Meine Umstellung auf Lithium (und Cerbo) – von Stefanie

Yacht Taku Moe – elektrische Überholung

Segler und Abenteurer von Freizeitfahrzeugen werden sich an Stefanies Blog vom letzten Jahr erinnern, mit dem Titel Segeln mit Signal K.

Darin beschrieb sie ihre Implementierung der Datenkommunikationskonnektivität – Ermöglicht den verschiedenen elektronischen Geräten ihrer Yacht, miteinander und mit ihr zu kommunizieren. 

Während des Lockdowns war sie wieder beschäftigt – Sie rüstet ihre Yacht auf Lithium um und erkundet die umfangreiche Auswahl an Kommunikationsanschlüssen an ihrem neuen Cerbo GX, das das Herzstück dieses Systems ist.

Zunächst erzählt sie uns – Warum Lithium?

• Fast doppelte nutzbare Energie bei gleicher Kapazität
• hohe Energiedichte
• Bis zu 70 % Gewichtsersparnis im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien
• nahezu verlustfreies Laden der Lithium-Batterien (99 % Wirkungsgrad)
• hohe Lade- und Entladeströme (ideal für induktives netzunabhängiges Kochen )
• sehr niedrig Selbstentladung
• deutlich verlängerte Lebensdauer mit bis zu 5000 Ladezyklen
• absolut wartungsfrei
• macht Gas an Bord überflüssig (Induktionskochen – kein Propan). gibt mir ein viel sichereres Gefühl)

 Stefanie führt auch Argumente gegen eine Konvertierung an:

• Hohe Investitionskosten, die sich nur amortisieren sich im Laufe der Jahre selbst
• erheblich erhöhter Installationsaufwand
• Kann nicht bei Temperaturen unter 5°C geladen werden
• benötigt ein Arsenal an Sicherheitsvorkehrungen
• alte Ladetechnik teilweise nicht mehr nutzbar

Stefanie sagt: Für uns überwogen die Vorteile die Nachteile, da ich mit der Technik vertraut bin und die Installation selbst durchführen kann . Das spart viel Geld und Zeit. Darüber hinaus vertraue ich niemandem mehr als mir selbst .

Auf See erzeugt Stefanie unter Segeln Strom aus einer Solaranlage mit 510 Wp – Sie kann diese mit einem tragbaren Array mit weiteren 200 Wp erweitern, das sie an bewölkten Tagen einsetzt. Beim Fahren kommt ihre Energie von einem 100-A-Generator der Balmar 6-Serie.  Wir werden in ein paar Wochen von ihrer Lichtmaschineninstallation erfahren und wie sie die gesamte Ladeleistung steuert.

Diese Woche beschreibt sie großzügig ihre gesamte Installation und die Gründe dafür Hinter ihren Entscheidungen:

…Ende Januar besuchten Heike und ich Boot in Düsseldorf, um ein paar fehlende Artikel zu besorgen, vor allem aber um einen Lieferanten für die Nachrüstung zu suchen >Die Marke Victron Energy war von Anfang an klar, da ich mit Victron nur die besten Erfahrungen gemacht habe. Ich habe keine Erfahrung mit der Konkurrenz, zum Beispiel Mastervolt, aber ich schwöre auf Victron. Darüber hinaus teste ich gelegentlich neue Firmware für Victron auf verschiedenen Geräten und bin der Meinung, dass es keinen besseren Support geben kann. Welcher Hersteller hat bereits eine so große Community und reagiert auf Fehler mit einem sofortigen Update? Das meiste davon ist mittlerweile sogar Open Source.

Wir hatten Kontakt mit Transwatt GmbH aus Soest vor einigen Jahren, als Lunatronic uns mit Victron ausstattete Ausrüstung und AGM-Batterien. Sie waren immer Ansprechpartner Nr. 1 bei kleinen Problemen. Transwatt war ebenfalls mit einem Stand auf der Messe vertreten, sodass wir den Geschäftsführer, Herrn Mischkowski, zu einem Gespräch trafen. Da ich klare Vorstellungen von dem neuen System hatte, war der grobe Entwurf schnell erstellt. Weitere Details habe ich später in einem Diagramm skizziert.

Schaltplan des neuen Installation

Die Lieferung erfolgte trotz Corona nahezu pünktlich Anfang Mai. Die schiere Anzahl der Komponenten ließ mich schwer schlucken. Soll das alles an Bord gehen? Wo?
Natürlich habe ich vorher darüber nachgedacht, aber es wird erst real, wenn man alles vor sich hat.

Die AGM-Batteriebank inklusive Ladetechnik, Wechselrichter etc. war schnell entfernt und ich konnte mit der Installation beginnen.

Zuerst versenkte ich die vier Victron SmartLithium 12.8 100Ah in das Batteriefach. Während eine der vier AGM-Batterien 33 kg wog, wogen die neuen nur 15 kg. Selbst mit meinem stark geschädigten Rücken ist das noch zu bewältigen. Auch die Platzersparnis ist enorm, wenn man die beiden Installationen vergleicht:

Vor – mit Hauptversammlung

Nach – das neue Lithium

Jede der vier Lithiumbatterien geht an einen Lynx Power In. Alle Kabel, Plus- und Minuskabel, sind exakt gleich lang. Dies ist besonders wichtig, da der Innenwiderstand von Lithium sehr gering ist. Jeder zusätzliche Widerstand – sei es durch unterschiedliche Kabellängen, schlecht verpresste Rohrkabelschuhe oder falsch verschraubte Kontakte/Korrosion – summiert sich und erzeugt ein Ungleichgewicht. Die Plusanschlüsse sind jeweils mit einer 150A ANL-Sicherung abgesichert. Natürlich lässt sich auch eine Parallelschaltung einfacher realisieren. Besonders wichtig war mir aber, das System einigermaßen übersichtlich zu gestalten und abzusichern. Dies funktioniert besonders gut mit dem Lynx Distributor oder den Lynx Power In (kann problemlos als Verteiler umgebaut werden).

Alle Batteriekabel bis zum ersten Lynx genau gleich lang Verteiler

Zwischen einem anderen Lynx Power In, dem MultiPlus< /a> oder andere Systemkomponenten; oder wenn wir das Schiff für längere Zeit verlassen. Im letzteren Fall sollte auf keinen Fall etwas an den Batterien angebracht werden. Mit einer absolut minimalen Selbstentladungsrate ist dies die beste Möglichkeit, die Batterien während Ihrer Abwesenheit zu schützen. Ansonsten benötigt das Überwachungssystem jedoch Strom, und nichts wäre auf die Dauer schlimmer, als wenn jemand aus Versehen „aus Spaß“ diesen Schalter ein- oder ausschaltet. Grundsätzlich ist der Schalter aber immer eingeschaltet.
Den zweiten Lynx Power In habe ich auch zum Verteiler umgebaut. Angeschlossen sind dort unter anderem 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 Ausgang zu den Lasten am Schaltpanel von Taku Moe.

Zweiter Lynx-Verteiler mit Shunt unter den schwarzen Polkappen und Service-Trennschalter

Die Ladegeräte werden über ein Victron Smart BatteryProtect 12V / 65A. Das Victron VE.Bus BMS entkoppelt die Ladegeräte im Falle einer „Ladeunterbrechung“; verursacht durch eine erhöhte Zellspannung und verhindert so einen weiteren Anstieg der Zellspannung, der sonst zu einem schnellen Absterben der Batterien führen würde. Sinkt die Zellspannung unter ein einstellbares Niveau, werden die Ladegeräte wieder eingeschaltet.

Alle 12V-Verbraucher (mit Ausnahme des Victron VE.Bus BMS) werden über einen Victron Smart BatteryProtect 12V / 220Ah betrieben. Wenn die Zellenspannung zu niedrig ist – was im schlimmsten Fall auch für die teuren Lithium-Batterien tödlich enden kann – das VE.Bus BMS mit seinem „Load Disconnect“-System. sorgt dafür, dass alle Verbraucher abgeschaltet werden und die Batterien nicht weiter entladen werden. Erst wenn wieder eine einstellbare Zellspannung erreicht ist, werden die Verbraucher wieder eingeschaltet.
Kein schönes Szenario, aber unbedingt notwendig. Eine zu niedrige Zellspannung sollte jedoch eine absolute Ausnahme sein, was 1. kein Wunder ist, wenn man sein System unter Kontrolle hat und 2. die Sicherheit des Schiffes oder der Besatzung nicht wirklich gefährdet wenn an Bord kein Strom mehr vorhanden ist. Klar, Autopilot, Plotter und alle seine Verwandten an Bord sind unverzichtbar, aber im Notfall können wir auch darauf verzichten – Zumindest für kurze Zeit, in der entweder die defekte Batterie aus dem System entfernt wird oder der Fehler behoben ist.

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

Der Victron MultiPlus 12/3000 / 120-50, unser Wechselrichter und Landstromladegerät zugleich, wird ebenfalls an den zweiten Lynx Power In angeschlossen. Mit bis zu 120A Ladestrom sind die Akkus in erstaunlich kurzer Zeit geladen
Das VE.Bus BMS ist an einen sogenannten AC Mains Detector angeschlossen. Letzterer registriert einen bestehenden Landstromanschluss und schaltet, gesteuert über das VE.Bus BMS, das Ladegerät des MultiPlus ein, wenn die Zellenspannung zu niedrig ist. Ansonsten versorgt uns der Wechselrichter zuverlässig mit bis zu 3kW Strom aus den Lithium-Batterien. Genug für Induktionskochen oder andere stromfressende 230V-Geräte.

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

Für kleinere AC-Lasten habe ich einen Victron Phoenix 12/375 Wechselrichter. Bei Kleinverbrauchern (Laptop-Ladegeräte etc.) funktioniert es deutlich effizienter.

Phoenix 12/375 für die kleinen AC-Verbraucher

Fast alle Geräte sind an den Victron angeschlossen Cerbo GX. Der Cerbo ist sozusagen unser Kontroll- und Informationszentrum. Über den GX Touch 50  ;Anzeige sind alle relevanten Werte sofort ablesbar und teilweise lassen sich Geräte ein- und ausschalten sowie deren Parameter ändern.
Der Cerbo GX verfügt über ein komplettes Arsenal an unterschiedlichen Ein- und Ausgängen und ist jederzeit über das Internet mit unserem erreichbar Schiffsrouter. Somit haben wir nahezu die volle Kontrolle über die Abläufe im Schiff hinsichtlich der elektrischen Anlage.

Der Victron Cerbo GX verfügt über verschiedene Anschlüsse 3x VE.Direct – 3x USB 2.0 – HDMI – 2x VE.Bus – 4x VE.Can (RJ45) – 2x potenzialfreie Relais – 4x digitale Eingänge – 4x Temperatursensoreingänge – 4x ohmsche Eingänge z.B. für Kraftstoffsensor – 1x Ethernet – WLAN – BlueTooth

Victron hat VenusOS in den letzten Jahren kontinuierlich weiterentwickelt. Mittlerweile gibt es auch eine Version mit dem sogenannten „Großbild“. Diese Version enthält neben dem eigentlichen VenusOS-Betriebssystem auch eine implementierte Version von Node-Red und Signal K.
Letztes Jahr habe ich große Anstrengungen unternommen, um eine möglichst vollständige Steuerung und Überwachung der Schiffnavigationsdaten und -elektronik zu ermöglichen Mit Raspberry Pis erledigt das alles jetzt der Cerbo GX! Und wenn eine Funktion noch nicht implementiert ist, passiert das meist beim nächsten Firmware-Update oder man spielt mit Node-Red herum und baut die Funktion selbst ein.

VenusOS mit dem „großes Bild“ und Signal K sowie Node-Red

Der Cerbo GX wird über einen der VE.CAN-Ports direkt an das NMEA2000-Netzwerk angeschlossen, sodass alle Daten von NMEA2000 auch auf unseren iPhones / MacBooks über verfügbar sind Signal K. Darüber hinaus stellt der Cerbo dem Victron-System auch Daten zu angeschlossenen Batterien, Ladereglern und dergleichen bereit. Bereit für den Kartenplotter. Moderne MFDs haben bereits die Victron HTML5-App integriert, um Informationen über das Victron-System auf dem Kartenplotter zu erhalten. Ältere MFDs hingegen bieten möglicherweise maximale Batteriespannung und -strom. Auf jeden Fall sind die Raspberry Pis in der Mottenkiste verschwunden. Zumindest bis mir etwas Neues einfällt, das ich nutzen kann
Vorbei sind die Zeiten, in denen ich das Signal K weitgehend an das System angepasst oder aufwändig programmiert habe. Die meisten Daten sind automatisch verfügbar, beispielsweise in der WilhelmSK APP. Plug and Play.

Die HTML5-App von VenusOS präsentiert sich ähnlich auf einem modernen Kartenplotter, iPhone, MacBook etc.

Nur eine kleine Auswahl an Anzeigeoptionen – WilhelmSK auf dem iPad

 

oder über eine sichere VPN-Verbindung von zu Hause aus mit dem iPhone

Victron GX Touch 50 – alle wichtigen Anlagendaten auf einen Blick

4x Victron SmartLithium 12.8 100Ah as Verbraucherbank und 1x Victron AGM 110Ah als Starterbatterie und für das Bugstrahlruder. Die kleine schwarze Box oben links ist das VE.Bus BMS. Es schützt die Batterien und ihre einzelnen Zellen vor Überspannung, Unterspannung und Temperatur

Eine der SmartLithium-Batterien beim „Ausbalancieren“

Das war es im Wesentlichen mit der Konvertierung. Es hat zwar alles eine Weile gedauert, aber die Installation hat auch sehr viel Spaß gemacht.

Im nächsten Beitrag geht es jedoch noch etwas weiter. Unsere gute alte Lichtmaschine soll gegen eine Hochleistungslichtmaschine ausgetauscht werden.

Besonders möchte ich mich bei Victron Energy, der Transwatt GmbH und Herrn Hupfeld für die tolle Unterstützung bei der Realisierung dieses Projektes bedanken

Deutschsprachige werden sicherlich gerne Stefanies Blog