Im Fokus: Die „dunkle Kunst“ der Lithium-Ionen-Batterien entschlüsseln

„Ich kann den ganzen Tag über Lithium-Ionen reden“, sagt Nick Holland (Direktor – OEM Marine Division EMEA bei Navico Gruppe). „Für viele Menschen ist es eine Art dunkle Kunst. Sie sagen, dass sie nicht dorthin gehen werden, da es „wie eine Büchse voller Würmer aussieht“. Nun, das ist es nicht.“

Holland ist seit über einem Jahrzehnt mit Mastervolt, einem Teil der Brunswick Group, verbunden. Das Unternehmen begann seine Reise zu Lithium-Ionen-Batterien im Jahr 2009.

„Seit wir in den Markt eingestiegen sind, verlief die Lernkurve für uns – für mich und das Engineering-Team – vertikal“, sagt Holland. „Wir sind jetzt bei unserer Batterie der vierten Generation.“

Holland weist darauf hin, dass sich die aktuelle Produktreihe (verschiedene Größen und Spannungen) seit vierzehn Jahren in der Entwicklung befindet und sich die Technologie in dieser Zeit auf die Entwicklung von Sicherheitsparametern innerhalb der Batterie selbst konzentriert hat. Daher, Meistervolt hat ein Batteriemanagementsystem entwickelt, das es jedem Gerät, das Energie in die Batteriebank (und die Batterie selbst) einspeist, ermöglicht, mit jedem einzelnen Gerät einzeln zu kommunizieren.

Intelligente Batterietechnologie

„Man braucht eine wirklich intelligente Technologie, die vollständig automatisiert funktioniert, und einen Schutz rund um die Installation und die Batterie, um die Sicherheit zu gewährleisten“, sagt Holland. „Das bedeutet, dass die Technologie automatisiert werden muss und alle Eventualitäten abdecken muss. Wenn also eine Überspannung vorliegt, muss die Batterie in der Lage sein, die Ladequellen abzuschalten. Wenn Sie eine wirklich tiefe Entladung haben (was passieren kann, wenn die Batterie nicht richtig eingestellt ist), müssen Sie in der Lage sein, die Lasten von der Batterie zu trennen, um zu verhindern, dass noch mehr Strom aus einer bereits tiefentladenen Batterie gezogen wird. Sie müssen in der Lage sein, den Akku auszuschalten, wenn etwa eine Übertemperatur in einer der Zellen auftritt.

„Wir können Lasten abschalten“, fährt er fort. „Wir können für einen bestimmten Zeitraum einen Befehl zum Stoppen des Ladevorgangs senden – etwa zehn Minuten, während die Temperatur sinkt oder sich die Batterie ausgleicht. Es gibt viele clevere Dinge, die wir tun können.

„Um das zu können, braucht man einige zusätzliche Produkte, und das ist der Punkt Navico Die Gruppe kommt herein. Sie benötigen zusätzliche Relais und Batterieschalter sowie Möglichkeiten, einige dieser externen Geräte einzuschalten. Wir haben eine Batterie, die das selbst kann. Es spricht mit den Ladegeräten. Es geht um die Kommunikation mit den Lichtmaschinen, den Batterieladegeräten, den Solarladegeräten und allem, was Energie erzeugt, die in die Lithium-Ionen-Batteriebank fließt.

„Die Batterie weiß genau, was in ihrem Inneren und in den Zellen vor sich geht. So kann die Batterie sagen: „Moment mal, ich werde langsam satt, hör auf, mir so viel Energie zu schicken.“ Die Batterie schaltet die Lichtmaschine ab, auch wenn der Motor noch läuft. Wenn der Akku über ein Ladegerät aufgeladen wird, gilt das Gleiche. Wenn es voll wird, kann es dem Ladegerät oder zehn Ladegeräten sagen – es kann allen sagen: „Ich bin voll, hör auf zu laden.“

Holland hat zuvor zitiert Die Batterieentwicklung ermöglichte es Fathom, Früchte zu tragen, (ein vollständiges E-Power-Managementsystem, im Wesentlichen ein geräuschloses System, das Wechselstrom erzeugt, speichert, umwandelt und verteilt), weist jedoch darauf hin, dass nicht alle Lithium-Ionen-Batterien so entwickelt sind wie die von Mastervolt.

„Die Menschen sollten sich Gedanken über Lithium-Ionen-Batterien machen, je nachdem, woher sie sie beziehen. Es handelt sich um eine Technologie, die es schon seit geraumer Zeit gibt, und es gibt verschiedene Arten von Lithium-Ionen-Technologie. Einiges davon hat eine sehr hohe Dichte, ist aber sehr instabil, einiges davon ist völlig stabil, aber nicht sehr hochdicht, und es gibt einige Dinge in der Mitte.

„Verantwortungsbewusste Hersteller, die die Technologie verkaufen, gehen bei der Auswahl der Lithium-Ionen-Typen, die sie in ihre Batterien einbauen, eher auf Nummer sicher. Wir verwenden LifePO4, eine bewährte Technologie. Es ist relativ stabil und hat recht gute Dichteeigenschaften. Es ergibt also eine schöne Batterie.“

Auch wenn die Eigenschaften nachgewiesen sein könnten, warnt Holland vor Fehlinstallationen.

„Ich habe im Laufe der Jahre oft Probleme gesehen, bei denen Leute Batterien einbauten, ohne ausreichend geschult zu sein, ohne jeglichen Schutz, oder weil sie Abstriche gemacht haben – vielleicht aus völligem Mangel an Wissen oder aus Faulheit.

„Wenn auf einem Boot mit einer Lithium-Ionen-Batterie ein Problem auftritt, liegt das normalerweise in 99 Prozent der Fälle nicht an einer defekten Batterie. Es wird auf eine schlechte Installation hinauslaufen, deren Außenseite nicht über den notwendigen Schutz und die nötige Sicherheit verfügt, um ein Ereignis zu verhindern. Ein Ereignis könnte ein Brand an Bord eines Schiffes sein. Es müssen Schritte angebracht werden, bevor das System überhaupt so stark erhitzt wird, dass ein Feuer entfacht werden kann.“

Dieses Problem wurde in hervorgehoben MIN im Juni 2022, wie einige Versicherungsgesellschaften weigerten sich, Boote mit nachgerüsteten Selbstinstallationen an Bord zu versichern.

„Jeder fährt mit diesen Teslas herum und sie gehen nicht in Flammen auf. Und wir haben alle Mobiltelefone in unseren Taschen und sie haben alle Lithium-Ionen-Akkus darin und sie gehen nicht in Flammen auf, weil all diese Dinge einen Schutz haben, der das verhindert, und das Gleiche gilt für ein Schiff. Wenn Sie über den richtigen Schutz verfügen, der von den richtigen Leuten eingerichtet wurde, die wissen, wovon sie reden, werden Sie keine Probleme haben.“

Installationsreife

Aufgrund der umfangreichen internen Technologie der Batterie sei die Installation laut Holland im Laufe der Jahre ausgereifter geworden. Während Installateure früher über einen Laptop Schutz in das System einführen mussten, „werden Standards hinsichtlich dessen, was die Batterie tun soll (wenn dies dann das tut), jetzt innerhalb der Batterie selbst automatisiert.“ Batterie-„Ereignisse“ sind integriert. Sie benötigen jedoch immer noch ein gewisses Maß an Fachwissen, um sie zu installieren. Aus diesem Grund haben wir ein ziemlich umfassendes Schulungsprogramm für unsere Installateure, unsere technischen Partner und unsere Händler – damit sie sichere und zuverlässige Systeme installieren können.

„Für jede Lithium-Ionen-Installation erstellen wir für den Kunden einen Schaltplan – dort steht alles drin. Wir verfügen über eine Reihe von Vorgehensweisen und durchlaufen eine Reihe von Phasen, um die Batterien zu installieren und in Betrieb zu nehmen. Anschließend führen wir einen Testprozess durch, um sicherzustellen, dass alle Sicherheitsaspekte funktionieren. Wir erstellen „falsche“ Ereignisse, um zu testen, ob die Batterie die Ladegeräte, die Lichtmaschinen, die Solarregler, die Windgeneratoren und die Wasserkraftgeneratoren ausschalten kann. Das ist das Erste, was wir tun. Wir stellen sicher, dass wir alles im Netzwerk steuern können, und stellen dann sicher, dass wir andere Dinge tun können, beispielsweise Dinge wieder einschalten. Wir benötigen kein Eingreifen des Benutzers, um Maßnahmen zu ergreifen, wenn etwas schief geht. Alle Sicherheitsaspekte sind integriert.

„Es gibt nicht viel, was ich im Laufe der Jahre nicht über Lithium-Ionen gesehen habe“, schließt Holland. „Wenn man es nur versteht und weiß, wie man es richtig macht, ist es wirklich sicher.“