Es funzt

Das Projekt Lifepo4-Batterien ist erfolgreich abgeschlossen.

Es wird jetzt arg technisch, also nix für Leute ohne konkretes Interesse an Technik an Bord!

1. Warum das Ganze

Batterien sind ja nichts anderes wie ein großer Speicher (Wassereimer). Sie speichern was reingeht und geben ab was benötigt wird. Aber die Unterschiede der verschiedenen Typen sind doch wichtig. Um in dem Bild zu bleiben haben die traditionellen Bleibatterien den Vorteil, dass sie für normale Nutzung billig und unkompliziert sind. Ein bisschen zu hohe Spannung, gut dann verlieren sie etwas Wasser, quasi laufen über, welches man (manchmal) nachfüllen kann. Aber sie gehen nicht so schnell durch Überladen kaputt. Auch hohe Ströme (A) machen sie mit. Und da sie einen bedeutenden Innenwiderstand haben, sind die Ströme auch bei einem Kurzschluß begrenzt.

Der Nachteil ist, dass hohe Ströme über längere Zeit die Batterien erwärmt und das mögen sie nicht gerne. Dann altern sie schnell und ihre Leistung lässt nach. Auch braucht man wesentlich mehr Strom zum Nachladen als man entnommen hat. Das nennt sich „Wirkungsgrad“ und ist je höher desto besser. Auch das Gewicht der Bleibatterien ist ein Alptraum.

Da kommen die neuen Batterietypen ins Spiel. Wir kennen Lithium-Batterien aus dem Handy und den E-Autos. Diese Batterien sind toll, aber auch gefährlich. Sie können brennen und das ist auf einen Boot recht blöd.

Lifepo4 Batterien brennen nicht bei Fehlbehandlung. Sie sind aber empfindlich wenn sie überladen, tiefentladen oder bei Minustemperaturen geladen werden. Dann sind sie unrettbar kaputt. Also muss gute Elektronik und durchdachte Installation dies sicher verhindern. Dazu gibt es ein „Batterie Management System“, kurz BMS! Das schaltet die Batterie ab wenn es kritisch wird. Hier trennt sich die Spreu vom Weizen. Nicht jedes BMS trennt Ladeseite und Entladeseite und achtet auf den Gleichstand aller Batteriezellen. 123 Smart BMS erscheint mir eine gute Wahl zu sein.

Besonders wichtig ist es auf einem Boot, dass das BMS bei Gefahr der Überladung nur den Ladeteil des Stromnetzes abschaltet. Der Entladeteil muss weiter laufen. Das ist bei etlichen Einbausystemen nicht gewährleistet. Deshalb habe ich mir ein System nach wertvollen Anregungen von Michael und viel YouTube selber gebaut. Es besteht im wesentlichen aus:

  1. 16 Zellen a 200 Ah und 3,3 V
  2. 2 Victron Schalter a 220A
  3. 123 Smart BMS
  4. DC2DC Ladegerät (Victron)
  5. Verzinnte Kupferschiene zur Verbindung der Zellen
  6. 18mm Sperrholz (Batteriekasten)

Die Batteriezellen habe ich Anfang Juli in China bestellt, angekommen auf Aruba sind sie im Oktober. Also galt es Zeit einzuplanen.

Zu Beginn stand eine Konzeptskizze.

Vor Beginn der eigentlichen Arbeiten sollten die Batteriezellen nach Herstellerdaten alle parallel voll geladen werden. Das hat mit einem Laborladegerät (100 A) im Badezimmer unseres Apartments zwei Tage gedauert. (Danke Michael!)

Zum Zusammenschalten der Zellen und Bau der Box gibt es auf YouTube viele anregende Videos. Aber beim Einbau auf dem Boot gibt es auch ein paar Besonderheiten zu beachten.

  • Trennung der Leitungsstränge Laden und Entladen !!!

Auf dem Boot sind traditionell die Ladeleitungen von der Lichtmaschine, dem Landstromanschluss und Solar gerne auf der Batterieseite des Trennschalters angeschlossen. Das muß getrennt und auf einen separaten Anschluss am Trennrelais (Victron) gelegt werden!

Die Verbraucher werden auf das andere Trennrelais gelegt.  Und dann zum Hauptschalter gelegt.

Diese Trennrelais werden separat durch das BMS geschaltet und über den Pluspol an die Batterie angeschlossen. Dazwischen kommt natürlich eine gute 200 A Schmelzsicherung. Der Minusanschluss geht auf den Sammelpunkt.

Das BMS schaltet jetzt bei Bedarf die Ladeleitung frei oder ab. Darüber wird sicher gestellt, dass die Zellen ordentlich geladen werden.

Nun, 200 A Sicherung? Zuhause sind 16A üblich. Da ahnt man, dass es hier nicht um Lappalien geht. Die Lifepo4-Batterien liefern im Falle eines Kurzschlusses soviel Energie, dass einige Vorsicht angeraten ist. Es muß immer sicher gestellt sein, dass es nahe der Batterie keine Verbindung zw. Plus- und Minuspol gibt. ( z.B. durch fallendes Werkzeug!) Dazu ist der Batteriekasten mit einem soliden Deckel verschraubt. Darunter werden die Anschlüsse zusätzlich mit einer Plexiglasscheibe abgedeckt. Doppelt gesichert. Auch alle Kabel werden gegen Vibrationen gesichert.

Jetzt läuft die neue Anlage gut und die Sonne füllt unseren Stromtank fleißig auf. Das Schöne ist, dass es jetzt nicht mehr kritisch ist, wann wir elektrischen Strom benötigen. Es steht immer genug Vorrat bereit und ab 7 Uhr füllt die Sonne wieder nach.

  • Stabile Unterbringung der Batterien

Man sieht an der Sperrholzkiste, dass die Batterien gut gesichert sind. Es schaukelt auf einem Boot manchmal kräftig. Da möchte man sicher sein, dass die Batterien nicht verrutschen oder Schaden nehmen. Die Kiste ist mit dem Boden verschraubt, durch Leisten gesichert und Gurtbänder fixiert. Sollte halten.

  • Schutz der Lichtmaschine

Lifepo4-Batterien haben einen geringen Innenwiderstand. Das bewirkt, dass eine Lichtmaschine extrem viel Leistung abgeben würde. Und das auch schon bei niedrigen Drehzahlen. Dabei kann die Lichtmaschine überhitzen. Um das zu vermeiden wird ein s.g. DC2DC-Charger zwischen die Lichtmaschine und die Batterien geschaltet. Dieser begrenzt den Ladestrom auf 30 Ampere. Damit kann die Lima leben.

So, mit dem Upgrade können wir jetzt noch entspannter leben. Das ganze Projekt hat hier auf Aruba gut zwei Wochen gebraucht. Es war manchmal etwas anstrengend.

Die alten Starkstromkabel identifizieren und sortieren. Die Stromschienen ohne Bohrständer anfertigen. Alle Kabel sorgfältig verlegen und sicher fixieren. Das braucht mehr Zeit als gedacht. Und bei über 30⁰C geht es auch etwas langsamer 😅 Die Beschaffung der Batterien in China war auch spannend: FedEx hat zwischendurch die Sendungsnummer geändert. Damit waren die Batterien für gut 4 Wochen in USA verschollen. Die Hilfe von Judith im Office der Varadero Marina war unschätzbar wertvoll. Danke dafür! Insgesamt hat das Projekt in der Nähe von 3000.- € gelegen. Das ist für ein solches System recht günstig.

Und das gute Gefühl, sein Schiff und die Technik zu beherrschen ist durch nichts zu ersetzen.

So jetzt noch die Motoren warten, den Wassermacher starten und dann auf gute Bedingungen zur Fahrt gen Norden warten. Das Wetterfenster am 21.11. haben wir sausen lassen. Es hätte zu sehr gestresst bis dahin alles fertig zu haben. Und ohne ordentlich gewartete Technik gehen wir nicht auf längere Touren. Und ehrlich, es gibt wahrlich schlimmere Orte als Aruba. Besonders wenn man die Nachrichten momentan aus Europa verfolgt…

Macht das Beste aus eurer Zeit! 😘

4 Kommentare zu „Es funzt

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  1. Moin ihr Beiden!
    Ich habe euren Blog abonniert und lese schon eine Weile mit. Darum vorab erst mal ein Dank für das Teilhaben an euren Reisen und technischen Infos. Wie bin ich auf Euch gekommen? Durch einen Beitrag bei Bobby Schenk…Kleiner Kat aber wow. Ich glaube so heißt er!?
    Die Geschichte bzgl. LiFePo4 Batterien erweckt gerade mein besonderes Interesse. Kurz zur Info, ich habe ebenfalls einen kleinen Kat, eine Privilege 37 und möchte mich ebenfalls energietechnisch optimieren, sprich umrüsten auf LiFePo4 Batterien. Etwas worüber ich mir im Vorfeld aber Gedanken mach ist, ich habe ja nun zwei Lichtmaschinen (wie bei euch), dann kommen bei mir zwei Trenndioden (für jede Lima eine) und ab da weiter zum A2B Loader.
    Ohne die Trenndioden kann ich die beiden Limas nicht zusammen am A2B auflegen. Denn wenn nur eine Maschine läuft, spinnt das Paneel der anderen (außer Betrieb) Maschine, soll heißen die Alarme machen lautstark auf sich aufmerksam.
    Natürlich kann bei mir auch ein Defekt vorliegen, vorhandene Trenndioden kaputt, etc. Vom Voreigner waren nur mittlerweile zwanzig Jahre alte Trenndioden verbaut und die fressen alleine schon ca. 1,1V auf, sodass die alten AGM nie richtig voll wurden. Ergo sehr suboptimal.
    Mich interessiert wie es bei Euch ab den Lichtmaschinen weitergeht mit der Verkabelung bis zu den Batterien. Über eine Antwort bzw. Info würde ich mich sehr freuen

    1. Hallo Carsten
      Gute Frage! Dazu mache ich in Kürze mal einen Beitrag mit Extra Bild und Erklärung. Vorab: es gibt bei Philipi Trenndioden als fertige Einheit. Für Katamarane mit 2 Motoren. Den Anschluss für die Servicebatterie habe ich den DC2DC charger angeschlossen. An eine Lima habe ich einen Sterlingregler angeschlossen. Der sorgt für deutlich mehr Sagt auf der Leitung, da er die an der Batterie ankommende Spannung misst.

      1. Hallo Uli,
        Danke für deine schnelle Antwort. So wie du es beschreibst,stelle ich es mir eigentlich auch vor. Ich war auf der Philippi Homepage aber eine Trenndiode mit zwei Eingängen, z.B. Alt1 – Alt2 habe ich nicht gefunden. Was ich aber gefunden habe ist ein pdf von Philippi bzgl. Trenndioden/Schaltplan für zwei Lichtmaschinen. Baureihe BTR 702, 703, 704, 2702, 2703 alle bis 75A und 1202, 1203 bis 125A. Das Dokument findet sich hier: https://www.philippi-online.de/fileadmin/philippi/Public/Content/Images/Content/PDFs/BTR.pdf
        Ich bin schon jetzt gespannt auf deinen Beitrag. Der wird bestimmt sehr hilfreich sein.

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