Umrüstung auf Victron SmartLithium 12,8V Akkus (LiFePO4)

Hallo? Ja, uns gibt es noch!
Ist zwar schon wieder eine Weile her, aber die Zeit dazwischen war gut ausgefüllt und hat mir kaum Zeit gelassen sich auch um die Webseite kümmern. Der Winter, wie immer düster und kalt hier oben, hat mich auch nicht gerade motiviert.
Eigentlich sollten wir ja längst unterwegs sein. Abfahrt war für Mitte Juni diesen Jahres geplant. SARS-CoV-2 hat diesen Plan jedoch zunichte gemacht, zumindest vorerst, bis die Situation in den Ländern, die wir bereisen wollen, beherrschbar wird. Ohne Impfstoff wird das nach derzeitigem Stand aber im Moment nichts, so dass wir die Abfahrt zunächst bis Juni 2021 verschoben haben. Zeit sich um Projekte zu kümmern, die eigentlich für später vorgesehen waren.

Eines dieser Projekte ist die Umrüstung auf Lithium-Akkus (hier LiFePO4 oder auch LithiumEisenPhosphat). Für einen Umstieg gibt es gute Gründe, die ich gerne aufzählen möchte:

  • nahezu Verdoppelung der nutzbaren Energie bei gleicher Kapazität
  • hohe Energiedichte
  • bis zu 70% Gewichtsersparnis im Vergleich zu Bleiakkus
  • nahezu verlustfreies Laden der Lithium-Akkus (99% Effizienz)
  • hohe Lade- und Entladeströme (ideal zum induktiven Kochen offgrid)
  • sehr geringe Selbstentladung
  • deutlich verlängerte Lebensdauer mit bis zu 5000 Ladezyklen
  • absolut Wartungsfrei
  • macht Gas an Bord überflüssig

Es gibt aber auch viele Argumente, die gegen einen Umbau sprechen:

  • hohe Investitionskosten, die sich erst über die Jahre amortisieren
  • deutlich erhöhter Installationsaufwand
  • nicht ladefähig bei Temperaturen von 0°C (5°C) und darunter
  • benötigt ein Arsenal an Absicherungen
  • alte Ladetechnik zum Teil nicht mehr nutzbar

Für uns überwiegen die Vorteile, da ich mit der Technik vertraut bin und die Installation selbst bewerkstelligen kann. Das spart erheblich Geld und Zeit. Zudem vertraue ich niemandem mehr, als mir selbst 😉

Ende Januar haben Heike und ich dann die Boot in Düsseldorf besucht, um ein paar fehlende Dinge zu besorgen, aber insbesondere um nach einem Ausrüster für die Umrüstung zu suchen.
Von vornherein stand die Marke Victron Energy fest, denn mit Victron habe ich bisher nur die besten Erfahrungen gemacht. Mir fehlt zwar ein objektiver Vergleich zur Konkurrenz, zum Beispiel Mastervolt, aber ich schwöre auf Victron. Zudem teste ich für Victron gelegentlich neue Firmware auf diversen Geräten und glaube, dass es keinen besseren Support geben kann. Welcher Hersteller hat schon so eine große Community und reagiert auf Bugs mit einem umgehenden Update? Das meiste davon ist mittlerweile sogar OpenSource.

Schon vor ein paar Jahren hatten wir mit der Firma Transwatt GmbH aus Soest Kontakt, als Lunatronic uns mit dem Victron Equipment und den AGM Batterien ausgestattet hatte. Bei kleinen Problemen waren sie stets Ansprechpartner #1. Transwatt hatte auch einen Stand auf der Messe, und so haben wir uns dort mit dem Geschäftsführer, Herrn Mischkowski, zu einem Gespräch getroffen. Da ich klare Vorstellungen vom neuen System hatte, war das grobe Design schnell erstellt. Etwaige Details habe ich dann später in einem Diagramm skizziert.

Schaltdiagramm der neuen Installation

Trotz Corona wurde nahezu pünktlich Anfang Mai geliefert. Die schiere Anzahl an Komponenten ließen mich allerdings erst einmal schlucken. Das soll alles ins Schiff? Wohin?
Natürlich hab ich mir darüber im Vorfeld Gedanken gemacht, aber real wird es erst dann, wenn man alles vor sich hat.

Hmmm…ob das auch alles so ins Schiff passt?

Egal. Wird schon irgendwie passen. Die AGM Batteriebank inklusive Ladetechnik, Inverter etc. war schnell ausgebaut und ich konnte mit dem Einbau beginnen.
Zunächst habe ich die vier Victron SmartLithium 12,8 100Ah im Batteriefach versenkt. Wog eine der vier AGM Batterien noch 33kg, so sind es jetzt nur noch 15kg. Mit meinem arg lädierten Rücken ist das noch machbar. Auch die Platzersparnis ist enorm, wenn man sich beide Installation anschaut.

Vorher
Nachher


Jede der vier Lithium Akkus geht auf einen Lynx Power In. Alle Kabel, positiv wie negativ, sind exakt gleich lang. Das ist ganz besonders wichtig, da der Innenwiderstand der Lithiums sehr klein ist. Jeder zusätzliche Widerstand, sei es durch unterschiedliche Kabellängen, schlecht gepresste Rohrkabelschuhe oder nicht ordentlich verschraubte Kontakte/Korrosion, summiert sich und erzeugt eine Imbalance. Die positiven Anschlüsse sind jeweils mit einer 150A ANL-Sicherung abgesichert. Natürlich lässt sich eine Parallelschaltung auch einfacher realisieren. Mir ist es aber besonders wichtig gewesen das System halbwegs übersichtlich zu gestalten und auch abzusichern. Das geht mit dem Lynx Distributor bzw. dem Lynx Power In (lässt sich leicht als Distributor umbauen) besonders gut.

Alle Batteriekabel mit exakt gleicher Länge auf den ersten Lynx Distributor

Zwischen einem weiteren Lynx Power In liegt der Shunt des BMV-702 auf der negativen Seite und einem Batteriehauptschalter auf der positiven Seite. Batteriehauptschalter unter der Salonkoje? Ja, richtig. Mit diesem Schalter kann ich das gesamte System stromlos schalten. Das wäre zum Beispiel bei Servicearbeiten am MultiPlus oder anderen Systemkomponenten wichtig, oder aber auch wenn wir für längere Zeit das Schiff verlassen. Im letzteren Fall soll absolut nichts mehr an den Akkus hängen. Bei einer absolut minimalen Selbstentladungsrate der beste Weg, um die Akkus auf lange Zeit bei Abwesenheit zu schützen. Ansonsten benötigt die Systemüberwachung jedoch Strom, und nichts wäre auf Dauer schlechter, als wenn irgendjemand diesen Schalter versehentlich oder „nur mal so zum Spaß“ ein- bzw. ausschaltet. Grundsätzlich ist der Schalter jedoch immer an.
Auch den zweiten Lynx Power In habe ich zum Distributor umgebaut. Dort angeschlossen sind u.a. alle Ladegeräte (Victron SmartSolar MPPT 150/35 und 75/15, Victron Orion Tr-smart 12/12-18, Victron MultiPlus 12/3000/120-50) sowie der Abgang zu den Verbrauchern am Schaltpanel unserer Taku Moe.

Zweiter Lynx Distributor mit Shunt unter den schwarzen Polkappen und
Service-Disconnect-Switch

Die Ladegeräte sind über ein Victron Smart BatteryProtect 12V/65A angeschlossen. Das Victron VE.Bus BMS entkoppelt im Falle eines „Charge Disconnect“, verursacht durch eine erhöhte Zellspannung, die Ladegeräte und verhindert so einen weiteren Anstieg der Zellspannung, die ansonsten für einen schnellen Tod der Akkus sorgen würde. Sinkt die Zellspannung unter ein einstellbares Niveau, werden die Ladegeräte wieder zugeschaltet.

Alle 12V Verbraucher (ausgenommen das Victron VE.Bus BMS) sind über ein Victron Smart BatteryProtect 12V/220Ah geführt. Sollte sich eine zu niedrige Zellspannung einstellen, die im worst case Scenario ebenfalls tödlich für die teuren Lithium-Akkus enden kann, sorgt das VE.Bus BMS mit seinem „Load Disconnect“ dafür, dass alle Verbraucher abgeschaltet und die Akkus nicht weiter belastet werden. Erst wenn sich eine einstellbare Zellspannung wieder einstellt, werden die Verbraucher wieder zugeschaltet.
Kein schönes Scenario, aber absolut notwendig. Der Fall einer zu niedrigen Zellspannung sollte jedoch eine absolute Ausnahme sein, die 1. nicht überraschend kommt, wenn man sein System unter Kontrolle hat und 2. nicht wirklich die Sicherheit des Schiffes oder der Crew gefährdet, auch wenn es keinen Strom mehr an Bord gibt. Klar, Autopilot, Plotter und all seine Verwandten an Bord sind unverzichtbar, aber für den Fall der Fälle kommen wir auch ohne zurecht. Zumindest für eine kurze Zeit, während der entweder die defekte Batterie aus dem System genommen wird oder aber der Fehler beseitigt ist.

SmartSolar MPPT Solarladeregler, Smart BatteryProtect 220A + 65A und die Steuerzentrale Cerbo GX

Ebenfalls am zweiten Lynx Power In angebunden ist der Victron MultiPlus 12/3000/120-50, unser Inverter und gleichzeitig Landstromladegerät. Mit bis zu 120A Ladestrom sind die Akkus in erstaunlich kurzer Zeit geladen 😉
Das VE.Bus BMS ist mit einem sogenannten AC Mains Detector verbunden. Letzterer registriert eine vorhandene Landstromverbindung und schaltet, gesteuert über das VE.Bus BMS, den Charger des MultiPlus ein, wenn sich eine zu niedrige Zellspannung ergibt. Ansonsten versorgt uns der Inverter zuverlässig mit bis zu 3kW Leistung aus den Lithium-Akkus. Genug, um induktiv zu Kochen oder andere stromhungrige 230V Geräte zu betreiben.

Unser Kraftwerk – Victron MultiPlus 12/3000/120-50

Für kleinere AC-Lasten habe ich einen Victron Phoenix 12/375 Inverter verbaut. Der arbeitet bei kleinen Verbrauchern (Laptop Ladegeräte etc.) wesentlich effizienter.

Phoenix 12/375 für die kleinen Wechselstromverbraucher

Nahezu alle Geräte sind mit dem Victron Cerbo GX verbunden. Der Cerbo is quasi unsere Steuer- und Informationszentrale. Über das GX Touch Display lassen sich alle relevanten Werte sofort eindeutig ablesen und zum Teil auch Geräte ein- und ausschalten sowie deren Parameter verändern.
Der Cerbo verfügt über ein komplettes Arsenal an verschiedenen Ein- und Ausgängen und ist mit unserem Schiffsrouter ständig über das Internet erreichbar. So haben wir nahezu volle Kontrolle über die Vorgänge im Schiff, was die elektrische Anlage betrifft.

Der Victron Cerbo GX verfügt über diverse Anschlüsse
3x VE.Direct – 3x USB 2.0 – HDMI – 2x VE.Bus – 4x VE.Can (RJ45) – 2x potentialfreie Relais – 4x Digital Inputs – 4x Temperatursensor Eingänge – 4x ohmsche Eingänge z.B. für Tankgeber – 1x Ethernet – WiFi – BlueTooth

Victron hat das Betriebssystem VenusOS während der vergangenen Jahre ständig weiterentwickelt. Mittlerweile gibt es auch eine Version mit dem sogenannten „large Image“. Diese Version enthält neben dem eigentlichen Betriebssystem VenusOS auch eine implementierte Version von Node-Red und Signal K.
Habe ich im letzten Jahr noch gehörig viel Aufwand betrieben, um eine möglichst lückenlose Steuerung und Kontrolle der Schiffnavigationdaten- und Elektronik durch Raspberry Pi’s zu ermöglichen, macht dies jetzt alles das Cerbo GX! Und sollte eine Funktion noch nicht realisiert sein, passiert dies meistens im nächsten Update der Firmware oder aber man beschäftigt sich ein wenig mit Node-Red und baut sich das Feature selbst.

VenusOS mit dem „large image“ und Signal K sowie Node-Red

Das Cerbo GX ist über einen der VE.CAN Ports direkt mit dem NMEA2000 Netzwerk verbunden, so dass alle Daten aus NMEA2000 über Signal K auch auf unseren iPhones/MacBooks zur Verfügung stehen. Zudem stellt das Cerbo auch die Victron Systemdaten über angeschlossene Batterien, Laderegler udgl. für den Kartenplotter bereit. Moderne MFD’s haben bereits die Victron HTML5 App integriert, um auf dem Kartenplotter Informationen über das Victron System zu erhalten. Ältere MFDs hingegen bieten vielleicht maximal Batteriespannung und Strom an. Jedenfalls sind die Raspberry Pi’s in der Mottenkiste verschwunden. Zumindest solange, bis mir etwas neues für deren Verwendung einfällt 🙂
Vorbei auch die Zeiten, um Signal K an das System weitgehend anzupassen oder umständlich zu programmieren. Die meisten Daten stehen automatisch zum Beispiel in der WilhelmSK APP zur Verfügung. Plug and Play.

So oder so ähnlich präsentiert sich die HTML5 App von VenusOS auf einem modernen Kartenplotter, iPhone, MacBook usw.
Nur eine kleine Auswahl an Darstellungsmöglichkeiten – WilhelmSK auf dem iPad
oder über eine sichere VPN Verbindung von zuhause mit dem iPhone
Victron GX Touch 50 – alle wichtigen Systemdaten auf einem Blick
4x Victron SmartLithium 12,8 100Ah als Verbraucherbank und 1x Victron AGM 110Ah als Starterbatterie und für den Bugstrahler
Der kleine schwarze Kasten links halb oben is übrigens das VE.Bus BMS. Es schützt die Batterien bzw. deren einzelne Zellen vor Über- bzw. Unterspannung und Temperatur
Eine der SmartLithium Batterien beim „balancen“

Das war es im wesentlichen mit der Umrüstung. Hat alles ein bisschen gedauert, aber die Installation hat auch viel Spaß gemacht.

Im nächsten Beitrag geht es allerdings noch ein bisschen weiter. Unsere gute alte Lichtmaschine soll gegen eine Hochleistungslichtmaschine ausgetauscht werden und ein letzter größerer Umbau steht auch noch bevor – Geräteträger für die Solarmodule mit Dinghy-Kran.

Ganz besonders bedanke ich mich bei Victron Energy, der Transwatt GmbH mit Herrn Wischkowski und Herrn Hupfeld für die super Unterstützung, um dieses Projekt zu realisieren.

Noch ein Hinweis in eigener Sache:
Ich beantworte fast täglich irgendwelche Fragen, die per Kontaktemail bei mir eingehen. Dafür war die Kontaktemail eigentlich nicht gedacht. Meistens wiederholen sich die Fragen auch von Zeit zu Zeit und macht ziemlich viel Arbeit, zu der ich nicht immer Lust habe.
Besser wäre es doch, wenn Ihr Eure Fragen unter den entsprechenden Beiträgen postet. So hat jeder etwas davon und kann die entsprechenden Antworten auch lesen.

Dennoch bin ich natürlich sehr bemüht jeder Nachfrage nachzukommen. Mir sind versehentlich auch mehrere Emails verschütt gegangen, da sie aus welchen Gründen auch immer im Spam-Ordner gelandet sind und sich dann über die Zeit automatisch gelöscht haben. Wenn es also etwas wichtiges war, schreibt halt nochmal 🙂

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2 Antworten zu “Umrüstung auf Victron SmartLithium 12,8V Akkus (LiFePO4)”

  1. Paul sagt:

    The dream system!! Amazing

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