TITAN one  -  die LTO 48V - PV-Batterie

Alles über die TITAN one Batterie

1. Die besonderen Merkmale der TITAN one Batterie
2. Wer braucht eine PV-Batterie ?
3. Was kann die TITAN one Batterie ?
4. Welche Kapazitäten gibt es für die TITAN one Batterie ?
5. Warum hat der Verein ZWV die TITAN one entwickelt ?
6. Braucht die TITAN one PV-Batterie ein BMS (Batterie Management System)?
7. Woher kommen die Lithium Titanat Akku Zellen ?
8. Was kostet die TITAN one ?
9. Wie komme ich zu einer TITAN one und/oder zu den Batteriezellen ?
10. Schreiben Sie uns...

1. Die besonderen Merkmale der TITAN one Batterie

• Die TITAN one ist eine einfache 48 Volt Selbstbau-Photovoltaik-Heim-Batterie.
• Bei der TITAN one kommen Lithium Titanat Akkuzellen zum Einsatz, sie sind absolut wartungsfrei und die sichersten und langlebigsten Lithiumzellen am Markt.
• Die TITAN one ist eine Standalone-Batterie, die ohne Elektronik mit Optimierungssoftware und Verbindung zum Internet auskommt und sie benötigt keine Flüssigkeitskühlung. Sie ist sehr robust und langlebig.
• Die TITAN one kann mit allen Wechselrichtern und Ladegeräten betrieben werden, deren wichtigste Werte einstellbar sind.
• Die TITAN one besitzt zwei passive Module (ohne eigene Stromversorgung), das eine schützt die Batterie gegen Fehlbedienung, das andere gleicht die Zellspannungen sowohl beim Laden als auch beim Entladen ständig aus. Durch öffnen des Deckels hat man Zugriff auf das BMS und den Batterieschalter. Das Öffnen der vorderen Flügeltüren gibt die Sicht auf die Zellen frei!
• Die TITAN one ist eine "grüne Batterie", weil sie keine gefährlichen oder giftigen Stoffe enthält und durch ihre lange Lebensdauer sehr nachhaltig ist.

2. Wer braucht eine PV-Batterie ?

• Alle Hausbesitzer, die eine Photovoltaikanlage in Betrieb haben und bisher ins öffentliche Netz eingespeist haben. Wenn sie ihren erzeugten Strom selbst verbrauchen wollen, weil die Einspeisetarife sehr niedrig sind, dann brauchen sie eine PV-Batterie.
• Jene Hausbesitzer die auf Sicherheit setzen und im Fall eines Stromausfalles ihr Haus weiter mit Energie versorgen wollen. Viele Heizungen, Alarmanlagen, Kontrollgeräte, usw. brauchen einfach Netz-Strom, sonst funktionieren sie nicht. Eine geladene Batterie sorgt für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung.
• Andere wollen nur in der Nacht, wenn keine Sonne scheint und die PV-Anlage keinen Strom liefert, ihr Haus mit Batterie-Strom versorgen.
• Manche entlegene Häuser haben keinen Zugang zum öffentlichen Stromnetz. Eine Kombination von PV-Modulen, Off-Grid Wechselrichter/Ladegerät, Notstromgenerator und einer PV-Batterie kann hier eine Lösung darstellen.

3. Was kann die TITAN one Batterie ?

Die TITAN one ist eine Batterie, die für 48V Photovoltaik-Systeme gebaut wurde und aus Lithium Titanat Zellen besteht. Sie speichert den Sonnenstrom, der von den Photovoltaikpaneelen über Wechselrichter/Ladegerät Einheiten oder Einzelladegeräten zur Verfügung gestellt wird. Abhängig von der verwendeten PV-Elektronik und den Vorstellungen der PV-Betreiber, kann die TITAN one folgende Aufgaben übernehmen:

• die Nachtstromversorgung
• die gesamte Hausstromversorgung (1 oder 3 phasig) im Inselbetrieb
• die Hausstromversorgung (1 oder 3 phasig) im Netzparallelbetrieb
• die Stromversorgung bei Netzausfall

Betrieben werden kann die TITAN one in einem maximalen Spannungsbereich von 44V bis 55V -- das sind 2,0V bis 2,5V pro Zelle (entladen bis 44V - laden bis 55V), das garantiert höchste Lebensdauer bei maximal nutzbarer Kapazität. Die Batterie arbeitet wartungsfrei, unauffällig und autonom. Sie braucht nicht über Kommunikationssysteme (CAN Bus, ...) mit anderen Komponenten verbunden zu werden. Je einfacher ein System ist, desto leichter kann man es verstehen und (auch selbst) reparieren. Hochkomplexe Systeme fallen viel öfters aus als einfache Lösungen, wie die TITAN one Batterie mit ihrem passivem BMS. Wenn überhaupt bei unserer PV-Batterie Probleme zu erwarten sind, dann kann jeder, der mit einem Voltmeter umgehen kann, den Fehler schnell selbst ermitteln.

Die technischen Voraussetzungen die eine PV-Anlage erfüllen muss, wenn an sie die TITAN one Batterie angeschlossen werden soll: 48V Systemspannung - Nennspannung: 50,6V (Konfiguration der Zellen: 22S4P) Um eine lange Lebensdauer zu erreichen sollten PV-Batterien immer schonend geladen und entladen werden! Empfehlung für TITAN one mit 8 kWh: Spitzenstrom 80A-100A, Dauerstrom kleiner 50A (Laden und Entladen) Achtung: Ladeschlussspannung ist max. 55,0V (2,5V/Zelle, Zellgruppe), empfohlen < 55V! Entladeschlussspannung: 44V bis 46V (umschalten auf Netzstrom oder laden vom Netz, wenn kein PV-Strom verfügbar) Sicherheitsabschaltspannung der Batterie: > 42V (wenn kein Netz und kein PV-Strom vorhanden) Ladekennlinie: Lithium-Ladekennlinie  (laden bis max. oder < 55V erreicht ist, Spannung wird gehalten, sinkender Strom, Ende des Ladevorgangs) Erhaltungsladung: ist möglich, Erhaltungsspannung zB. 50V - 52V, Ende der Erhaltungsladung, wenn die Sonne untergeht! Alle oben angeführten Werte müssen von Wechselrichter und/oder vom Ladegerät einstellbar sein! Keine fest eingestellte Ladekennlinie von zB. Bleibatterien verwenden!

Anmerkung:
Man erreicht bei Lithium Akkus allgemein eine höhere Lebensdauer, wenn man die technischen Spannungsgrenzen beim Laden und Entladen der Batterie nicht vollständig ausreizt. Daher sind bei der Lithium Titanat Batterie TITAN one die Idealgrenzen 44V bis knapp 55V (2,0V bis 2,5V pro Zelle). Die praktische tägliche Kapazität liegt immer etwas unter der Nennkapazität. Die Nennkapazität ist ein Wert mit dem man Größen von Batterien vergleichen kann. Lithium Batterien nutzen ca. 80-90% der Nennkapazität, Bleibatterien vergleichsweise weniger als 50%.
Hohe Ströme, besonders über einen längeren Zeitraum sind immer und für alle Batterietypen schlecht, sie verkleineren die nutzbare Kapazität und sie können die Lebensdauer der Batterie verkürzen! Man sollte immer darauf achten, dass Ladeströme und Entladeströme einer Batterie möglicht niedrig sind, nur so kann eine lange Lebensdauer erreicht werden! (Beachten sie das bitte bei der Auswahl ihrer Batterie)

4. Welche Kapazitäten gibt es für die TITAN one Batterie ?

Die TITAN one gibt es in verschiedenen Größen (Nennkapazitäten): 6kWh, 7kWh, 8kWh, 9kWh und 16kWh (Zellgrößen von 30Ah bis 45Ah)

Wir haben unsere TITAN one mit den 30Ah LTO Zellen mit einer Nennkapazität von 6kWh getestet. Sie hatte in der Praxis eine nutzbare Kapazität von 6,45kWh (im Bereich 44V bis 55V)!!
Unsere PV-Batterie ist für verschiedene Lithium Titanat Zellengrößen konstruiert um auch in Zukunft noch flexibel einsetzbar zu sein. Die Zellkapazitäten reichen zur Zeit von 30Ah bis 40Ah (45Ah gibt es auch schon) und sind durch Parallel- und Seriellschalten miteinander zu der PV-Batterie verbunden.
Die Nennkapazitäten können durch Parallelschalten ganzer TITAN one Batterien verdoppelt, verdreifacht, usw. werden (zB. die 8kWh Batterie kann so zu einer Großbatterie mit 16kWh, 24kWh oder mehr werden, je nach Bedarf und der Photovoltaikfläche, die man zur Verfügung hat.
Eine TITAN one mit 16kWh gibt es auch als eine PV-Batterie mit einem TITAN 400A smart BMS.

Die TITAN one Batterie kann in den Stahlschrank GWS von Güde, Abmaße 850x1850x400mm (BxHxT) eingebaut werden oder alternativ dazu in einen Selbstbau-Holzschrank, Abmaße ca. 650x1100x400 (BxHxT)

Anmerkung:
Jedes Haus hat einen unterschiedlichen Strombedarf, jeder hat verschiedene Verbraucher mit unterschiedlichen Leistungen in Verwendung, jeder Hausbesitzer hat andere Vorstellungen. Es gibt die Berufsgruppe der Solarteure, die individuelle Auslegungen von PV-Anlagen ermitteln können. Eine Batterie kann im Prinzip nicht groß genug sein, aber zu viel Solarmodule sind oft verschwendetes Geld, wenn man den selbst erzeugten Sonnenstrom selbst verbrauchen will. Hier kann es vorkommen, dass die Batterie am Vormittag schon voll ist und die PV-Module arbeitslos sind. Jetzt müsste man ins Netz einspeisen, bekommt aber zu wenig Geld dafür. Daher ist eine gute Planung sehr wichtig, wenn man sparen will!

5. Warum hat der Verein ZWV die TITAN one entwickelt ?

Der Verein ZWV hat sich Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit groß auf seine Fahnen geschrieben. Die TITAN one Batterie ist aus Lithium Titanat Akkuzellen zusammengesetzt und die Zellen erfüllen diese Bedingungen wie keine andere Batterie. 10x längere Lebensdauer (im Laborvergleich) als die Lithium Zellen die zur Zeit in PV-Batterien eingebaut werden. Lithium Titanat Zellen haben keine giftige oder umweltgefährdende Stoffe und sie sind die sichersten Lithium-Akkuzellen am Markt. Thermisches Durchgehen und Brandgefahr ist praktisch nicht gegeben.



Ein Vergleich der Ladezyklen von gänigen PV-Batteriezellen (das sind Vergleichslaborwerte, die praktischen Zyklen können abweichen):
Bleibatterie: 300-500 Zyklen
Lithium Eisen Phosphat Akku: 2000-3000 Zyklen
Lithium Titanat Akku: 20.000-30.000 Zyklen
Lithium Nickel Kobalt Mangan Akku: 1000-1200 Zyklen, aber ethisch bedenklich wegen Verwendung von Kobalt (Kinderarbeit im Kongo)
Nickel Eisen Akku: hohe Zyklenanzahl nur mit hohem Wartungsaufwand erreichbar, in der Industrie gut, als Heimbatterie eher nicht geeignet

Anmerkung:
Ladezyklen lassen sich nicht direkt in Lebensdauer umrechen, denn es gibt auch die Zellalterung. Normale Lithium Ionen Zellen altern bereits ab Herstellungsdatum. Die Lithium Titanat Zelle ist mit einer gesinterten negativen Elektrode ausgestattet, die so dem Hauptgrund der Zellalterung entgegenwirkt. Die LTO Zelle enthält kein Kobalt!

Die TITAN one Batterie ist als Selbstbau-Batterie konzipiert. Das heißt Sie bekommen alle Teile von den Batteriezellen bis zum Gehäuse (Schrank) und können diese dann mit Hilfe einer einfachen Anleitung zusammenbauen. Dadurch bekommen sie ein Gefühl für diese PV-Batterie und wissen worauf es ankommt. Sie können gewisse Spannungen selbst nachmessen, aber einmal montiert und angeschlossen arbeitet die TITAN one unauffällig und wartungsfrei. Die Lithium Titanat Zellen sind teurer als herkömmliche Batteriezellen und deshalb bietet der Selbstbau die Möglichkeit Geld zu sparen!

6. Braucht die TITAN one PV-Batterie ein BMS?

Ganz einfach gesagt, JA. Ein BMS (Batterie Management System) gleicht nicht nur die Spannungen der Zellen bzw. der Zellgruppen beim Laden und Entladen aus, es schützt auch die ganze Batterie bei Überspannung, Unterspannung, Kurzschluss, usw. Das Ausgleichen der Zellspannungen ist auch wichtig für die bestmögliche Ausnutzung der Kapazität der Batterie. Ohne BMS würden die Zellspannungen mit der Zeit auseinanderlaufen und so würden die Zellen Schaden nehmen, was sich wieder durch schlechtere Kapazität bemerkbar macht. Unser TITAN BMS ist wichtig und ein Sicherheitsmerkmal für eine lange Lebensdauer.  Der Verein hat für die TITAN one ein BMS entwickelt bzw. zusammengestellt, das unabhängig, ohne CAN Bus oder ähnlichem funktioniert und rein die Spannungen, Ströme und die Temperatur überwacht. Das BMS wird auf einer Platte, passend zu den Zellhaltern der TITAN one, aufgebaut und getestet ausgeliefert. Es ist anschlussfertig bis zum Wechselricher/Ladegerät.

7. Woher kommen die Lithium Titanat Akku Zellen ?

Die LTO-Zellen, die wir in unsere TITAN one PV-Batterie einbauen, kommen von der Firma Yinlong Energy (jetzt GREE) aus China. Dieser Konzern forscht, entwickelt und produziert nicht nur im Bereich der Lithium Akkus, sondern er baut auch Elektrobusse für große chinesische Metropolen. Da Yinlong Energy nicht an Einzel- und Kleinabnehmer verkauft, beziehen wir unsere Zellen von einem großen Hersteller/Händler, der selbst andere chinesische Firmen mit LTO-Zellen beliefert und beste Kontakte zu Yinlong Energy hat. Das garantiert einen günstigen Preis und beste Qualität und wir bekommen immer wieder sehr gute Angebote diverser LTO Zellengrößen. Die Qualität der Zellen entspricht dem Einsatz in PV-Anlagen. Wenn LTO Zellen in Hochvoltanlagen zum Einsatz kommen sollen oder im Automotivebereich, dann gibt es spezielle hochselektierte Zellen. Wenn mehr als 30 Zellen in Serie und/oder eAutotypische Belastungen vorliegen, dann sind diese Zellen zu verwenden, aber sie sind auch dementsprechend teurer. Für 48V-PV-Anlagen sind sie aber viel zu schade und nicht notwendig.

8. Was kostet die TITAN one ?

Die TITAN one PV-Batterie wird als Bausatz angeboten. Die LTO Batteriezellen und das wichtige TITAN BMS können sie beim Verein ZWV bestellen, bzw. an einer Sammelbestellung teilnehmen. Die Holz- und Aluminiumteile können sie unter Zuhilfenahme unserer Maßzeichnungen leicht selbst herstellen.

Die Preise für die  Batteriezellen sind sehr günstig und sind auf der Seite "Lithiumzellen" angegeben.

Bestandteile und Preise der TITAN one Batterie: Anmerkung: Die TITAN one ist eine Selbstbau-PV-Batterie, das heißt wir liefern ihnen alle wichtigen Teile, die zum sicheren Betrieb der PV-Batterie notwendig sind und geben ihnen die Möglichkeit alle Teile die aus Holz oder Aluminium sind, selbst herzustellen. Wir stellen für diese Teile Maßzeichnungen zur Verfügung. In die TITAN one können alle LTO Zellen mit einem Durchmesser von 66mm und einer Länge von 160mm eingebaut werden! Wir empfehelen die Yinlong 40Ah LTO Zellen! TITAN one Kaufkomponenten - Diese Teile können bei uns gekauft werden - Preise in Euro 88 Stk. Yinlong LTO  Zellen (30Ah-45Ah) (inkl. Muttern, Beilag- und Sicherungsscheiben, alles rostfrei) Preise siehe: Lithiumzellen 1 Stk. TITAN BMS bestehend aus Schutzmodul mit Ausgleichsmodulen, Batterieschalter und Sicherungsschalter 48V - 200A, Satz 48V Batteriekabel D=35mm² mit aufgepressten Kabelschuhen (Länge ca. 2,0m ab Zellen), 2x Zellturmverbindungskabel D=35mm² mit aufgepressten Kabelschuhen, alle BMS Kabel D=1mm² (Länge 1,5m). Alles ist verkabelt und auf einer Platte montiert und getestet! Preis TITAN BMS + Kabel - 1550 Euro TITAN one Selbstbaukomponenten - Diese Teile können sie selbst herstellen, Zeichnungen und Maßangaben bekommen sie von uns. Zellgruppenverbindungsbleche (Aluminium) , 20Stk. große ( 8 Bohrungen D=13mm) und 4 Stk. kleine Bleche (4 Bohrungen D=13mm) 4 Stk. Zellhalterungen aus Holz (inkl. Boden- und Deckplatte) Batterieschrank a) Stahlblech GÜDE GWS, Abmaße: 850x1850x400mm (BxHxT). b) Holzschrank selbstbau, Abmaße ca. 650x1100x400 (BxHxT). Designvorschlag für die TITAN one mit Sichtfenster, LED-Beleuchtung und eingebautem Voltmeter Wenn sie die Selbstbaukomponenten nicht selbst herstellen können oder wollen, dann können wir diese für sie fertigen. Preis auf Anfrage. Alle Preise sind inkl. 20% Umsatzsteuer

9. Wie komme ich zu einer TITAN one und/oder zu den Batteriezellen?

Sie melden sich beim Verein ZukunftsWerkstatt Verkehr per eMail. Die TITAN one besteht aus den Batteriezellen (88 Stk.) und den restlichen Komponenten. Die Batteriezellen werden über eine Sammelbestellung geordert, die anderen TITAN one Teile sind großteils lagernd bzw. die Bestellung in China geht schneller als die Batteriezellen.
Wir tragen Sie unverbindlich in die Liste der nächsten Sammelbestellung für Batteriezellen ein. Kurz vor den Start der Sammelbestellung können sie sich entscheiden ob sie teilnehmen wollen oder nicht. Wichtig ist, dass die Batteriezellen vorher bezahlt werden müssen, siehe nächsten Absatz.