32x304Ah LiFePO4 Powerwall - Kosten/Aufbau/Details

Hallo,

später als gedacht aber dann doch. Meine Powerwall ist fertig und nun kann ich mal ein wenig Zeit aufwenden und hier mein Vorgehen sowie Details zum Projekt liefern.
Da kommt einiges zusammen, daher wird der erste Post hier stetig erweitert.

Als erstes meine Stückliste (pro Bank a 16S ~15kWh nutzbar):

Zellen:
16 x LiFePO4 304Ah (174x205x mm [BxHxT]) (link Alibaba) 1999,34 €

Summe: 202,99 €

Aufbau:

Zu beachten:
1. Ich habe den Innenbereich mit 17,4cm Breite ausgelegt. Je nach Baumarkt ist das zu knapp.
Denn bei meinem ersten Profi-Händler habe ich zwar kostenintensiveres Holz erhalten, aber extrem Maßhaltig und nicht verzogen.
Beim Baumarkt am Flüßchen mit Hörnern habe ich nicht so gute Ware erhalten (hier bei der zweiten Box).
Am Ende und in der Mitte der Box war es so knapp, dass ich die Akkus mit hohem Druck reindrücken musste.
Ich befürchte damit, dass die Verpressung nicht durchgehend ist (siehe Bilder)

2. Weiterhin hatte mein lokale Baumarktkette nicht die Möglichkeit das Innenbrett auf 20,5cm Höhe zu schneiden.
Da musste ich 23cm auswählen und entweder 2,5 abschneiden oder halt die Aussparungen wie in den Bildern.

Abfolge:
1. Zuerst eine Seitenwand auf den Boden schrauben. Hierzu habe ich das Seitenteil auf eine plane Fläche gelegt
und den Boden im rechten Winkel gegengelegt. Ja Seitenteil habe ich 5 Schrauben und Holzleim verwendet.
Erste Schraube mit 15cm Abstand zum Rand, dann alle 27,5cm eine Schraube 5x60.
Erstmal mit 3mm Holzbohrer vorgebohrt, dann Holzleim drauf und endgültig verschraubt.

2. Ich habe nur das Innenteil als Abstandshalter verwendet. Beim nächsten Mal würde ich ein paar Akkus verwenden.
Dann im gleichen Verfahren wie im ersten Schritt die zweite Seite befestigt.

3. Anschließend habe ich die hintere "Verpress"-Wand vorgebohrt, Je 4 Schrauben für die Seitenteile (3 tuns auch) und
2 Schrauben für den Boden. Maße kann sich bestimmt jeder selber ausrechnen.
Schlau ist es, wenn man nun noch die Lüftungslöcher hinzufügt, - leider war ich es nicht -.

4. Nun stellt man das Teil am besten dahin, wo es später hinkommen soll. Alleine eine Bank zu bewegen macht Spaß!
(16x5,5kg + ~21kg Holz + ~2kg Kupfer + 1kg Sonstiges: ~112kg!!)

5. Die "Verpress"-Wand habe ich nun schonmal grob eingeschraubt.

6. Nachdem meine Akkus nun 4 Tage lang parallel geschaltet waren (Ausgleich der Ladungen), habe ich die Akkus in
die Box reingestellt. Dazu habe ich dann zwischen den Akkus jeweils ein Polycarbonat-Stück (17,4 x 20,5 cm) gelegt.
Angefangen habe ich von hinten, den letzten Akku somit 0,5 bis 1cm über die Box hinausschauen lassen, dann alle daran anreihen.

7. Wenn alle Akkus drin sind, dann die Innenwand rein stellen und ausmessen. Anzeichnen und Löcher für die Schrauben bohren (5x60er).
3 Schrauben pro Seite habe ich verwendet und somit die Innenwand unverschiebbar gemacht.

8. Nun die hinteren 8x120er Schrauben über Kreuz immer ein bisschen mehr angezogen, bis die Rückwand dann plan anliegt.
Das sollte zum verpressen genügen (Akkus sind noch im Auslieferungszustand, also 1/3 geladen).

9. Für die Frontplatte habe ich mir eine Skizze ausgedruckt, angezeichnet und mit einer Laubsäge ausgeschnitten.
Komponenten installiert und die Beschriftung aufgeklebt. Bei den Batrium System werden die Cell Mate K9 in einem Bus geschalten (Daisychain).
Da ich Kreuzungen hasse, wird jede ungerade Bank den Eingang links haben und jede gerade Bank den Eingang rechts. Ist zwar nicht flexibel,
aber es hängt dafür - und das ist wohl die meiste Zeit - kein langes Kabel gekreuzt herum.

10. Da ich kein Möglichkeit habe, mit 3,6V und 500W zu laden (dauert sonst ewig) und auch kein 57,6V Ladegerät mit nennenswerten Strömen
habe, nutze ich ein 60V LED Netzteil mit 20A (das 48V;12,5A Teil ist mir durchgebrannt - sind wohl nur PEAK Werte, l#nger als 5Min darf der so nicht belastet werden und am Anfang muss der halt ~9,5A liefern)
und einen Step-Down um auf ~14V runter zu regeln. Damit komme ich dann auf eine kostengünstige Version mit 400W zu laden.
Ich schalte daher 4 Zellen in Reihe und diese 4S dann 4x Parallel.
Im ersten Schritt lade ich die Zellen mit 13,6V (3,4V pro Zelle) auf bis der Strom auf wenige mA runter gefallen ist.
Danach erhöhe ich die Spannung des Step-Down auf 14,0V (3,5V pro Zelle) auch wieder bis der Strom auf wenige mA gefallen ist.
- ACHTUNG - ich habe den Balancer nicht dran gehabt, evtl. wurde eine Zelle überladen. Scheint nicht die sicherste Methode zu sein.
Zum Schluss alle Akkus parallel schalten und 1 Tag belassen. Dann Step-Down auf 3,6 Volt gestellt und auch wieder
Laden bis der Strom auf wenige mA gefallen ist.
Damit - dachte ich - habe ich dann ein Top-Balancing durchgeführt in der für meine Mittel kürzesten Zeit. (Dennoch 4 Tage "Aufwand")

11. Nun erstelle ich die Balancer Verkabelung. Hierzu verwende ich Klebesockel für Kabelbinder und die 4 Temperaturfühler verteile ich "gleichmäßig"
über die Akkus.

12. Lüftersteuerung Marke Eigenbau kommt neben dem Balancer, im Grunde ein ESP8266 der auf 2 OneWire Bussen horcht. Auf Bus 2 werden alle DS18B20
ausgelesen und der Mittelwert wird bestimmt. Die Werte jedes einzelnen Temperaturfühlers werden dann erstmal per MQTT gesendet. Der Mittelwert wird
mit 5 per MQTT definierbaren Schwellen verglichen. Jenachdemgeht der Lüfter aus oder in 25% Schritten auf 100% (PWM auf Datenpin 8; BS170 MOSFET dient hier
lediglich zur Leistungssteigerung und 12V am Lüfter). Dann hab ich noch ein wenig gespielt und Warn sowie Alarmtemperaturen definiert. Das nutze ich
dann später in meinem Openhab um entsprechend alamiert zu werden. Die Lüftersteuerung funktioniert auch ohne WLAN/MQTT. Lüften soll das Ding wenn notwendig,
daher sind Default-Wert (25°C, 28°C, 31°C, 34°C und 37°C definiert).
Zwei Temperaturfühler habe ich in den Kühlkörper gesteckt, das erschien mir als wichtigster Messpunkt. Akkus überwacht ja mein BMS.
Zusätzlich bei Bank 2 neu eingeführt ist, dass der erste OneWire Bus alle DS18B20 ausliest und per MQTT die Daten wegsendet.
Weiterhin sollte einer der DS18B20 über eine bestimmte Temperatur kommen, wird per MQTT eine Warnung ausgegeben. Kommt die Temperatur über
einen zweiten Schwellwert, dann wird eine Alarmmeldung per MQTT versendet. Dies nutze ich indem ich alle Rohrkabelschuhe mit einem Temperaturfühler ausstatte.
Sollte eine Verbindung einen zu hohen Widerstand haben, dann wird es heiss und mein PVController Board bekommt die Nachricht und schaltet ab!

13. Um ca. 1,4m vom 50qmm (Schweisskabel gibt es nur in Schwarz) stülpe ich dann einen roten Schrumpfschlauch drüber, an einem Ende kommt der Kabelschuh M6 (Akku)
und auf die andere Seite kommt ein Kabelschuh mit M10 (Sicherungshalter). Den Sicherungshalter verbinde ich dann mit dem Schalter (M10 nach M8) und vom Schalter (M8 auf Hülse) gehts auf den
Stecker. Vom Minuspol der Batterie geht es direkt auf den Stecker.
[Ich weiss, der Schrumpfschlauch muss nicht sein, aber ich kann nicht über meinen Schatten springen.
Das muss alles in korrekter Farbe sein, auch wenn der Deckel drauf ist und man nichts sieht!]

14. Nun die Verteilerkästen bauen (Schaltplan siehe unten)

15. Deckel drauf, Aufräumen, feddich... fast

16. Finaler Test

Ich habe mir 50mF 63V Kondensatoren zusammen gebastelt. Anlage ausgeschaltet über den Schalter an der Seite (Bilder folgen) und die Kondensatoren auf der Inverter Seite angeschlossen.
Bilde somit die Inverter in Klein nach. Dann Schalter umgelegt - ja jetzt ist er tot - und ich konnte schön per MQTT alles nachvollziehen. Es hat 4 bis 5 Sekunden gedauert, bis die Spannung
auf Inverter Seite auf >45V gestiegen ist. Dann hat es ein lautes "Klack" Geräusch gegeben womit das Main-Relais durchgeschalten hat. Das Pre-Charge-Relais ist dann nach kurzer Wartezeit auch aus gegangen.
Schaltung und Programmierung funktioniert. Simulierte Hochtemperatur an einem Kabelschuh und bei > 60° ging das Relais auch aus.
Batrium vertraue ich mal, dass es bei Fehler auch trennt.

Feddich. Inverter sind bestellt, jetzt heisst es warten auf besser Wetter und Material (Inverter, Alu, Panele)

Schaltpläne:

QuellCode:

Folgt noch