Balmar Hochleistungslichtmaschine mit Victron SmartLithium 12,8 LiFePO4

Unsere neue Lithium-Installation hat sich auf einem 10-tägigen Rundtrip durch die dänische Südsee bereits bewährt, obwohl die Solarmodule noch nicht installiert sind und wir auf Landstrom bzw. Generator angewiesen waren, um die Lithium-Bank zu laden. Von Vorteil ist ganz klar die Möglichkeit die Batterien weit unter das gewohnte Niveau von 50 bzw. 75% (bei Bleibatterien) ihrer Kapazität zu entladen, ohne dadurch später Einbußen in deren Lebensdauer befürchten zu müssen.

Allerdings hat sich während der Reise ein klarer Schwachpunkt herausgestellt, den ich eigentlich auch vorhergesehen habe. Die alte 14V/50A Lichtmaschine unseres Volvo Penta 2003t war fühl- und messbar überfordert den Orion-Tr Smart 12/12-30 DC-DC Charger (B2B) ausreichend mit Strom zu versorgen. Der Orion sollte die Lithium-Bank über die Starterbatterie mit einem konstanten Strom von min. 30A laden. Der Strom ist nicht einstellbar, also immer Full Power, bis die Akkus voll sind. Das ganze funktioniert für knapp eine Stunde ganz gut, allerdings erhitzt sich die Lichtmaschine zusehends von Minute zu Minute. Bei weit mehr als 100°C mit einem Infrarotthermometer am heissesten Punkt der Lichtmaschine gemessen, hab ich den Orion dann über die VictronConnect Bluetooth-Funktion ausgeschaltet, um die Lichtmaschine zu schützen.
Irgendwo habe ich mal gelesen, dass herkömmliche Generatoren einen durchschnittlichen (bei einem Mix aus kalter und warm/heisser Lichtmaschine) Wirkungsgrad von vielleicht 50% haben. Das trifft jedenfalls auf unsere Lichtmaschine zu.

Gute alte Valeo Lichtmaschine von Volvo Penta

Der erste Gedanke war einen kleineren Orion mit max. 25A Output zu installieren. Das habe ich dann aber sofort wieder verworfen, denn wir wollen auf keinen Fall auf ein schnelles Laden der Akkus verzichten. Wenn nur 250Ah nachgeladen werden müssen, müssten wir theoretisch 10 Stunden die Maschine laufen lassen (Solarstrom dabei nicht eingerechnet). Also muss ein anderes Konzept her, um beim zwangsweisen Motoren bei Flaute nicht auf Energiegewinnung durch den Motor zu verzichten.

In der englischsprachigen Langfahrt- und Blauwasserszene wird viel über Balmar Hochleistungslichtmaschinen gesprochen, die einen externen Regler benutzen, um die Feldspannung zu regeln und verschiedene Ladeprogramme für unterschiedliche Batterietypen beinhaltet. Darunter auch eines, das man komplett auf seine eigenen Erfordernisse einstellen kann. Balmar Lichtmaschinen sind Temperatur geregelt, soll heißen wenn es ihnen zu warm wird, wird die Leistung durch Herunterregeln der Feldspannung reduziert. Außerdem hat der Regler weitere Features wie z. B einen sogenannten Belt Load Manager, um den Schlupf sowie Abrieb des Keilriemens unter Kontrolle zu halten und die Ausgangsleistung zu reduzieren. Speziell dazu später mehr.

Allerdings ist eine Balmar Lichtmaschine nicht gerade die günstigste auf dem Markt und schlägt mit ca. 850 Euro ein tiefes Loch in die Bordkasse. Dafür gibt es dann aber auch den externen Regler mitsamt Kabelsatz und eine 1/2 Zoll Keilriemenscheibe dazu.
Alternativ käme noch eine original Volvo Penta 70A Lichtmaschine in Frage. Die soll ca. 600 Euro kosten. Zuviel in meinen Augen für alte Technik, denn es fehlt an dem intelligenten Regler und auch weiterer Features.
Nach kurzer Beratung durch Balmar haben wir dann bei Energy Solutions UK eine Preisanfrage für das Balmar KIT, 621 Series 100a SingleFT Alternator, MC-614 Regulator und Temperatursensoren, gestellt, einen vernünftigen Preis ausgehandelt und schon eine Woche später wurde die neue Lichtmaschine geliefert.

Balmar 621 Lichtmaschine mit MC-614 und Zubehör

Normalerweise hängt an der Lichtmaschine meistens die Starterbatterie. Die Verbraucherbank wird dann entweder über eine Trenndiode, einen A2B (Alternator to Battery) oder einen B2B (Battery to Battery – DC-DC Charger) geladen. Wie schon oben erläutert, funktioniert das prinzipiell, allerdings nicht besonders effizient, es sei denn man hat bereits eine leistungsstarke Lichtmaschine. Um möglichst die volle Leistung abrufen zu können, soll die Lichtmaschine die Verbraucherbank direkt über den Regler laden, denn die Starterbatterie mit 110Ah verträgt max. nur 20% ihrer Kapazität als Ladestrom. Dafür wäre die Balmar völlig überdimensioniert.
Also muss die Verkabelung komplett geändert werden. Es braucht ein neues 50mm2 Kabel von der Lichtmaschine zur Lithium-Bank, dazwischen einen Batterieschalter als Service-Disconnect-Switch, um spannungsfrei an der Lichtmaschine arbeiten zu können und eine entsprechende Absicherung für das Kabel. Etwas aufwendiger war das Verlegen des „Zündkabels“ vom Zündschalter an der Steuersäule in den Motorraum zum MC-614. Mit dem Zündkabel kann das Laden der Lithium-Bank durch das Victron VE.Bus BMS (hierfür nutze ich den Charge Disconnect Ausgang vom BMS, der einen Wago Optokoppler (max. 5mA Steuerstrom) ansteuert, um im Falle eines High Voltage Events den Lichtmaschinenregler kontrolliert ausschaltet) oder einen manuellen Schalter jederzeit im Betrieb unterbrochen werden, ohne dass die Lichtmaschine dadurch Schaden nimmt. Dann musste der Victron Orion-Tr Smart 12/12-30 DC-DC Charger gegen einen 12/12-18 getauscht und umgeklemmt werden, damit die Starterbatterie nach Bedarf weiter geladen werden kann. Der Rest des Einbaus gestaltete sich absolut unkompliziert, selbst für einen Laien wie mich mit zwei linken Händen, wenn es um handwerkliches Geschick geht 😉

Das neue Schaltschema

Zu dumm nur, dass wir beim Spannen des Keilriemens den Spannhebel genau dort angesetzt haben, wo sich eine Kühlwasserleitung von der Frischwasserpumpe befindet. Die Leitung hat sich durch den Druck verbogen und der Sitz in der Pumpe gelockert. Das Resultat waren dann ca. 5 Liter Glycol-Frischwassergemisch in der Motorbilge. Das musste dann ein Monteur wieder in Ordnung bringen 😀

Noch ohne den MC-614 Regler zu programmieren, haben wir einen ersten Test unternommen. Schon im Leerlauf der Maschine bei 850 Umdrehungen standen mehr als 50A auf der Uhr und bei 2000 rpm waren es bereits 80A. Das lässt sich gut an.
Jedoch bereitet mir der Keilriemen etwas sorgen. Mit 10mm Breite ist er allenfalls für max. 50A vorgesehen. Alles darüber hinaus verringert die Lebensdauer des Keilriemens deutlich. Ein breiterer Keilriemen lässt sich nicht auf der Keilriemenscheibe von Wasserpumpe und Schwungrad unterbringen. Um das Problem zu beheben, bedarf es neuer Keilriemenscheiben, die wir aber erst noch spezifisch für unseren Motor bestellen (gerade heute bestellt: Balmar 48-VSP-2001 Pulley Kit für Volvo Penta 2001, 2002, 2003, 2003t mit K6 Keilriemenscheiben für einen Keilrippenriemen) müssen.

Balmar 48-VSP-2001 Pulley Kit für Volvo Penta 2001, 2002, 2003, 2003t

Um das Problem zumindest zeitweilig zu umgehen, kommt nun der sogenannte Belt Manager im MC-614 zum Einsatz. Der Belt Manager verringert die Feldspannung jeweils um ca. 5% pro Einstellung. Maximal sind 9 Einstellungen möglich. Bei -9 wird demnach die Feldspannung um ca. 45% verringert. Dadurch verringert sich der erzeugte Feldstrom und letztlich geht der Output herunter. Um wieviel Prozent, kann man nicht wirklich vorhersagen, denn hierbei spielen auch andere Parameter wie Temperatur, Keilriemenspannung usw. eine Rolle. Ausprobieren hilft. Ich habe die höchste Einstellung -9 gewählt. Im Leerlauf bei 850 Umdrehungen sehe ich nun ca. 20A, bei 2000 Umdrehungen sind es ungefähr 45A mit kalter Lichtmaschine. Damit sollte der kleine Keilriemen keine Probleme haben und so lange halten, bis die neuen Keilriemenscheiben eingebaut sind.

Balmar 621 100A Lichtmaschine mit 10mm (3/8″) Keilriemen eingebaut

Das Programmieren des MC-614 ist etwas gewöhnungsbedürftig. Zum Lieferumfang gehört u. a. ein magnetischer Stift, mit dem ein Magnet-Reedschalter im MC-614 geschaltet werden kann. Über den Reedschalter lässt sich dann der Regler programmieren. Etwas umständlich, aber machbar. Man muss sich quasi durch die Menüs seriell hindurchklicken, bis alle Einstellungen gemacht sind. Eine tolle Anleitung zum Programmieren gibt es auf Marine How To, einer der besten Quellen im Internet wenn es um Balmar und Grundsätzliches der Elektroinstallation im Yachtbereich geht.

Balmar Max Charge 614 External Regulator – der rote Punkt stellt den Reedschalter dar

Folgende Einstellungen habe ich für unsere Victron SmartLithium 12,8 gewählt:

  • bA Battery Type: LFP
  • bEL Belt Load Manager: -9
  • dLc Start Delay Programming: 1
  • AHL High Voltage Limit: 14.2
  • CL Battery Temp Voltage Compensation Limit: 14.2 (dadurch findet keine Temperaturkompensation statt)
  • bu Bulk Voltage Limit: 14.2
  • Au Absorption Voltage Limit: 14.2
  • A1c Minimum Absorption Voltage Duration: 0.3 (entspricht 18 Minuten)
  • Fu Float Voltage Limit: 13.4
  • AL1 Max Alternator Temperature: 100 (°C)
  • b1L Battery Over Temp Limit: 44 (°C – allerdings kein Temperatursensor angeschlossen, da das VE.Bus BMS die Kontrolle hat)
  • SLP Battery Temp Compensation Slope: 0.0 (siehe auch CL)
Regulator-Programming-Cheat-Sheet kann auf marinehowto.com heruntergeladen werden

Wie sich die Balmar Lichtmaschine mit neuen Keilriemenscheiben macht, werden wir sehen. Ich berichte, sobald sie eingetroffen und eingebaut sind. Morgen soll endlich mit der Installation des Geräteträgers begonnen werden, so sagt man jedenfalls…hoffentlich kommen die Monteure, denn wir wollen Mitte August nochmal für 4 Wochen auf Reise gehen.

PS. Irgendwas ist ja immer 😉 Aber ich frage mich allen ernstes, warum es nicht möglich sein sollte die Daten des Max Charge 614 irgendwie auf den Cerbo GX bzw. das GX Touch 50 Panel zu bekommen. Erst dann wäre für mich der Kreis geschlossen 🙂


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