal die Kapazität auf und zusätzlich die Spannungen, die dazu gehören.


Die einzutragende Ruhespannung pro Zelle kann man relativ genau mit folgender Fausformel errechnen

Säuredichte + 0,84 x Zellenzahl

Eine volle 48V PZS mit Nennsäuredichte von 1,28 hat vollbgeladen also eine Ruhespannumg von ca. 50,9V bei 20 Grad (je nach temperatur davon abweichend anzupassen mit 0.25mv/Grad/Zelle)


Auf der x-Achse trägt man 10 Stunden ein, denn wenn wir die Batterie mit C 10 belasten, sparen wir uns viel Rechenarbeit. Wenn man nun eine Gerade ziehst zwischen der 500 AH auf der y-Achse und der 10 auf der x-Achse, dann wäre das (idealisiert) die Entladekurve einer fitten Batterie.


50 Ampere bei 48 Volt wären 2.400 Watt. Also irgendwas an Geräten oder Verbrauchern suchen was die passende Summe ergibt und eine Stunde lang laufen lassen. Alles ausschalten und ca. 30 Minuten warten ohne dass ein Verbraucher am,Akku hängt (wir brauchen ja die Ruhespannung). Jetzt misst man die Spannung an der Batterie und trägt sie bei einer Stunde ein. Dann nimmt man ein Lineal und zieht eine Linie durch die 500 und den neuen Punkt. Jetzt nimmt man den Stundenwert, beibwelchem die Linie die x-Achse schneidet und multipliziert den Wert mit 10. Das ist jetzt die Kapazität, die die Batterie noch hat.


Natürlich ist das kein hundert prozentig genauer Ergebnis aber hinreichend genau für eine grobe Beurteilung und zudem sehr zeitsparend und einfach durchzuführen.
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 18.03.2021 - 07:23 Uhr  ·  #247
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.
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Messen und Methoden

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Gepostet: 18.03.2021 - 12:31 Uhr  ·  #248
Angeregt durch die Messmethode von Max habe ich festgestellt, dass ich noch etwas wichtiges vergessen habe.

Messen und Methoden

SoC, Säuredichte, Ruhespannung und SoH
Es gibt glücklicherweise einen recht brauchbar linearen Zusammenhang zwischen SoC [%], Säuredichte und Ruhespannung. Dieser Zusammenhang kann genutzt werden um den SoC abzuschätzen und wie bei der Methode von Max auch verwendet werden um die reale Restkapazität und den SoH, d.h. die Alterung abzuschätzen.

Hier eine theoretische Tabelle (die Linearität ist gut von SoC 100% ... SoC 70% gegeben.

 


Um in der Praxis darauf basierend zu genaueren Ergebnisse zu kommen kann, darf und sollte man diese Tabelle für sein Akku System nach dem Konditionieren kalibrieren. Schon alleine deswegen weil Säuredichte und Spannung nicht beliebig genau messbar sind. Beispiel: Ich messe nach einer Vollladung in der Pilotzelle die Säuredichte von 1.27 und die Ruhespannung von 50,3 V. Das wird dann auf 100% kalibriert. Alle anderen Werte der Tabelle werden über den konstanten Unterschied berechnet. Das ergibt z.B. diese angepasste Tabelle:

 


Wie zu sehen ist, hat man zwei Möglichkeiten den SoC zu ermitteln: a) Ruhespannung und b) Säuredichte. Nur bei einem neuen Akku passt das [b]nach dem Kalibrieren gut zusammen.[/b] Bei Abweichungen kann man mitteln oder den kleineren Wert verwenden. Das Kalibrieren ist vor allem wichtig, für weitere Messmethoden, die auf einer genauen Ruhespannung oder Säuredichte basieren. Mit einem 48V System kann man mit normaler Messtechnik, über die Ruhespannung, den SoC auf mindestens 2.5% genau ermitteln.

SoH, Restkapazität in %
Hat man eine für sein System kalibrierte Tabelle, kann man nach einer Reaktivierung den SoH ermitteln indem man nach einer Vollladung Säuredichte und Ruhespannung misst. z.B. 1.26 und 50 V Ruhespannung misst.
Was bedeutet, dann man 5% Kapazität verloren hat.
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 18.03.2021 - 12:48 Uhr  ·  #249
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...
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 18.03.2021 - 13:47 Uhr  ·  #250
Hallo Max,

nein mit meiner Methode kann man SoC und SoH sicher, wie angegeben bestimmen.

Wer schon einmal Kapazitätsmessungen gemacht hat, weiß dass die Messergebnisse selten etwas mit der Nennkapazität zu tun haben. Üblicherweise entstehen dann mehr Fragen als das man Antworten bekommt. Wenn man reale Kapazitätsmessungen auf die Nennkapazität bezieht, dann wird man sich sofort wundern warum man mehr oder weniger misst bei einem nagelneuen Akku. Die Nennkapazität ist nicht brauchbar wenn es darum geht Alterung zu bewerten.

Insbesondere dann, wenn man Methoden verwendet, die Ungenauigkeiten mit einem Faktor 10 multiplizieren.
ohne sich der Ungenauigkeiten bewusst zu werden.

In diesem Sinne empfehle ich bei der Methode von Max einen kalibrierten Wert für die Ruhespannung und Säuredichte bei den angenommenen 100% zu verwenden und auch die Säuredichte mit zu messen und zu bewerten. Weiterhin ist es ungünstig die Nennkapazität als Referenz zu nehmen. Das ist ein, unter Standard Bedingungen, ermittelter Laborwert der nichts mit der Realität zu tun hat. Weil man das weiß, schlägt man beim Kauf noch ca 20 % auf um recht sicher eine entsprechend gewünschte reale Kapazität zu erhalten.

Es ist günstiger, auch bei der Methode von Max, nach dem erstmaligen Konditionieren die so ermittelte Kapazität als 100% anzunehmen um die initiale reale Kapazität zu bestimmen und davon ausgehend später den SoH.
Ich finde diese grafische Methode von Max anschaulich und auch sehr genau wenn man Randbedingungen einhält.
Das ist technisch nichts anders als über die SoC Tabellen zu gehen. Es steckt die selbe Annahme (Linearität) drin.
Ich kann mit der SoC Tabelle auch ca. 1h lang eine ca. C10 Last laufen lassen und mir über die Ruhespannung den SoC ermitteln. Wenn das z.B. eine Last von 4kW wäre und der SoC 12.5 % gesunken wäre, dann komme ich auf 32 kWh reale Kapazität, bei 4kW Last. Aber Achtung auch hier multipliziere ich Ungenauigkeiten hoch und im unteren SoC Bereich mache ich große Fehler weil es dort keinen linearen Zusammenhang mehr gibt.

Ich sehe Max, hat es verstanden :P

Grüße
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 18.03.2021 - 20:47 Uhr  ·  #251
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.
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 18.03.2021 - 23:27 Uhr  ·  #252
Hallo Max,

Die Restkapazität bei einem gebrauchten Akku ohne Wartungsbuch, abzuschätzen ist deutlich schwieriger.
Das hat dann noch weniger mit den originalen Hersteller Angaben zu tun :'(

Hier nimmt man schon mal die aktuelle Säuredichte und Ruhespannung. Achtung, wenn der Wasserstand nicht stimmt, nicht auf maximal ist, macht man hier alleine schon ziemlich signifikante Fehler weil sowohl Säuredichte und Ruhespannung viel zu hoch sind! Und diesen gebrauchten würde ich nicht kaufen!
Das vergleicht man mit der Nennsäuredichte von z.B. 1.28 und der Formel für die Nenn Ruhespannung = Säuredichte + 0,83. Warum? Weil die Nennsäuredichte maximal +- 0.01 von der initialen Säuredichte abweicht, was nur ca, 5% ausmacht für den SoH. Man geht in meine Tabelle und weiß wo der Akku steht.

Passt die Ruhespannung nicht zur Säuredichte über die Formel hat man die Qual der Wahl. Beim gebrauchte Akku würde ich den kleineren Wert nehmen und damit in meine Tabelle gehen.

'Deine' Methode kannst du beim gebrauchten in aller Regel nicht vor dem Kauf anwenden. Was ginge sind teure Messgeräte die machen so etwas was du meinst automatisch und auch schneller. Aber selbst das ist auch nur eine Messung und Hochrechnung mit Ungenauigkeiten und diese Informationen würde ich zusätzlich mit einfließen lassen. Wie so viele andere Informationen auch, z.B. ein Wartungsbuch was bei PZS Akkus üblich ist.

Wie auch immer, deine Methode mit einer Last für z.B. 1 h zusätzlich anzuwenden ergibt noch einmal einen Arbeitspunkt mehr. Ich finde das schon super, vor allem wenn man das nach einem Jahr wieder macht und mit der letzten Messung vergleichen kann. Wichtig ist das der 100% Arbeitspunkt kalibriert ist so denn möglich. Falls nicht hat man schon 5% Unsicherheit. Das klingt wenig, ist es aber nicht: Beispiel: Ich entlade 4 KWh in einer Stunde, was 12.5 % ausmacht, also sollten 100% = 32 kWh sein. Wenn 4 KWh nun 17.5 % ausmachen, wegen der Unsicherheit von 5% sind 100% = 22,8 kWh. Ohne Kalibrierung ist die Aussage kaum brauchbar. Je kürzer gemessen wird und je mehr hochgerechnet wird desto schlimmer.

Die Nennkapazität ist ein ermittelter Wert unter Norm Bedingungen. Das hilft mit Aufschlag um die Anlage zu dimensionieren und verschiedene Hersteller zu vergleichen. Ähnlich wie Reichweiten Angaben beim E-Auto unter Norm Bedingungen. Mit der Nennsäuredichte liegt man von der Realität vielleicht 5% daneben mit der Nennkapazität auch mal gute 20%. Wenn man die Nennkapazität, bei einem neuen Akku, als Maßstab nimmt, dann sieht der schon z.B. zu 15% gealtert aus. Das bringt doch nichts, probiere es aus und dann kommen die Fragezeichen.

Grüße
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 19.03.2021 - 08:03 Uhr  ·  #253
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...
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Re: Bleiakkumulatoren

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Gepostet: 19.03.2021 - 11:25 Uhr  ·  #254
Jain :D

Richtig voll ist nicht absolut richtig voll sondern nur relativ richtig voll O-) Richtig voll ist der Akku, wenn er (unabhängig vom Säurestand und Alterung) seine noch maximal mögliche Säuredichte und Ruhespannung erreicht. Weniger Säuremenge und auch Alterung reduzieren die absolute Kapazität.

Regelmäßig richtig voll ist vor allem wichtig um bleibende Sulfatiertierung zu vermeiden, nicht um möglichst noch 5% mehr absolute Kapazität zu erhalten. Die Kapazität fehlt dann, vereinfacht ausgedrückt, im unteren SoC Bereich.
Das nutzt man selten weil man keinen so tiefen DoD fährt.

Aber ja, auf den Säurestand zu achten gehört mit dazu, weil man sonst bei gleicher Entladung den Akku tiefer entlädt. Wenn man gut funktionierende EUW hat und im Sommer die Ladung moderater einstellt braucht man vielleicht nur im Herbst und im Frühjahr Wasser auffüllen. Im Sommer kann der Säurestand ruhig tiefer werden weil man da den Akku deutlich weniger belastet aber nicht unter Minimum.

Victron bietet z.B. wegen der Kapazität und dem SoC Messtechnik mit Shunt an. So weiß die Messtechnik wie viel entladen und geladen wurde und bilanziert das. Zwei Dinge weiß die Messtechnik aber erst einmal nicht: reale Kapazität und Ladefaktor. Meist gibt man, weil man es nicht besser weiß, eine Nennkapazität des Herstellers, vielleicht leicht reduziert an und lässt den voreingestellten Ladefaktor stehen. Die Messtechnik kalibriert sich auch automatisch am Ende der Ladung auf 100% SoC. Die könnte zumindest den Ladefaktor in der Realität automatisch bestimmen (z.B. mitteln) und anpassen. Auch wäre die Anzeige der tiefsten Entladung möglich. Die Messtechnik könnte nach 100% SoC versuchen eine Ruhespannung, z.B. abends zu erwischen (mit einem kleinen noch fließenden Strom zu korrigeren) und diese zu kalibrieren. Das selbe bei der der tiefsten Entladung. Und so eine Abschätzung der realen Kapazität machen, wie du das vorschlägst. Hier kann man beim Kauf schon drauf achten was Messtechnik so kann. Ich bin schon, wie du, der Meinung da ist mehr Unterstützung für die Anwender möglich. Das wäre dann quasi ein selbst lernendes System, wie weit hier einzelne Hersteller sind weiß ich leider nicht.
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Wartung im Herbst

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Gepostet: 19.03.2021 - 19:54 Uhr  ·  #255
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.
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Säurestand

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Gepostet: 20.03.2021 - 10:24 Uhr  ·  #256
Säurestand
Ein sehr wichtiger Teil der Wartung ist die Kontrolle des Säurestandes und das Auffüllen mit destilliertem Wasser.
Um Verunreinigungen der Säure zu vermeiden sollte der Akku und Betriebsraum gesäubert, geputzt und möglichst staubfrei sein.

Liegt der Säurestand unterhalb der Min Marke, so dass die Bleiplatten oben nicht mehr mit der Säure in Kontakt kommen, erhöht das den Innenwiederstand, reduziert die Nutzkapazität und fördert Korrosion im oberen Bereich der Platten.

Liegt der Säurestand oberhalb der Max Marke wird das Gas Volumen oberhalb der Platten reduziert. Das wiederum führt dazu dass mehr Knallgas entweicht weil es nicht rekombinieren und zurück laufen kann. Im schlimmsten Fall, bei starker Gasung entweicht so auch Säure und die Zelle reduziert schleichend ihren Schwefel Anteil, wässert aus und verliert Kapazität.

Liegt der Säurestand nahe der Min Marke, ist die Säure dichter, Säuredichte und Ruhespannung steigen, es verschlechtert sich das Lösungsvermögen der Bleisulfate (stärkere Alterung) und der SoC kann nicht genau ermittelt werden.
Liegt der Säurestand nahe der Max Marke, sind Säuredichte und Ruhespannung korrekt, verbessert sich das Lösungsvermögen der Bleisulfate (geringere Alterung) und der SoC kann so genau wie möglich ermittelt werden.

Liegt der Säurestand zwischen der Min und Max Marke, hat das keinen signifikanten Einfluss auf die Nutzkapazität, weil die absolute Schwefel Menge die selbe bleibt und der Zugriff auf die Säure über die Bleiplatten vollständig gewährleistet ist.

Kleinere Abweichungen von 1.. 2 mm des Säurestandes sind sowohl bei der Kontrolle als auch beim Auffüllen normal und unkritisch. Größere Abweichungen von 5 mm und mehr sollten vermieden und analysiert werden.

Der schlimmste Fall beim Auffüllen ist das Überfüllen. Ich empfehle ausdrücklich das Auffüllen manuell mit geeigneten, kleinen Behältern, die auch Messmarken für die Wassermenge haben durchzuführen, z.B. Messbecher und größere Spritzen. Hierbei hilft es Notizen der früheren Wartung zu haben um schon vorher abschätzen zu können, wie viel Wasser man ungefähr nachfüllen muss. Auch kann man so abzuschätzen ob die Gasung gut, in allen Zellen, wie bisher funktioniert und die Ladeparameter stimmen und zur Belastung passen.
Vom Einsatz einer halbautomatischen Aquamatic rate ich ab, weil man höllisch aufpassen muss dass kein Schwimmer hängt und auch die Wassermenge nicht für jede Zelle einzeln bestimmbar ist. Hängt ein Schwimmer wässert die Zelle aus.

Was tun, wenn, warum auch immer, der Säurestand über der Max Marke liegt?
Wenn es nicht übergelaufen ist, ist das der Regel unkritisch. Man prüft bei der nächsten Absorptionsladung ob Säure austritt. Ist das der Fall kann man die Ladespannung leicht reduzieren, die Säure kontrolliert gasen und verdichten lassen und die Ladespannung danach wieder erhöhen. Hinweis: einzelne Tropfen in der Nähe der Stopfen sind meisten reines, rekombiniertes, Wasser und keine Säure. Wer möchte kann sich mit einer Geschmacksprobe vergewissern. :D Wenn es sauer schmeckt, schnell ausspucken und Mund spülen nicht vergessen. :D :D :D Andere nehmen vielleicht dann doch lieber pH Wert Teststreifen für wenige ct pro Messung 8-)

Wenn es dann doch übergelaufen ist, muss man überflüssige Säure entfernen und den Umstand mit konzentrierter Säure korrigieren. Hierzu habe ich glücklicherweise keine persönlichen Erfahrungen. Ich weise auf folgendes hin:
Wenn es schon schwierig war, Wasser korrekt nach zufüllen, sollte man sich gut überlegen ob man sich die Arbeiten mit konzentrierter Säure zutraut ^_^ oder doch lieber von Fachleuten zumindest diesen Teil der Wartung durchführen lässt ;-)
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Blei Säure Akku und Windenergie

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Gepostet: 23.03.2021 - 12:30 Uhr  ·  #257
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?
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