So, am Freitag kam die Lieferung des BMS für meine LTO-Stacks, das ich gestern abend in Betrieb nahm und überraschend feststellt, dass eine Zelle schon wieder 170mV Abweichung hat – obwohl die Batterie lange am Balancer hing und voll gehalten wurde, bevor sie nun etwa 20h nicht angeschlossen war. Naja, BMS (ein Heltec 9-25S 100A, das wohl eigentlich von YanYang ist) eingebaut und per Bluetooth an die – aus ominöser Quelle per apk installierte Android App – geklemmt. Einstellungen wie Zelltyp, Batteriekapazität, Zellanzahl etc. alles kein großes Problem und wupps, schon sieht es gut aus. Kurzerhand die verbliebenen 3 Batterien in Originalzustand auf die (nahezu) gleiche Spannung gebracht und angeschlossen.
Entladen über die Nach schien ganz ok, auch wenn der SOC (=State of Charge) am morgen etwas gering aussah am BMS. Tagsüber laden ging auch…
…bis das BMS meinte abschalten zu müssen. Als runter in die Garage und schauen: diesmal 200mV Abweichung von Zelle 18 nach oben und das BMS hat offensichtlich aufgrund der Zellüberspannung abgeschaltet. Braves Ding, tut was es soll – schade nur, dass offensichtlich min. eine Zelle dieser Batterie ausgetauscht werden muss. Eigentlich sollte ich natürlich die Kapazität und den Innenwiderstand jeder einzelnen Zelle prüfen, aber dazu will ich mir jetzt nicht noch mehr Equipment kaufen. Ich lass erstmal die Indikation über das BMS reichen.
Das Bild wohlgemerkt ist etwa 30-60 min. nachdem das BMS den Ladevorgang abgeschaltet hat und der Balancer noch fleißig war – muss wohl 3 Sek. über 2.7V gewesen sein.
During my journey to fix the Greenrock Carbocap Batteries I don’t want to directly mess with the VenusOS installed on the „Greenrock Controller“, so I wanna install a fresh device from the RaspberryPI images but… I only have a BananaPI BPI-M5 at hand, so let me see if I can get it running on that:
For more details see the docs. After ejecting the SDCard from the PC booting the BananaPI from it, and move the image to the EMMC, after login in to the BananaPi
OK, I give up. The achritecture used by the BananaPi is not supported and I failed to do it in a multi-arch way – was some ARM 32 vs 63 bit issue, but it was not worth the effort, so I went bach to the beaglebone, that anyhow comes with the Greenrock. Tata, booting from the SDCard and adjusting the root password makes is easy going. Just take care about the right partition – the backup rootfs from the last firmware upgrade is still around.
Being root makes it easy to unlock the VRM remote console and we are free to configure what we want.
Da ich ja mein Speichersystem ein wenig umbauen muss, hier ein paar Infos die ich später vielleicht wieder brauchen werde:
Das Greenrock-Universum wird verwaltet vom Greenrock EMS – eine von smart1 entwickeltes Embedded System, das Steuerungs- und Analyse- und Konfigurationsaufgaben im Energiesystem übernimmt.
Greenrock EMS
Irgendwie fühlt sich das Ding nach einer ziemlichen Krücke an. Offensichtlich mit einer QT-Oberfläche, die wohl auch für ein Display am System entwickelt ist, von Greenrock aber nur per Browser zur Verfügung steht und entsprechend unhandlich in der Bedienung ist. – Es überträgt auch alles Daten auf ein Onlineportal – wohl von Bluesky bei smart1 geordert – aber da der Hersteller mit dem ich zumindest ein (in)direktes Vertragsverhältnis hatte insolvent ist, habe ich dem System den Internetzugang abgedreht, sind ja schließlich persönliche Daten.
Die nächste wichtige Einheit ist der „Greenrock Controller“ – ein „BeagleBone enhanced“ auf dem ein Victron VenusOS läuft:
Greenrock Controller
Gerät
IP-Adresse
EMS
192.168.184.1
Controller (VenusOS)
192.168.184.10
Router (Passwort ist die Seriennummer)
192.168.184.254
BMS (Huckepack auf dem Combinerboard)
192.168.184.80
Übersicht im Greenrock-Netzwerk
Das VenusOS kann eigentlich alles, was ich von dem Speicher erwarte, darum ist heute das BMS (das ja eh nicht für die Carbocabs passt) sowie das EMS rausgeflogen:
Greenrock Combiner-Board ohne BMS.
Jetzt macht alles das ESS im VenusOS:
ESS Vitron VenusOS
Dazu habe ich neulich das BeagleBone im „GREENROCK CONTROLLER“ von einer SD-Karte gebootet (Image drauf schreiben und mit Boot-Taster gedrückt einschalten). Auf dem Onboard-Flash gibt es 2 Partitionen mit RootFS, die beim SW-Update abgewechselt werden und eine für Daten die nach /data gemountet wird. Ich habe also schlicht das root-pw in /etc/shadow überschrieben und wieder vom internen flash gebootet, zack, root-Zugriff und dann ist auch das VenusOS-Interface kann dann freigeschaltet werden (echo -n „“ > /data/conf/vncpassword.txt)
Damit hat sich die lästige 1.5kW-Begrenzung die ja für die Salzwasserbatterie angelegt ist auch erledigt.
Aber das war eigentlich nur Ablenkung Zwischendurch, als die beiden Heltec Active Balancer ihre Arbeit verrichtet haben, bevor die die miese Batterie #2 wieder angeschlossen habe:
Balancer (Equalizer) für LTO-Zellen.
Zwischendurch sind auch mal fast die 5A, die diese Balancer können durch einzelne B+-Leitungen geflossen, wobei die Balancer-PCB aber ordentlich warm wurde, sollte hoffentlich nicht mehr so oft vorkommen, wenn die Zellen mal ausgelichen sind. – Auch 8 Stunden später fließt noch Ausgleichsstrom.
Die Salzwasserbatterie ist es ja nicht geworden. Dafür die LTO-Batterie, welche aus 4 Modulen a 2kWh besteht:
Carbocabmodule
Die Batteriemodule kommen aufwändig verpackt im Edelstahlgehäuse daher und jeweils mit 2 MC4-Steckern für den Stromanschluss, 2 RJ45-Buchsen für einen CAN, der aber noch noch funktioniert (zumindest am BMS, das im oberen Schrankteil verbaut ist). Soweit alles nicht weiter schlimm, wenn die Batteriespannung der 4 parallel geschalteten Module vom BMS überwacht wird und die Module intern intelligent genug sind. – Wenn.
DC Stromzange HSTS016L
Die erwähnten Sicherheitsbedenken motivierten mich dazu, die Module einzeln zu überwachen und mit 4 DC-Stromzangen (HSTS016L) an einem ESP32 werden nun im Sekundentakt die Ströme erfasst und in meinem openHAB visualisiert. Und was sah ich? Schon am ersten Tag war klar: die nutzbare Kapazität hat sich sehr unterschiedlich verändert. Alle 4 Module sind schlechter (das war bereits aus der Übersicht die das Greenrock EMS darstellt ersichtlich) aber ein Modul sticht besonders heraus:
Lade und Entlade Energiemenge pro Modul
Stromverlauf einer Ladung
Dieses Modul muss also näher untersucht werden. Gesagt getan, so sieht es geöffnet aus:
Innenleben einer Carbocab Batterie
Hinweis für Bastler: bitte nicht nachmachen, wenn ihr nicht die nötige Sachkenntnis besitzt, Akkus in dieser Größenordnung können ordentlich Wumms machen, wenn durch einen Kurzschluss oder sonstigen Fehler große Ströme fließen!
Wir haben also 22 LTO-Zellen des Herstellers Yinlong, mit je 40Ah a 2.3V in Serie. Aber… wo ist das BMS das die einzelnen Zellen überwacht und in Balance hält? Da die Zellen chemisch nicht identisch sind werden die Ladezustände über die Zeit natürlich auseinander laufen – wer kennt es nicht von den Batterieblöcken mit mehreren AA-Zellen in irgendeinem elektronischen Helfer der den gesamten Block im eingebauten Zustand laden kann, aber nach dem Ausbau und der Einzelladung im vernünftigen Ladegerät plötzlich wieder viel länger hält?
Schon bei der ersten Zelle die ich gemessen habe der Schock: 3.6V, tatsächlich das Maximum des gesamten Stacks, wobei das Minimum bei 2.1V war – ich hatte die Batterien zuvor vom Greenrock EMS auf 100% aufladen lassen. 2.6V ist die nominelle Obergrenze für LTO-Zellen, kein Wunder also, dass hier einiges aus dem Ruder läuft und eher erstaunlich, dass bisher nichts schlimmeres passiert ist. Das liegt wohl daran, dass die LTO-Technologie sehr robust ist und im Gegensatz zu anderen Lithium-basierten Akkus nicht gleich die Zellen zerbersten, wenn man sie überläd. Bleibt abzuwarten ob die betroffenen Zellen permanenten Schaden erlitten haben bzw. wie groß dieser ist.
Nun heißt es erstmal die Zellen auf das selbe Level zu bringen. Das mach‘ ich manuell durch Entladen mit einem kleinen 12V-Halogen-Leuchtmittel, denn die bestellten Teile um elektronisch alle 22 Zellen im Betrieb zu balancieren ist noch nicht da und bei dem oben sichtbaren Aufbau will ich auch vermeiden alles auseinander zu nehmen um die „klassische Parallelschaltung der Zellen zu machen. – Abgesehen davon wäre eine Spannungsdifferenz von 1.5V wohl auch problematisch im Bezug auf die entstehenden Ausgleichströme.
Fast schon überraschend, dass Plus- und Minuspol einzeln per Relais von der kleinen Controllereinheit die mit verbaut ist getrennt werden können und Schmelzsicherungen verbaut sind – auch wenn ich mich frage, warum hier 2 Sicherungshalter parallel die je mit 10A bestückt sind zum Einsatz kommen.
Als ich meine PV-Anlage installierte wollte ich noch keinen Speicher. Der Lithiumabbau, die Entsorgung, „brandgefährliche“ Chemie im Haus – ihr kennt die Argumente. Doch dann las ich vom Salzwasserspeicher Greenrock der Firma Bluesky, mein Stromversorger hat ihn als ökologisch beworben und finanziell gefördert, ich habe mich also damit angefreundet. Groß, schwer und mit miesem Temperaturbereich – aber das ist beim Hausspeicher ja egal, ganz günstig war er auch nicht, wirtschaftlich wohl nicht sinnvoll.
Auf dem Hausdach hatte es aber noch ein paar Quadratmeter frei für eine PV-Anlage, also entschloss ich mich das Ding zu kaufen, die MwSt bekam ich ja zurück, wenn ich ein einzelnes System kaufe. – Oh geil, das Teil ist sogar Notstromfähig und kann lückenlos einen Stromausfall abdecken und durch DC-Anbindung der PV-Erweiterung auch Laden ohne Netz.
Und schon war ich verliebt in den Wechselrichter MultiPlus-II von Victron der das Herzstück der neuen Energiezentrale darstellt, dass ich trotz langer Lieferzeiten bestellt habe aber immer wieder wird verschoben und alle Alternativen kommen aufgrund der Notstromfähigkeit nicht an die Lösung ran.
Langes Warten, kurzer Sinn: die Salzwasserzellen sind nicht mehr aus China lieferbar (ob die Corona-Pandemie der einzige Grund war bleibt zu bezweifeln) und die Fertigungslinie die in Österreich aufgebaut werden soll kommt auch nicht voran. Der Hersteller bietet eine Alternative an: Carbocab – eine Batterietechnologie auf Basis von Lithium-Titanat die sicher ist und technisch gigantische Werte hat, was (Ent-)Ladeströme und Zyklenfestigkeit betrifft. Also akzeptiere ich den Deal, vorläufig diese Ersatzbatterie zu bekommen um dann wenn die Fertigung läuft einen Austausch zu bekommen. Im August 2021 geht das System dann in Betrieb und wir hatten kurz danach einen Stromausfall – ich kann euch sagen, es hat nie so viel Spaß gemacht mit der Handkreissäge draußen Lärm zu machen als in dem Moment in dem die ganze Nachbarschaft zur Ruhe verdammt war.
Seit September 2022 ist der Hersteller Bluesky Energy insolvent und aufgrund der offenen Gewährleistungsforderungen der Kunden und möglicher Sicherheitsbedenken bei so gut wie allen ihren Produkten auch unrettbar. Schade um eine tolle Idee der nachhaltigen Stromspeicherlösung, einen Austausch meiner Komponenten wird es nicht geben und ich fürchte ich muss den Sicherheitsbedenken nachgehen…
