Knacknuss Batterie gelöst

Seit diesem Sommer lädt die MGSU ihre LiPos mit sauberer Energie. Die Idee für eine Elektrifizierung des Kistenpasses ist bereits viele Jahre alt.

Bis zu Beginn der 2000er-Jahre dominierte der Verbrennungsmotor als effizienteste Antriebsart den motorbetriebenen Modellflug. Innerhalb weniger Jahre ist der Elektroantrieb zur wichtigsten Antriebsart für das Modellflughobby aufgestiegen. Trotz aller Vorteile stellt hingegen das Laden der LiPos auf dem Flugfeld eine grosse Herausforderung dar.

Eine Lademöglichkeit auf dem Flugfeld hätte dementsprechend viele Vorteile:

• Mehr Flexibilität bezüglich Anzahl Flüge und Akkumanagement
• Weniger LiPos, welche mitgenommen werden müssen
• Die einzelnen LiPos werden intensiver gebraucht, was sich häufig positiv auf die Lebensdauer auswirkt.

Vor ca. 2 Jahren wurden die Stadtwerke Winterthur betreffend einen Kostenvoranschlag für einen Stromanschluss kontaktiert. Die Abklärungen erga-ben einen Betrag von rund CHF 170000.-. In Anbetracht dieses Preises wurde die Idee schnell verworfen. Ein Bericht im «Modellflugsport» von der MG Gossau ZH über das Laden mit 3C inspirierte einige Mitglieder erneut, sich des Themas der leeren Akkus auf dem Flugplatz anzunehmen. So kam es, wie es kommen musste. Im Frühling 2018 wurden die ersten Konzepte für Alternativen im Vorstand diskutiert. Konkret begannen die Arbeiten für den

Antrag im Oktober 2018. An der GV im Januar 2019 wurde dann das Projekt «Solarenergie» vorgestellt, welches mit klarer Mehrheit angenommen wurde.

• Projektbudget CHF 15000.-
• Realisation einer Photovoltaikanlage mit Akkumulatoren als Zwischenspeicher und Niederspannungsanschlüssen für Ladegeräte.
• Inbetriebnahme im Sommer 2019.

Somit ging es ab März Schlag auf Schlag. Das Projektteam bestand aus 6 Mitgliedern, welche fortan Tag und Nacht mit Herzblut an der Planung und Ausführung gearbeitet haben, um den knappen Termin-plan bis Sommer einhalten zu können. Während des Verlaufs gab es dann auch einige Herausforderungen zu lösen:

• Damit der Zeitplan eingehalten werden konnte, durfte die Installation keine Baubewilligung benötigen
• Ausrichtung des Dachs nach Ost und West mit Abschattung gegen günstigere Seite (Osten) durch Bäume
• Montage der Panels sowie Auslegung der Dachkonstruktion
• Akkuauswahl und -kapazität: Sehr gut geeignete zyklenfeste LiFePO4-Akkus sind sehr teuer, Blei-Gel-Akkus sind leistungsschwächer und zeigen relativ kurze Lebensdauern, LiPo sind kritischer bei der Handhabung mechanisch weniger robust als LiFePO4, dafür preiswerter. Laderegler und Batterieüberwachung sind typischerweise für Blei und LiFePO4 ausgelegt.
• Batterie-Management-System (BMS) mit Balancer
• Feuerschutz, Sicherheit bei der Handhabung der LiPos
• Zeitaufwand bei der Montage
• Ansprechende Datenvisualisierung aus Open-Source-Software

Als grösste Knacknuss stellte sich die Batteriefage heraus. Schliesslich haben wir uns im Projektteam entschieden, LiPo-Zellen mit eigens konstruiertem Balancer als Energiespeicher zu verwenden. Diese konnten nämlich vereinsintern günstig beschafft werden, da sie ursprünglich für ein Elektrofahrzeug vorgesehen waren. Nach intensiven Abklärungen kamen wir zum Schluss, dass die Risiken beherrschbar sind. Der Balancer wurde um den BMS-Chip BQ78PL116 konstruiert (adaptiertes Referenzdesign von Texas Instruments). Allerdings wurde die Auswahl an Laderegler und Batterieüberwachung dadurch wieder eingeschränkt, dass die meisten Systeme für Blei- oder LiFePO4-Akkus ausgelegt sind. Die Nominale Spannung von 3,7 V erfordert andere Kennlinien und Spannungsgrenzen. Die Produkte von Victron Solar der SMART-Linie konnten durch ihre individuelle Programmierungsoptionen hingegen perfekt auf unsere Anforderungen abgestimmt werden. Die Batterien werden in eigenen Batteriegehäusen zu 8 Zellen in einem Schwerlastgestell separat vom Schaltschrank installiert. Dies ermöglicht einen einfachen Zugriff bei allfälligen Wartungsarbeiten und schützt das Clubhaus vor den Folgen eines Durchgehens einer Zelle. Zudem werden die Batterien zwecks Schonung und Erhöhung der Lebensdauer zwi-schen 40 und 70% ihrer Kapazität (3,75 bis 3,9 V/Zelle) betrieben. Die benötigte Kapazität wurde durch Verdoppelung der Zellenanzahl zum Konzept erreicht. Wenn der «Saft» doch einmal ausgehen sollte und daher auch nicht geladen werden könnte, informiert die Vereinshomepage über den aktuellen Ladezustand der Akkus in Echtzeit. Das erlaubt vor Abfahrt zu Hause, sich über die Ladesituation vor Ort zu informieren.

Wir verwenden einen modernen MPPT-(Max Power Point-Tracking-)Laderegler zusammen mit einem Leistungsoptimierer, da diese Kombination die Leistung der Solarmodule optimal ausnutzt. So fallen zum Beispiel Temperatur- und Abschattungseinflüsse weniger ins Gewicht und die Solarmodule können an ihrem optimalen Betriebspunkt mit maximalem Wirkungsgrad betrieben werden. An der Aussenwand der Vereinshütte wurde eine neue und grosszügige Ablagefläche realisiert, um Platz für Ladegeräte und Akkus zu schaffen. Zusätzlich wurde ein abschliessbarer Anschlusskasten mit jeweils sechs Anschlussmöglichkeiten pro Spannung (12 V/24V) installiert. Die Montage der Solarpanels war auf den Samstag, den 29. Juni 2019, geplant. Besser hätte das Wetter nicht sein können. Strahlend blauer Himmel, Sonnenschein und heisse Temperatur. So trafen sich das Projektteam und einige Helfer um 8.00 Uhr auf dem Flugplatz. Schnell wurde das Material ausgelegt, Vorbereitungsarbeiten gemacht und schon bald ging es an die Montage der Solarpanels. Dank der guten Vorbereitung und den helfenden Händen konnten wir kurz nach Mittag auf die verrichteten Arbeiten schauen. Die nächsten Schritte waren dann in den kommenden Tagen das (professionelle) Verdrahten der verschiedenen Komponenten.

Nach Abschätzungen haben der Vorstand, das Projektteam sowie einige Mitglieder der MGSU über 1100 Stunden investiert und es sind Gesamtkosten für die technische Einrichtung von fast CHF 14500.– entstanden. Alles in allem haben wir eine Top-Lösung für unsere Situation erhalten und für unsere Bedürfnisse das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis. Die Anlage ist seit August in Betrieb und erfreut sich wachsender Nachfrage nach Ladestrom auf dem Modellflugplatz. Sie wird täglich benutzt und zeigt genügend Reserve für die Zukunft.
Am 8. September wurde dann (bei Regenwetter) die Ladestation mit dem «Tag des offenen Clubhauses» der Modellfluggruppe übergeben. Das schlechte Wetter hielt die Mitglieder jedoch nicht davon ab, bei Wurst und Bier dieses Ereignis zu feiern und die Anlage auch bei schlechtem Wetter ausgiebig zu testen. Die Ladestation hat sich seither bewährt und hatte bis jetzt immer genügend «Saft» für unsere ungeladenen Flugakkus. Ich bedanke mich im Namen von MG Sulzer für die grosszügige finanzielle Unterstützung der Dachverbände NOS, SMV und ZKS.