SBMS4080 für Solarbox Baseload

Hi.

Heute möchte ich ein weiteres Open-Hardware-Projekt aus einer Crowdfunding-Kampagne vorstellen, welche von OpenSourceEcology Germany erfolgreich unterstützt worden ist und wird.

Das SBMS4080 Solar Batterie Management System ist ein Solarladeregler für Lithium-basierte Akkus, einschliesslich der neuen LiFePO4-Technology. Es wurde erfolgreich im Sommer 2014 auf Kickstarter gelaunched von Dacian Todea, aka Electrodacus.

Die Zahl 4080 bedeutet, das der Input-Strom von Solar-Panels oder anderen Stromquellen bis zu 40 Ampere betragen kann. Der maximale Output-Strom liegt im Bereich von bis zu 80 Ampere.

Das Gerät ist bestens geeignet als Batterie-Managementsystem (BMS) für solare Insel-Systeme bzw. Offgrid-Anwendungen basierend auf einer Batterie-Bank von bis zu 8 LiFePo4-Zellen bei 24V (oder auch Standard-LiIon-Akkus).





Bezogen auf die speziellen Anforderungen von Lithium-Zellen bedeutet dies, das es über eine integrierte Balancer-Funktionalität verfügt, was entscheidend ist für eine maximale Anzahl von „full lifecycles“, also von vollen Lade- und Entlade-Zyklen.

Die dürfte in diesem Fall geschätzt irgendwo zwischen 2000 und 4000 (oder gar nochmehr) Zyklen liegen - ein gigantischer Wert, der es historisch gesehen erstmalig ermöglicht, das der Eigenverbrauch von Solarstrom, genauer gesagt die dazu erforderliche Batteriespeicherung, in sinnvolle wirtschaftliche Dimensionen rückt - mit anderen Worten aus den roten in die schwarzen Zahlen befördert wird.

Entprechend erscheinen auf dem Markt jetzt die ersten kommerziellen Speichersysteme dafür, aber die sind derzeit noch ziemlich teuer und meist für etwas größere Anlagen so etwa von 5 bis 10 KWh gedacht.

Mit dem SBMS4080 dagegen erhält man einen frei programmierbaren und LiFePO4-fähigen 40A-Solarladeregler inclusive BMS für rund 120,- EUR - das ist schon wahrlich eine kleine Sensation !

Dabei beinhaltet eine typische Referenz-Anwendung Solarpanels bis zu 800Wp mit einer Batterie-Bank-Kapazität bei 2,4 KWh (mehr oder weniger ist natürlich auch möglich), bei 24V.

Es ist übrigens schon eine neue Version in Planung die noch größere PV-Anlagengrößen erlaubt, mit bis zu 3KWp.

Das Beste am SBMS4080 ist aber, das es sich um ein Open-Hardware-Projekt handelt und sowohl die PCB-Schematics als auch der Firmware-Code unter Creative Common Lizens CC-BY-SA 3.0 frei verfügbar sind.

Damit ist es hinreichend geeignet, als wichtiger Bestandteil in das neue Projekt http://wiki.opensourceecology.de/SolarBox „Solarbox Baseload“ von OpenSourceEcology Germany integriert zu werden.

Dies habe ich schon seit längerem so geplant und seit kurzem jetzt auch das SBMS4080 hier bei mir vorliegen und bin es bereits fleissig am testen, zumindest soweit es der jahreszeitlich bedingte Mangel an Sonne erlaubt :wink:

Da bislang noch wenig Dokumentation zum SBMS4080 in schriftlicher Form vorliegt und die meisten relevanten Infos in mehreren Youtube-Videos und sonstwo im Internet verstreut sind, habe ich mich der Aufgabe angenommen, das alles mal etwas zentral zu bündeln und hier auf der Makeable-Webseite als eine Art User- und Betriebs-Manual zusammenzustellen, wobei ich gleichzeitig meine eigenen Erfahrungen bei der Inbetriebnahme des Systems mit einfliessen lassen kann, darüberhinaus hatte ich einen regen eMail-Austausch mit Dacian zwecks Klärung einiger Fragen und für sonstige System-Infos.

Das Ganze ist zu finden unter http://makeable.de/mlab/makeable/sbms4080/ und soll künftig im Zuge fortlaufender Erkentnisse noch ergänzt werden, womit die OSEG-Gruppe ihrem Anspruch gerecht wird, Baupläne und Anleitungen für bestimmte OpenHardware-Projekte bereitzustellen.

Mein erstes Setup besteht aus einem 100W-Solarpanel und 4 LiFePo4-Akkus mit 10Ah bei 12V und damit ist noch relativ klein dimensioniert, aber das ist für mich ok, weil ich erstmal noch etwas für dickere Akkus sparen muss und ausserdem ist es durchaus sinnvoll sich erstmal „von unten“ an die Sache ranzutasten (ausserdem kann mein Sinus-Inverter auch nur 12V), denn soviel hab ich schon gelernt: Fehler im Umgang mit LiFePo4-Akkus können schnell teuer werden :wink: wobei allerdings jetzt speziell mit dem SBMS4080 bislang alles reibungslos geklappt hat. Ich hoffe das meine Dokumentation auch anderen SBMS4080-Nutzern dazu verhilft.


Gruss, Oliver

da ich momentan selbst in der Ideensammlung und Planung für ein Hausbau bin, finde ich die Sache besonders interessant.
Wiederum werde ich vermutlich Blei-Nasszellenakkus verwenden, da diese in Punkto Preis-/Leistung bislang unschlagbar sind.

So kann ich mit etwa 1000€ einen Puffer von 12kWh aufbauen, bei einer erwarteten Lebensdauer von 3 bis 5 Jahren, wenn man ein paar Grundsätze im Umgang mit diesen Akkus beachtet.

Für Lithium-Geschichten zahlt man ein Vielfaches dessen, was die längere Lebensdauer meiner Meinung nach nicht wett macht, zumal ich nach 3 bis 5 Jahre jene heutige Li-Akkus zu deutlich günstigeren Preisen einkaufen kann. Daher denke ich, wird dies eher was für kleinere Puffer oder was für die Zeit in ein paar Jahren sein.

Hi Sebastian,

Ich wär froh wenns so wäre. Ich lass mich auch gerne davon überzeugen, aber ich vermute, Du hast ein paar Faktoren icht mit einbezogen, die Dir einen Strich durch die Rechnung machen könnten.

Für Lithium-Geschichten zahlt man ein Vielfaches dessen, was die längere Lebensdauer meiner Meinung nach nicht wett macht, zumal ich nach 3 bis 5 Jahre jene heutige Li-Akkus zu deutlich günstigeren Preisen einkaufen kann. Daher denke ich, wird dies eher was für kleinere Puffer oder was für die Zeit in ein paar Jahren sein.

Also, dem würde ich insoweit zustimmen, das man mit Bleibatterien einen etwas günstigeren Einstig hat. Wenn ich das Geld nicht bar in der Tasche hab kann ich halt einfach kein System kaufen, welches sich in der gesamtwirtschfatlichen Betrachtung um Faktor x besser rechnet.

Es bleibt allerdings die Frage, wie hoch dieser Faktor x tatsächlich ist. Ist er hoch genug, dann wären mir auch die „nur“ 1000,- EUR zu schade. In diesem Fall bliebe immerhin noch die Möglichkeit, die Sache am Anfang kleiner zu dimensionieren und das jeweils pro Jahr ersparte Geld in einen Ausbau der Speicherbank zu stecken. Das ist auch der Weg, den ich beschreite.

So kann ich mit etwa 1000€ einen Puffer von 12kWh aufbauen, bei einer erwarteten Lebensdauer von 3 bis 5 Jahren, wenn man ein paar Grundsätze im Umgang mit diesen Akkus beachtet.

Also, die Angabe der kalendarischen Lebensdauer ist ein beliebter Trick von Händlern um die Sache optisch besser darzustellen. Die für uns relevante Lebensdauer ist die Anzahl der möglichen Ladezyklen bei einer gegebenen Entladetiefe (=DOD bzw. Depth of Discharge).

Und, btw. ob „3 bis 5 Jahre“ ist etwas schwammig, es ist schon ein Unterschied ob wir von 1095 oder von 1825 Zyklen sprechen.

12 KWh / 12V = 1000 Ah, das entspricht 20 Stück 100Ah-Batterien, mit 1400 Zyklen bei DOD 50%, die kosten zB. hier

http://www.solarzellen-shop.de/solar-akkus/12v-agm-akkus-solar-agm-batterien/105ah-12v-agm-solarakku-hoppecke-solarbloc.html

279,- EUR das Stück, das macht dann bei 20 Stück 5580,- EUR.

12 KWh * 1400 Zyklen = 16800 KWh Kapazität insgesamt, das ergibt bei 0.3 cent pro KWh beim Versorger (RWE, EON) 5040,- EUR.

bzw. 5580 EUR / 16800 KWh = 0.33 EUR / KWh.

Es wäre also billiger den Strom direkt bei RWE zu kaufen.


Du hast vermutlich irgendwo ein Angebot für eine NoName-AutoBatterie gesehen. Die kannst Du aber vergessen, weil Autobatterien für schnelles Laden und Entladen ausgelegt sind mit einer Lebensdauer von etwa 350 Voll-Zyklen. Dh., sie müssen nur einmal kurz beim Start einen hohen Strom erzeugen und werden anschliessend durch die LiMa wieder vollgeladen und das mehr oder weniger täglich. Bei einem stationären Betrieb als Solarspeicher werden sie sehr viel tiefer entladen (aber auch hier nur 50% DOD Maximum möglich) und müssen dann im entladenen Zustand ein oder mehrere Tage darauf warten wieder geladen zu werden. Das ist Gift für sie und daher würden sie i.d. Praxis noch nicht mal annähernd die 350 Zyklen erreichen. Ich hab das mal versucht, die Batterie hat noch nicht mal ein halbes Jahr gehalten.

Ein paar Links dazu:
https://groups.google.com/forum/#!topic/de.rec.heimwerken/trFpJgBnqv0

http://www.phhttp://www.photovoltaikforum.com/speichersysteme-offgrid-f108/erfahrungen-mit-pb-batterien-t105340-s20.html

http://wiki.polz.info/doku.php?id=bleibatterie_bei_inselanlagen


Na, jedenfalls ist das mit ein Grund, warum Du die deutlich teureren Solarbatterien brauchst. Und selbst die haben etliche Nachteile im Vergleich mit LiFePo4, bei denen ist die Selbstentladungsrate annähernd null, sie fühlen sich im entladenen oder halbentladenen Zustand pudelwohl und btw. haben auch einen wesentlichen besseren Lade/Entlade-Wirkungsgrad von 95 - 98%, bei Bleibatterien sind das eher 75 - 80%, was sich in erhöhten Kosten für mehr Solarpanels bemerkbar macht.

Und es gibt noch weitere Vorteile, eine gute Übersicht dazu (von Dacian) findest Du hier, unter „why replace lead acid with LiFePo4“ :

https://www.kickstarter.com/projects/electrodacus/120a-solar-bms-charger-lifepo4li-ion-offgridrv-wit?ref=newest

Falls Du es möchtest können wir auch gerne mal einen detaillierten Berechnungsvergleich aufstellen, ich würde mich dabei auf 100Ah LiFePo4s von Winston beziehen, die m.E. momentan die Besten sind. Dazu dann aber bitte Solarbatterien, die ebenfalls als Markenbatterien bekannt sind und wo man somit den Herstellerangaben zumindest ein Stück weit vertrauen kann. Ich kenn mich da nicht sonderlich aus, aber gängige Markenamen wären da z.B. Hoppecke, Exide und Varta.

Habmir übrigens grade welche von den Winstons gekauft, allerdings nur mit 40Ah, weil der Geldbeutel momentan nicht mehr hergab. Für den Vergleich würde ich aber wie gesagt die 100Ah ins Rennen schicken, und zwar diese hier:

http://en.winston-battery.com/index.php/products/power-battery/item/wb-lyp100aha

Die macht 7000 Ladezyklen bei 70% DOD und 4 Stück davon ( = 12V) kosten hierzulande regulär 600 EUR.

D.h. also bei 70%DOD, 70Ah * 12V = 0.84 KWh pro Zyklus, d.h. 7000 * 0.84 KWh = 5880 KWh insgesamt, macht bei 600,-EUR Kosten rund 10 cent pro KWh.

Bei RWE würdest Du für die 5880 KWh bei 0.3 EUR pro KWh insgesamt 1764 EUR bezahlen.


Ich hoffe damit deutlich gemacht zu haben, warum ich glaube mit LiFePo4 günstiger zu sein, und warum es Sinn macht, Laderegler dafür zu entwickeln.

Solltest Du noch andere Zahlen od. Daten vorliegen haben, aus denen hervorgeht, dass Deine Eingangsrechnung trotzdem passt, dann bin ich gespannt auf den Vergleich, denn bei 1000,- EUR für 12KWh Kapazität, da wär ich sofort dabei :wink:

Gruss, Oliver

Danke Oliver für die Infos. Hatte folgende Seiten gesichtet…

http://www.thesolar.biz/Cost_Table_batteries.htm

http://www.hupsolar.com/buy-HUP-batteries-prices-pricing

Ich denke mit den von dir genannten Akkus und der Strategie klein anzufangen und dann nach und nach aufzurüsten erachtet mir einleuchtend und werde ich wohl auch so tun.
Dann dürfte die Solarbox in der Tat sehr interessant für mich werden :slight_smile:

Mein Hauptschwerpunkt wird Solarthermie sein, evt. in Verbindung mit einem Eis-Speicher + Wärmepumpe.

Eine Idee wäre es, für meine Pumpen in einem Inselnetz zu betreiben und vom Rest zu entkoppeln, entsprechend die PV-Anlage daraufhin zu kinzipieren, dass man damit von Frühjahr bis Herbst sowie an guten Wintertagen autark betreiben kann.

Eine völlige Autarkie werde ich erstmal nicht anstreben, sowas wäre finanziell noch zu kostspielig, zudem könnte ich mit meiner Inselanlage erstmal Erfahrungen sammeln und könnte dann ggf. weitere Verbraucher zuschalten.

Hi,

hier sind ein paar erste Samples, die zentrale Funtkionen des SBMS, wie HVC und LVC darstellen. Diese entstammen einem auf rrdtool und shell-scripten basierenden Setup, welches auch gut für beliebige andere Arten von Datalogging verwendet werden kann (z.B. Temperatur-Logging), darum habe ich es mal ausführlich dokumentiert, unter

http://makeable.de/mlab/makeable/sbms4080/#datalogging


Hier die Samples, Erklärung dazu gibts auch unter obigem Link.

LVC:




HVC und Balancing:

Gruss, Oliver