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Stromspeicher selber bauen – DIY Workshop 25kWh nutzbar

An einem aktuellen Beispiel soll hier die Installation und Inbetriebnahme eines Stromspeichers auf Bleibasis mit 25kWh nutzbarer Kapazität und einem Budget von <7.000€, anhand von vielen Bildern, erklärt werden. Unter Verwendung einer kleineren Staplerbatterie mit einer Kapazität von ca. 500Ah (C5) können auch Preise <6.000€ für das gesamte System erreicht werden. Das hier aufgebaute System setzt auf eine Elektolytumwälzung, eine Auqamatik und eine Zentralentgasung. Technische Daten des Speichers:
– 25kWh nutzbare Kapazität
– 4,6kW Dauerleistung beim Laden und Entladen (symmetrisches On-Grid System)
– Maximalleistungen: 6kW für 30 Minuten, 6,8kW für 5 Minuten, 7,5kW für eine Minute und 11kW für 3s
– Wirkungsgrad bis zu 96%
– optionale Ersatzstromfähigkeit
– Upgrademöglichkeit in der Zukunft auf Lithium Akkus mit BMS System (second life battery)

Disclaimer: Elektrische Kenntnisse sind dringend von Nöten. Die elektrischen Arbeiten darf nur ein Elektriker vornehmen. Sprechen Sie sich mit dem Elektriker Ihres Vertrauens ab. Dieses System ist aufgrund des DIY nicht förderungsfähig!

Einkaufsliste (nahezu vollständig):

– SMA Sunny Island 6.0h inkl. Remote Control RC20 und Speedwire Interface SWDMSI-NR10
– 1x x Meter Netzwerkkabel CAT 5 oder 6 zum Anschluss des Sunny Island ans Netzwerk
– 2x 10mm Dübel + passende Sechskant-Holzschrauben + Unterlegscheiben zum Montage des Sunny Island

– SMA Energy Meter
– 1x x Meter Netzwerkkabel CAT 5 oder 6 zum Anschluss des Energy Meter ans Netzwerk
– 3x ca. 25-30cm 10qm Verdrahtbrücke/Kabelbrücke schwarz mit beidseitiger Hülse zur Verbindung des SMA EM nach dem Hauptschalter
– 1x ca. 15-20cm 10qm Verdrahtbrücke/Kabelbrücke blau mit beidseitiger Hülse

– SMA Home Manager, wird nur benötigt bei vorhandenen SMA Wechselrichtern und einer bisherigen eine 70% Wirkleistungsbegrenzung

– Spelsberg Leergehäuse TK PC 2518-11-tm
– 1x NH00 Sicherungslasttrennschalter f. Montageplatte, Wöhner 33199 QCB-NH-00 LTS-00 Sicherungs Lasttrennschalter f. Montageplatte
– 4x M5 Schrauben + Muttern + Unterlegschreiben zur Montage des Sicherungslasttrennschalter
– 2x 160A NH00 Sicherungen
– Megapulser 48V oder BatteryExtra (Batterie Refresher Akkupulser 48V) zur Verhinderung von Sulfatablagerungen
– Schwarzer Precision SP203-SA EUM Pumpe
– 2x M5 Schrauben + Muttern zur Montage des EUM Pumpe
– 4x M32x1,5 Kabelverschraubungen für 13-21mm Kabeldurchmesser
– 4x M8 Schrauben 15mm
– 4x 6mm Dübel und passende Schrauben zur Montage des Batteriesicherungskastens
– diverse Aderenddhülsen

– 1x 32A Sicherung Charakteristik C, z.B. Hager MCN132
– 2x 3m 50qmm Kabel zum Anschluss der Batterie an die Batteriesicherung
– 6x 50qmm M8 Rohrkabelschuhe
– x Meter 3x10qmm NYM-J Kabel zum Anschluss ans Hausnetz
– x Meter Installationsrohr mit Monatsschellen zur Aufnahme des NYM Kabels
– schwarze Kabelbinder in kurzer und mittlerer Länge

– 48V Staplerbatterie 930Ah (C5) => 1056Ah (C10), gebraucht mit Elektrolytumwälzung, Aquamarik, Zentralentgasung und dem originalen Anschlusskabel
– 1x Rückschlagventil für EUM
– 2m Aquamatik-Zulaufschlauch 10mm Innendurchmesser
– original Anschlusskabel 50qmm

Werkzeug:
– Presszange für Rohrkabelschuhe 50qmm
– diverse Schraubendreher, Schlitz und Phillips
– Cuttermesser
– kleine Bügelsäge
– Seitenschneider
– Gliedermaßstab (Zollstock)
– Bleistift zum Anzeichnen
– 2x 10mm Dübel und passende Sechskantschrauben zur Montage des Wechselrichters
– 4x 6mm Dübel und passende Schrauben zur Montage des Batteriesicherungskastens
– Crimpzange für Aderenddhülsen
– Nußkasten, diverse Größen u.a. 13mm und 18/19mm
– Imbusset, diverse Größe
– 32mm Lochkreissäge
– Akkuschrauber/-bohrer mit 5,5/6mm Metallbohrer
– SDSplus Bohrmaschine mit 6mm und 10mm Bohrer
– (Zellenheber, um die Zellen der Batterie einzeln zu entnehmen und am endgültigen Aufstellungsort wieder einzusetzen)

Installation des SMA Energy Meter

Um genaue Werte von Verbrauch und Einspeisung in nahezu Echtzeit zu erhalten, empfiehlt sich die Monate des SMA Energy Meter. Er stellt nicht nur die Summe-Wirkleistung am Übergabepunkt bereit, sondern sondern ach Blind- & Scheinleistung, cos phi, die Spannungen und den THD bereit, in Summe und einzelphasig.

Dazu muss das Energy Meter direkt hinter dem Hauptschalter der in der Verteilung montiert werden. Es wird sozusagen, eingeschleift.

Anschluss
(© SMA Solar Technology AG)

Im Originalzustand kann das z.B. so aussehen:

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Drei schwarze Kabelbrücken führen vom Hauptschalter zum Klemmstein. Die Arbeiten darf nur ein Elektriker ausführen! Zunächst ist das gesamte System vom Strom zu trennen! Idealerweise über den SLS Schalter unterhalb des Zählers. Die obere Abdeckung kann nun entfernt werden und es ist mit einem geeigneten Messgerät zu überprüfen, ob wirklich keine Spannung mehr anliegt! Ist das der Fall, so können die drei bestehenden Kabelbrücken oben am Hauptschalter gelöst und entfernt werden. Die neuen, längeren, schwarzen Kabelbrücken werden nun an dieser Stelle verschraubt. Das Energy Meter wird neben dem Hauptschalter auf die Hutschiene geklickt und die Kabelbrücken 1:1 von unten in den Energy Meter eingeführt und verschraubt. Die neuen, blaue Kabelbrücke wird ebenfalls unten in das Energy Meter eingeführt und verschraubt. Das andere Ende wird auf der N-Leiste montiert. Die derzeit lose liegenden Kabel, vom Klemmstein kommend, werden 1:1 von oben in das Energy Meter eingeführt und fest verschraubt. Es ist sicher zu stellen, dass L1, L2 und L3 in keinem Fall vertauscht werden und alle Kabel berührungshemmend fest verschraubt sind!

Danach sollte das ungefähr so aussehen:

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Jetzt kann die Abdeckung wieder montiert werden und das Netzwerkkabel von Switch (ggf. in Verbindung mit einem Router) eingesteckt werden. Nach dem Zuschalten der Spannung auf das System bootet das Energy Meter und die LEDs werden grün leuchten/blinken.

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Das Energy Meter bezieht sich vom DHCP Server im Router eine eigene IP und ist auf Dieser auch über eine Webseite erreichbar. Dennoch sollte hier nichts konfiguriert werden. Das Energy Meter sendet seine Informationen als Multicast auf der Adresse 239.12.255.254 ins Netzwerk. Jeder Client, der darauf lauschen will, kann dies tun.

Mit dem Einbau des SMA Energy Meter ist der erste und wichtigste Step geschafft. Um die Funktion zu überprüfen, kann gern die App EMView genutzt werden.

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Bau des Batteriesicherungskastens inklusive EMU Pumpe und Desulfator

Die Batteriesicherung dient zum Schutz vor Gleichspannungsüberströmen und damit glühenden Batteriekabeln. In unserem Fall sind laut SMA Handbuch 2x 160A Sicherungen zu verwenden. Natürlich kann man diesen Batteriesicherungskasten auch fertig kaufen. Hier in dem Workshop soll er hingegen selbst gebaut und mit einer Elektrolytumwälzungspumpe und einem Desulfator ergänzt werden.

Zu allererst muss das Gehäuse (TK PC 2518-11-tm) vorbereitet werden. Um den Wöhner Lasttrennschalter zu montieren, sind vier Kunststoffnoppen im Weg.

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Diese entfernt man am Besten mit einem Multimaster oder einem Dremel. Danach muss der Sicherungshalter zerlegt werden, es sind die Löcher anzuzeichnen und zu bohren.

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Mit ein paar M5 12mm Maschinenschrauben, -muttern und Unterlegscheiben ist die Grundplatine sicher befestigt.

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Die dicken Batteriekabel sollen sicher und stabil in das Gehäuse eingeführt werden. Dazu ist es sinnvoll, Kabelverbraubungen zu nutzen.

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In den Kasten sind nun vier 32mm Löcher zu bohren. Die geht am schnellsten mit einer 32mm Lochkreissäge.

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Jetzt können die Kabelverschraubungen befestigt werden.

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Die Abdeckung des Laststrennschalters hat vorgestanzte Durchführungen. Dies sind wie folgt auszubrechen.

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Die Umwälzpumpe wird an der Seite, mit genug Spiel zur Wand hin, befestigt. Dazu kann man wieder M5 Schrauben nutzen. Hier im Beispiel mussten die zwei Löcher in dem Haltewinkel vergrößert werden.

Der Laststrennschalter wird wieder komplettiert und die Pumpe angeschaubt. Zur Befestigung der Rohrkabelschuhe werden 4x M8 15mm Sechskantschrauben benötigt.

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In diesem Workshop wird ein Desulfator eingesetzt. Mit dem Batteriedesulfator wird der Prozess der Sulfatierung durch ständiges Lösen der Sulfate verhindert, bei leichter Sulfatierung sogar umgekehrt und so für eine Steigerung Kapazität und Verbesserung der Lebensdauer der Batterie gesorgt.

Der Desulfator soll seinen Platz auf der linken Seite des Batteriesicherungskastens finden und die unter dem Gerät abgehenden Kabel direkt in den Kasten geführt, um sie am Batterieeingang des Lasttrennschalters zu befestigen. Hier die endgültige Ansicht des Batteriesicherungskastens.

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Für die eigentliche Absicherung sorgen diese 160A NH00 Sicherungseinsätze. Diese finden ihren Platz im Wöhner Sicherungslasttrennschalter.

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Die Sicherungen werden wie im folgenden Bild in die Halter im Deckel eingeschoben und danach in die Grundplantine des Sicherungslasttrennschalters eingehängt.

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Aufstellen des Bleispeichers

Heute wurde der Bleispeicher angeliefert. Um ihn in den Keller zu bekommen, wurde er einzeln auf zwei Paletten geliefert.

Auf der ersten Palette der Trog:

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Auf der zweiten Palette die 24 Zellen:

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Jetzt musste der ca. 150kg schwere Trog mit vier Mann in den Keller an den endgültigen Platz gebracht werden. Das steht er nun.

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Nun konnten die ersten Zellen zu zweit getragen und in den Trog eingehoben werden. Ohne Pause geht das allerdings nicht!

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Auf der Lieferpalette steht immer noch Zellen 🙁

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Aber auch das wurde noch gemeistert und nun steht der Speicher im Keller.

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Batterie konfektionieren

Im diesem Schritt werden zunächst alle Schläuche der Elektrolytumwälzung zusammengesteckt. Hierbei ist auf den Lauf der Luft zu achten, dass keine „Kreise“ entstehen.

Auch die Polverbinder können nun wieder ihren an ihren alten Platz verschraubt werden. WICHTIG. Jeder Polverbinder ist genau zu überprüfen, auf evtl. Korrosion. Diese ist ggf. zu entfernen und der Verbinder formschlüssig auf die Kontakte der Batterie zu setzen. Die Verschraubung erfolgt fest, aber nicht abreißen!

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Jetzt können die Transportstopfen entfernt werden. Vorsicht: Diese Arbeit darf nur mit einer Arbeitsschutzbrille durchgeführt werden, da es hier zu Säurespritzern kommen kann!

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Nun kann die kombinierte Aquamatik + Zentralentgasung aufgesetzt werden. Sie versorgt die Batterie automatisch mit destilliertem Wasser und führt das Knallgas kontrolliert über einen langen Schlauch nach außen ins Freie.

Zentralentgasung mit Filter:
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Wasserzuführung mit Filter:
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Damit ist die Batterie fertig konfektioniert. Die letzten beiden Pole bleiben frei und sollten während der weiteren Arbeiten mit den passenden Schrauben versehen werden, damit es nicht zu Kurzschlüssen kommen kann.

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Montage

Der Sunny Island, das Remote Control und die Batteriesicherung können an der Wand montiert werden. Das Einheben des Sunny Island in die Wandhalterung sollte in jedem Fall mindestens zu zweit erfolgen!

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Batteriekabel

Um die Dauerleistung von 4,6kW des Sunny Island zu gewährleisten, fließen ca. 100 A bei 48V von der Batterie zum Wechselrichter oder umgekehrt. Damit diese großen Ströme gute transportiert werden können, empfiehlt es sich, einen Querschnitt von 50qmm zu wählen. (vgl. Sunny Island Installationshandbuch) Von der Batterie ausgehend ist es sinnvoll, das originale Anschlusskabel zu verwenden. Dies ist von Haus aus vollisoliert und muss auf der anderen Seite noch mit 2x 50qmm Rohrkabelschuhen verpresst werden.

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Damit können diese beiden Anschlusskabel am Batteriesicherungskasten unten eingeführt und verschraubt werden. Die andere Seite wird dann an der Batterie verschraubt.

Zwei weitere 50qmm Kabel werden auf beiden Seiten mit 50qmm Rohrkabelschuhen zu versehen und von oben in den Batteriesicherungskasten eingeführt und verschraubt. Werden keine unterschiedlich, farbigen Kabel verwendet, ist das Pluspol zu markieren! Die Abdeckungen des Wöhner Trennschalters können wieder aufgesetzt und fixiert werden.

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Die Batteriekabel werden nun von unten in den Sunny Island eingeführt und mit den beiliegenden Imbusschrauben fest verschraubt. Bitte unbedingt auf die richtige Polung achten!

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Des weiteren kann wie in der Anleitung beschrieben, das Speedwire-Interface im Sunny Island montiert werden und die grünen Stecker für Sensoren/Aktoren aufgesteckt werden.

Dazu gehört auch die Verkabelung des Remote Control und Anschluss des Speedwire-Interfaces via Patchkabel zum Switch ins Hausnetz.

Der Batterietemperatursensor wird zwischen den Zellen der Batterie eingeführt und am Sunny Island unter BatTemp verschraubt. (siehe Handbuch SI Installation)

Nun wird die Leitung der Elektrolytpumpe im SI montiert. In dem Fall handelt es sich um eine 230V Pumpe. Das braune Kabel wird auf dem Relaisplatz 1 unter NO montiert und das blaue Kabel mit am Hauptstromanschlusskabel unter N (TT). Vom Hauptstromanschlusskabel wird ein ebenfalls passender Querschnitt von L (braun) zum Kontakt Relais 1 COM gezogen. Alle elektrischen Arbeiten sind wie gewohnt von einem Elektriker auszuführen.

Als Letztes wird das 3x10qmm NYM Kabel in den SI eingeführt und an AC2 an L, N(TT) und PE fixiert. Die andere Seite wird zum zentralen Sicherungskasten geführt und vom Elektriker angeschlossen.

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Inbetriebnahme

Alle Arbeiten sind noch einmal zu kontrollieren! Ist alles dem Installationshandbuch nach korrekt installiert, kann die Anlage in Betrieb genommen werden. Dazu können der Wöhner Sicherungseinsatz eingesetzt und der Stromkreis geschlossen werden. Dabei kommt es zu einem kleinen Funken, weil die Kondensatoren im SI kurzzeitig viel Strom ziehen.

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Am Sunny Island kann die mittlere Taste betätigt werden, bis die obere LED leuchtet. Das Remote Control beginnt zu booten. Es kann passieren, dass das SRC immer wieder neu bootet, dann ist die SD Karte an der Seite kurz zu entfernen und erst nach der Konfiguration wieder einzusetzen. Ein Update auf die neuste Firmware sollte laut Handbuch im 2. Schritt vorgenommen werden, sowohl für den SI, als auch das Speedwire Interface.

Erst-Konfiguration

Auf den Sunny Remote Control kann nun die Initialisierung des Batteriesystems vorgenommen werden. Dazu sind folgende Sachen einzustellen:

– 221,01 BatTyp -> FLA
– 221,02 BatCpyNom -> 1057 (930Ah bei C5 / 0,88 = 1057Ah bei C10)
– 221,03 BatVtgNom -> 48
– 222,01 BatChrgCurMax -> 105

Danach beginnt das System zu starten und der SI geht von einer derzeitigen SOC der Batterie von unter 50% aus. Er testet dies durch starkes Laden aus und füllt die Batterie je nach Möglichkeit mit PV Strom oder Netzstrom. Hier ist einfach Geduld zu beweisen!

Während der Ladung können weitere Parameter angepasst werden. Da hier eine Zentralentgasung statt der Rekombinationsstopfen Verwendung findet, können viele Parameter so bleiben, wie sie sind. Dazu ist es nötig, in den Export-Mode zu wechseln, das geht so:

Mit dem Sunny Island in den Expert-Mode wechseln.

Jetzt kann das Relais 1 für die Elektrolytumwälzung konfiguriert und Relais 2 außer Funktion genommen werden:

– 241,01 RlyOp1 -> AcdCir
– 241,02 RlyOp2 -> Off
– 241,07 ExtPwrDerMinIm -> 10

Das war es dann schon. Bei Verwendung des Sunny Home Managers muss der Sunny Island noch als Administrator im Sunny Portal eingebunden werden. Das Home Manager findet den SI automatisch und listet im im Sunny Portal unter „gefundene Geräte“ auf. Hier einfach den SI auswählen und dem Assistenten folgen.

Endansicht

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Ergänzende Hinweise

Haben Sie während der Initialladung ein Auge auf alle Pole der Batterie, die DC Kabel und die Funktion der EUM Pumpe. Es schadet nicht, wenn man es sich ein paar Stunden neben dem System mit einem Buch oder der Bedienungsanleitung des SI gemütlich macht.

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