Die Idee: weiterverwenden statt ausmustern
Eine Batterie, die für ein Elektrofahrzeug nicht mehr optimal geeignet ist, kann für einen stationären Speicher weiterhin interessant sein. Genau diese Möglichkeit wollten wir untersuchen: Wie lässt sich aus gebrauchten Fahrzeugbatterien ein Second-Life-Heimspeicher für eine Photovoltaikanlage entwickeln?
Ich habe das Projekt gemeinsam mit einem Kollegen umgesetzt. Dabei haben wir uns mit der Auswahl und dem Zusammenspiel der Batteriemodule, der Überwachung und dem mechanischen Aufbau beschäftigt. Uns interessierte, wie sich die gebrauchten Module als stationärer Speicher weiterverwenden lassen.
Die erste Entscheidung: Hochvolt oder Niedervolt?
Bevor wir Komponenten auswählen konnten, mussten wir die grundsätzliche Architektur festlegen. Wir haben Hochvolt- und Niedervolt-Systeme betrachtet und uns für ein System mit ungefähr 48 V Nennspannung entschieden.
Für unser Projekt sprachen die übersichtlichere Systemarchitektur und die Auswahl an Komponenten für 48-V-Speichersysteme für diesen Ansatz. Damit stand der Rahmen für die weitere Planung von Batteriemodulen, BMS, Schutzkomponenten und Laderegler fest.
Zwei Tesla-Module, ein Speichersystem
Die Basis bilden zwei gebrauchte Tesla-Batteriemodule mit jeweils ungefähr 24 V Nennspannung. Durch ihre Reihenschaltung ergibt sich eine Systemnennspannung von rund 48 V. Die nominelle Gesamtkapazität liegt bei ungefähr 10,6 kWh.
Die tatsächlich nutzbare Kapazität hängt unter anderem vom Zustand der gebrauchten Module und den gewählten Betriebsgrenzen ab.
Das BMS als zentrale Überwachung
Ein wesentlicher Teil unserer Arbeit war die Auswahl eines Battery Management Systems, das zur Zellkonfiguration der Tesla-Module und zum 48-V-System passt. Wir haben uns mit Zellspannungen, Temperaturüberwachung, Lade- und Entladestrom sowie dem Schutz vor Überladung und Tiefentladung beschäftigt.
Wir entschieden uns für ein BMS mit Zellüberwachung und Balancing. Gerade bei gebrauchten Modulen war der Blick auf die einzelnen Zellgruppen ein wichtiges Thema: Unterschiede können das Verhalten und die nutzbare Kapazität des Gesamtsystems beeinflussen.
Im Zusammenhang damit habe ich mich auch mit Active Balancing beschäftigt, bei dem Energie zwischen Zellgruppen umverteilt wird.
Der Speicher im PV-Energiesystem
Der Speicher soll überschüssige Energie aus einer Photovoltaikanlage aufnehmen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder zur Verfügung stellen. Dafür müssen PV-Erzeugung, Laderegler, Wechselrichter und Batterie aufeinander abgestimmt sein.
Bei der Einbindung standen wir vor einer Herausforderung: Wir konnten unsere Batterie nicht mit dem bestehenden Wechselrichter verbinden, weil dieser sie nicht als Batterie erkannte.
Als möglichen Lösungsweg beschäftigten wir uns mit dem Bau eines Emulators, der die Kommunikation zwischen Batterie und Wechselrichter ermöglichen sollte. Dieser Ansatz scheiterte jedoch. Daraufhin entschieden wir uns für einen Victron-Wechselrichter, der mit unserer Batterie zusammenarbeitet.
Vom 3D-Modell zum eigenen Gehäuse
Die Batteriemodule und die Elektronik sollten in einem eigenen Gehäuse untergebracht werden. Dafür entwickelten wir zunächst ein 3D-Modell und ließen das Gehäuse anschließend passend zu unseren Anforderungen fertigen.
Neben den Abmessungen der Module mussten wir Platz für Elektronik, Kabelführung, Befestigungen und die Zugänglichkeit der Komponenten berücksichtigen. Ich war an der Gehäuseentwicklung beteiligt und konnte dabei die Verbindung zwischen elektrischer Planung und mechanischer Konstruktion praktisch kennenlernen.
Was aus der Idee entstanden ist
Aus der ursprünglichen Second-Life-Idee entstand im Team ein Speicheraufbau mit zwei Tesla-Modulen, Batterieüberwachung und einem eigens entwickelten Gehäuse. Die Fotos und Videos dokumentieren unterschiedliche Schritte vom offenen Aufbau bis zum geschlossenen Case.
Für mich war es besonders lehrreich, die Komponenten zu verstehen, Anforderungen abzuwägen und elektrische sowie mechanische Aspekte gemeinsam zu betrachten.
Einblicke in die Entwicklung
Vom digitalen Modell über den offenen Aufbau bis zum Gehäuse: Fotos und Videos aus unserem Projekt.
Was ich aus dem Projekt gelernt habe
Die gemeinsame Entwicklung hat mir geholfen, Batteriespeicher als Gesamtsystem besser zu verstehen und praktische Erfahrungen in vielen zusammenhängenden Bereichen zu sammeln.
Auch die Zusammenarbeit mit meinem Kollegen war ein wichtiger Lernaspekt. Ich habe dabei gelernt, wie wichtig es ist, sich regelmäßig auszutauschen, Informationen weiterzugeben und die nächsten Schritte miteinander abzustimmen. Neben der Arbeit an einzelnen Komponenten mussten wir beide den Überblick über das Gesamtprojekt behalten.
Batterietechnik & Zellchemien
Ich habe gelernt, Batterien nicht nur nach Spannung und Kapazität zu beurteilen. Energiedichte, Leistungsfähigkeit, Lebensdauer, Temperaturverhalten, Sicherheit, Alterung und Kosten bestimmen mit, welche Zellchemie zu einer Anwendung passt.
Den Speicher als Gesamtsystem verstehen
Vor dem Projekt kannte ich viele Komponenten vor allem einzeln. Durch den Aufbau habe ich besser verstanden, wie Module, BMS, Sicherungen, Verkabelung, Laderegler, Wechselrichter, Gehäuse und Messtechnik zusammenwirken.
Planung heißt Entscheidungen abwägen
Hochvolt oder Niedervolt, welche Kapazität, welches BMS und welcher Wechselrichter? Ich habe erlebt, dass es nicht eine einzige richtige Lösung gibt. Die Anforderungen und die Integration in eine bestehende PV-Anlage geben den Rahmen vor.
PV-Integration & Energieflüsse
Ich habe mich intensiv damit beschäftigt, wo ein Speicher in ein PV-System eingebunden werden kann und welche Komponenten dafür nötig sind. Dadurch verstehe ich besser, wie PV-Erzeugung, Speicherung und späterer Verbrauch zusammenarbeiten.
Battery Management System
Durch das Projekt wurde für mich greifbar, wie zentral die Überwachung von Zellspannungen, Temperaturen und Lade- und Entladevorgängen ist. Ein BMS ist eine wesentliche Komponente, um kritische Zustände zu erkennen und die Batterie zu schützen.
Active Balancing
Ich habe verstanden, warum sich Zellgruppen unterschiedlich entwickeln können und wie Spannungsunterschiede das Gesamtsystem beeinflussen. Besonders interessant fand ich, wie Active Balancing Energie zwischen Gruppen umverteilt und Unterschiede ausgleicht.
3D-Modellierung & Konstruktion
Bei der Gehäuseentwicklung habe ich praktische Erfahrungen mit dem Weg vom digitalen Modell zum realen Bauteil gesammelt. Dabei ging es nicht nur um Maße, sondern auch um Kabelführung, Befestigungen und die spätere Zugänglichkeit.
Second-Life & Batteriemarkt
Ich habe mich erstmals intensiver mit Batterierücklauf, Restkapazität und Kreislaufwirtschaft beschäftigt. Ob eine Fahrzeugbatterie stationär weitergenutzt werden kann, ist sowohl eine technische als auch eine wirtschaftliche Frage. Das hat meinen Blick auf die Nutzung vorhandener Ressourcen erweitert.
Zusammenarbeit & Koordination
Durch die Arbeit mit meinem Kollegen habe ich gelernt, Aufgaben und nächste Schritte gemeinsam abzustimmen. Der regelmäßige Austausch hat uns geholfen, Informationen zu teilen, offene Fragen zu klären und den Überblick über das gesamte Projekt zu behalten.