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Stromversorgung

Technisches zu Elektrik und Elektronik, sowie technisches zur Fahrzeugelektrik sind bei Fahrzeugelektrik zu finden.

Bordstromversorgung

Kaum ein Thema wird in Reisemobil-Foren heftiger und kontroverser diskutiert wie die Bordstromversorgung. Nicht zu unrecht, können Bedarf und Wunsch nach Strom bei verschiedenen Reisenden sehr weit auseinander klaffen!

Minimalisten, die nur Wasserpumpe, Kühlschrank und Standheizung nutzen, kommen mit recht wenig Strom aus. Diesem Konzept gegenüber stehen Reisefahrzeuge mit Vollausstattung. Über Inverter betriebene Mikrowelle, grosse Kühlschränke,  Elektroboiler, Satschüssel und Fernseher usw. benötigen ein deutliches Mehr an Strom.

Bei Reisefahrzeugen muss die benötigte Energie erst erzeugt und in ausreichender Menge bevorratet werden. Hier sollen die technischen Aspekte der verschiedenen Komponenten und Systeme erörtert werden.


Zweite Batterie

Grundsätzlich ist es möglich, die Elektrik im Wohnteil eines Reisemobil nur über die Fahrzeugbatterie zu betreiben. Dies erfordert aber einiges an Disziplin und klappt nur bei spartanischer Elektrik-Ausstattung. Kühlbox, Heizung, Wasserpumpe, Unterhaltungselektronik usw. verbrauchen ordentlich Strom, und wenn man sich verschätzt, ist der Motor nicht mehr zu starten.

Eine sehr einfache Möglichkeit, die Standzeit zu erhöhen ist, eine baugleiche Batterie parallel zur Fahrzeugbatterie zu schalten. Bei Leicht-LKW  Wie BREMACH - IVECO - SCAM werden ab Werk meist 100 Ah Blei/Säure-Batterien verbaut, und mit zwei solchen Batterien ist die Stromversorgung über eine längere Zeit gewährleistet, ohne dass zu wenig Strom für den Motorstart da ist. Die Vorteile sind eine einfache Installation, und es entstehen keine Ausgleichsströme zwischen den Batterien. Aber es ist natürlich immer noch möglich, beide Batterien zu entladen.
 
Auf der sicheren Seite ist man mit getrennten Batterien für das Fahrzeug und für den Wohnaufbau. Aber, wie werden diese Zwei Batterien geladen, wie sorgt man dafür, dass nicht Beide entladen werden.


Manueller Batterietrennschalter

Die wohl einfachste, günstigste und störungsfreie installation ist, zwischen die Verbraucher und die Starterbatterie einen manuellen Batterietrennschalter zu verbauen. Während der Fahrt werden die Batterien zusammengeschaltet, im Stand getrennt. Leider ist der Mensch vergesslich, und so kann es gut sein, dass die Betätigung des Schalters vergessen wird.

Trennrelais


Deutlich sicherer ist es, die beiden Batterien mittels eines Trennrelais zu verbinden. Dadurch sind die beiden Batterien im Stand getrennt. Sobald der Motor läuft, bzw. beim automatischen Trennrelais der Alternator genügend Strom liefert, um die Batterien zu laden, werden sie verbunden. Dabei können kurzzeitig nicht unerhebliche Ausgleichströme zwischen den Batterien fliessen, Kabelquerschnitte und Leistung des Relais müssen also entsprechend gross sein. Dieses Prinzip wird seit Jahrzehnten von den meisten Camperherstellern angewendet und funktioniert eigentlich einwandfrei.

Moderne automatische Trennrelais haben eine Einschalt- und Ausschaltverzögerung. Sie verbinden bzw. trennen  die beiden Batterien erst nach ca. 30 Sekunden.

Trenn MOSFET


Das selbe wie ein automatisches Trennrelais, aber ohne dessen Nachteile sind die Trenn MOSFET. Sie sind ein vollwertiger moderner Ersatz für die Trennrelais.

Trenndioden


Das Verschalten der Batterien über Trenndioden ist nicht zu empfehlen, weil es über die Diode, je nach bezogener Leistung zu einem Spannungsabfall von 0.2 bis 1.8 Volt kommt (wobei Strom in Wärme umgesetzt wird). Dadurch kann es zu einer ständigen Unterversorgung der Batterie kommen – sie ist nie voll geladen. Dies verringert nicht nur die Standzeit, es verkürzt auch die Lebenserwartung der Batterie.

Je nach Verschaltung der Trenndiode und Bauart der Lichtmaschine (fremderregt) sind Trenndioden unbrauchbar!

Elektronische Ladestromverteiler


Ladestromverteiler sind nichts weiter, als eine besondere Bauform von Trenndioden, bestehend aus Power-MOSFET-Transistoren. Diese Transistoren werden von einer Elektronik angesteuert und besitzen einen geringeren Widerstand als herkömmliche Trenndioden. Sie besitzen einen "ohmschen" Durchlasswiderstand von nur 0,02 bis max. 0,1Ohm. Das bedeutet, bei 10A Stromstärke fallen nur 0,2V ab. Das ist zwar nicht viel, darf aber dennoch nicht darüber hinwegtäuschen, DASS ein Spannungsabfall vorhanden ist.


Zweite Lichtmaschine
 

Für Reisefahrzeuge bzw. Reisende mit grossem Stromverbrauch, ist die optimale Einrichtung um Versorgerbatterie und Fahrzeugbatterie zu trennen, der Einbau eines zweiten Alternators. Dies ist allerdings nur mit einigem Aufwand und Kosten zu bewerkstelligen.
 
Allrad Christ bietet für den BREMACH T-Rex und IVECO Daily 4x4 eine Lösung an, mit Maximal 2 x 180 Ah Alternatoren! Damit wäre theoretisch eine Aufbaubatteriekapazität von >1000 Ah zu versorgen !!!
 

Energierzeugung ohne Fahrzeugmotor


Windgeneratoren

In bestimmten Situationen können Windgeneratoren nützlich sein. Hier ein Beitrag von BAlb aus dem Viermalvier-Forum. Seine ausgesprochen interessante Webseite ist ein Besuch wert.

Lärm und Effizienz können Problempunkte sein:

Zitat von Balb: Die Windgeräusche des Propellers hörst Du selbst bei offener Dachluke kaum. In der Tat ist es das Laufgeräusch des Generators/"Dynamos" selber, das am Meisten nervt, das ist ein Ton zwischen 200 und 1000Hz, abhängig von der Drehzahl, der sich tatsächlich auf den Koffer überträgt und dann aus allen Richtungen (also nicht ortbar) auf die Insassen "einwirkt" ...

Abhilfe: ich lass das Teil meist laufen, wenn ich unterwegs oder draußen zugange bin

Ertrag: Ich habe für mich den Begriff "Windqualität" geprägt:
  • Windstärke (ist klar)
  • Konstanz der Windstärke (Wechselnd starke, böige Winde bringen deutliche Ertragseinbrüche)
  • Konstanz der Windrichtung (jeder Richtungswechsel und damit einhergehendes Nachführen des Windrades bringt deutliche Drehzahleinbrüche)
 
(für die letzten beiden Punkte ist die "Tonübertragung" schon hilfreich zur Einschätzung  ).
 
Fazit für mich: OK als Zusatz-Stromerzeugung an Küsten (Frühjahr in der Normandie mit wechselhaftem Wetter: Schlechtwetterfronten gehen meist mit Wind einher), Gebirgspässe, oder z. B. Winter in der Camargue oder allg. Provence, wenn Mistral bläst. Alles in allem sehr spezielle Anwendungen, manchmal aber "das entscheidende Plus", das ein "energetisches Überleben" möglich macht.
 
Klar wäre ein Moppel billiger, aber z. B. in den Schweizer Alpen hab ich schon erlebt, wie Wohnmobilisten deswegen angegangen wurden von Passanten, während bei mir die "mit aufgesperrtem Maul" drumrumgestanden sind ... und dann eine Unterhaltung über Ertrag, Verwendung, Erfahrungen etc. dieser "regenerativen Energie" begonnen - sowas ist eben heutzutage "positiv besetzt".


Solarzellen

Die Verbraucherbatterie ausschliesslich über Solarzellen zu laden ist in unseren Breiten nur schwer machbar.  Sie können aber eine Ergänzung sein um die Standzeiten zu vergrössern. Mehr dazu unten, oder bei Solaranlagen

 
Benzin- oder Dieselgeneratoren

Nach längerem "Knattern und Stinken" sucht selbst der toleranteste Nachbar das weite...
 
Genauso ist die Idee, bei leerer Batterie diese ausschliesslich mittels Benzin- oder Dieselgenerator zu laden alles andere als nachbarfreundlich.

Auf Campingplätzen ist der Betrieb von Stromerzeugern mit Verbrennungsmotor verboten.


230 Volt Ladegeräte

Das Laden der Versorgerbatterie ausschliesslich über 230 Volt Ladegeräte ist bei Reisenden, die nicht von Campingplatz zu Campingplatz ziehen, nicht sinnvoll.

Ausname: "Bulli" betreibt über einen mit D+ Detektor aktivierten 12Volt-zu-230 Volt Spannungswandler ein Ladegerät für seine Spezialbatterie. So unsinnig wie es auf den ersten Blick scheint ist dies nicht, mit dieser "Bullimethode" hat man ja auch gleich das Ladegerät für den Aufenthalt auf dem Camping und kann bei der Fahrt allfällige 230 Volt Ladegeräte (z.B. Fotoapparat) bedienen.


Andere Geräte

Brennstoffzellen als Stromversorgung sind etwas für den "gutbetuchten" Technikfreak.

Gasgeneratoren sind teuer, schwer, gross, wartungsintensiv und brauchen im Verhältnis zur erzeugten Leistung viel Gas (etwa 0.27 Kg für 20 Ah). Sie können aber, bei Fahrzeugen die über genügend Gaskapazität verfügen und lange autonom stehen sollen, sinnvoll sein. Einziges bekanntes Produkt für WoMo's: Telair ECOenerGy
 
 

Versorgerbatterie/en

 
Technisches zum Thema Batterien findet sich hier: Die Batterie

Standard bei Fahrzeugbatterien sind Blei/Säurebatterien. Sie gibt es weltweit günstig in jedem Auto- Lkw- Landmaschinenshop, Baumarkt oder Supermarkt zu kaufen. Dies ist auch gleich das wichtigste Argument diese Art Batterien auch als Aufbaubatterie zu nutzen. Sie kann unterwegs problemlos ersetzt werden. Zwar ist ihre Lebenserwartung bei einer Nutzung als Aufbaubatterie etwas kürzer, aber sie kosten auch nur einen Bruchteil dessen, was andere Batterien kosten.

Gerne werden als Aufbaubatterien Blei/Gel-Batterien verwendet. Die Hersteller dieser Batterien heben oft das Argument der langen Lebensdauer bzw. Zyklenfestikeit ihrer Produkte hervor und rechtfertigen damit deren horrende Preise. Das stimmt auch, aber nur wenn die Batterien mit dem passenden Ladeverfahren geladen werden. Aber genau da liegt die Krux! Die Starterbatterie ist in den meisten Fällen eine normale Blei/Säure-Batterie. Der orginal Laderegler wird auf diesen Batterietyp ausgelegt, und dessen Ladespannung passt eben nicht zu jeder Blei/Gel-BatterieWerden Blei/Gel-Batterien mit Ladespannungen für Blei/Säure-Batterien geladen, kann sich die Lebenserwartung der ersteren deutlich verringern.
 
Ganz neu, die LiFePO-Akkus. Diese Technik verspricht endlich eine Lösung des allgegenwärtigen Batterieproblems bei Reisefahrzeugen. Leider sind diese "Wunderbatterien" noch nicht ohne weiteres und zu vernünftigen Preisen erhältlich. Aber es bleibt zu hoffen, dass es dereinst DIE Batterietechnik werden wird und so auch die Preise auf ein normales Mass purzeln werden! Weitere Infos HIER 

  

Spezialgeräte

Ladebooster

Ladebooster, Powerbooster, Power-Service, Power-Switch oder Spannungslifter sind Geräte, die die von der Lichtmaschine bzw. der Fahrzeugbatterie gelieferte Spannung hochtransformieren. Man nennt sie Batterie-zu-Batterie-Ladegeräte. Damit lässt sich eine Ladestromkurve und Ladespannung für Spezialbatterien erzeugen, ohne dass dabei in die Fahrzeugelektrik eingegriffen  werden muss. Sie werden dazu zwischen Fahrzeug- und Aufbaubatterie geschaltetet. Der Vorteil bei dieser externen Technik ist, ist der Ladebooster defekt, kann er einfach überbrückt oder entfernt werden und die Aufbaubatterie wird dann mit der Fahrzeugbatterie zusammen geladen (Parallelschaltung, s.o.) Ladebooster sind, vereinfacht, das selbe System wie oben bei der "Bullimethode" beschrieben.

Es gibt Ladebooster die selber Erkennen, wenn die Lichtmaschine lädt.(D+ Erkennung) Dort entfällt die oft aufwändige Suche nach der entsprechenden Leitung zum Motorsteuergerät, was die Installation erheblich vereinfacht.

Schaltschema einer mit Batterie-zu Batterie-Lader (Ladebooster) ausgerüsteten Stromversorgung 

Anmerkung: Ladebooster sind toll, aber man sollte ihre Möglichkeiten richtig einschätzen. Leider sorgt die Werbung dafür, dass oft viel zu grosse Erwartungen in diese Bauteile gesetzt werden. Begeisterte Berichte von Campern (ob echt oder gefaked) tun ihr übriges!
  • "Nach kurzer Fahrstrecke eine volle Batterie" z.B. klappt nur, wenn die Batterie schon vorher "so gut wie voll" war.
  • Eine halbleere 100 Ah Batterie braucht auch mit einem 25 A Ladebooster mindestens 2 Stunden um wieder voll geladen zu sein.
  • Powerboosterchen mit 10 A Ladestrom sind für Camper praktisch nutzlos, auch wenn sie bunt beworben werden.
  • Ein 50 A Powerbooster sollte diesen Strom nur liefern, wenn die Lichtmaschine netto auch diesen Strom für die Batterieladung übrig lässt. (und nicht von der Fahrzeugbatterie zieht)
  • Nicht jede Batterie verträgt hohe Ladespannungen und die daraus resultierenden hohen Ladeströme, sie quittiert eine solche Misshandlung mit ihrem baldigen ableben.
Und letztlich: Normalerweise ist die Aufbaubatterie über ein Trennrelais oder TrennMOSFET parallel zur Starterbatterie geschaltet. Bei laufendem Motor bekommt dann diejenige Batterie den grössten Ladestrom, die am leersten ist, also den kleinsten Innenwiederstand hat. Die üblichen Lichtmaschinenregler sorgen nur für eine konstante Spannung von 14.x Volt. Eine Bleibatterie "nimmt" sich umso mehr Strom, je leerer sie ist.

Die Alternatoren bei den IVECO F1C haben eine maximale Ladespannung von etwa 14.6 Volt. Nur für Batterien die eine höhere Ladespannung benötigen ist also eine Zusatzelektronik nötig.
  

Batteriewächter, Tiefentladeschutz


Ein Batteriewächter trennt automatisch die Stromversorgung des Wohnaufbaus von der Aufbaubatterie, sobald deren Spannung unter 10.5 Volt absinkt. Damit wird verhindert, dass die Batterie tiefentladen und geschädigt wird. Viele Geräte, z.B. Kompressorkühlboxen, haben solche Batteriewächter bereits eingebaut.

Batterie-trainer, Batterie-refresher


Ein Batterie-trainer aktiviert sich, sobald die Batterie nicht geladen wird. Batterie-refresher arbeiten wenn sie geladen wird. Durch kurze Spannungsstösse soll einer Sulfatierung vorgebeut, bzw. eine vorhandene Abgebaut werden. Die Meinungen zu ihrer Wirksamkeit sind sehr kontrovers, sie können deshalb nicht empfohlen werden!
 

StandBy-Charger


Ist das Reisefahrzeug an eine Landstromversorgung angeschlossen wird über die Aufbauelektrik lediglich die Aufbaubatterie geladen. Bei langen Standzeiten (Dauercamping oder Winterruhe) wird über einen StandBy-Charger die Fahrzeugbatterie von der Aufbaubatterie (also Landstrom- oder Solarzellenversorgung) her geladen.

Solarzellen

Bild aus dem VMV-Forum

An einem schönen Stellplatz auch einmal mehrere Tage stehen bleiben und dabei Kühlbox, Stereo, Laptop, Batterielader usw.  nutzen? Da ist eine Solaranlage zur Energieversorgung doch ideal!
 
Nun ist aber je nach Wettersituation, Reiseland und Reisezeit die Energieausbeute einer Solaranlage sehr unterschiedlich. Durch eine Solaranlage mit 100 Wp Modulleistung werden der Batterie je nach Wetter, Breitengrad und Jahreszeit zwischen 25 und 350 Wh (rund 2 - 30 Ah) pro Tag zugeführt.
 
Während sich unter günstigen Einstrahlungsbedingungen die Standzeit also deutlich verlängert, bleibt der Nutzen bei Schlechtwetter oder teilweiser Abschattung der Solarzellen recht begrenzt.
  
Die Leistung von Solarpanels wird in Wp (Watt peak) angegeben und ist die unter Laborbedingungen erzielbare maximale Leistung unter
vorgegebenen Bedingungen.
 
Damit Solaranlagen ihre volle Leistung bringen können braucht es:
  • Sonnenschein bei klarem Himmel
  • senkrechte Einstrahlung auf das Panel
  • nicht zu hohe Temperaturen auf dem Panel
Weitere umfassende Infos zu Solaranlagen hier: KLICK

Fazit, ein Versuch

Viel mehr als bei anderen Themen ist beim Thema Batterien und Wohnaufbau-Stromversorgung ein abschliessendes Fazit schwierig. Zu sehr ist der Faktor Mensch und seine "Bedürfnisse" oder besser Vorlieben mit bestimmend. Trotz dem, hier ein Versuch aus technischer Sicht.

Bei den Batterien für die Stromversorgung des Aufbaus gibt es (aus technischer Sicht) nur zwei wirklich sinnvolle Lösungen:

Entweder Simpel und günstig oder aber Hi End und leistungsstark


Simpel und günstig: Eine zur Fahrzeugbatterie baugleiche Blei/Säure-Batterie wird mit einem Trennrelais oder MOSFET verschaltet. Keinerlei weitere Elektrik oder Elektronik dazu, auch keine Solarzellen! Ein "bescheidener Verbraucher"  kann mit einer 100 Ah Blei/Säure-Batterie, gut etwa 4 Tage stehen. Möchte man länger stehen, kann man das Fahrzeug im erhöhten Standgas die Batterie laden lassen.

Aus Blei/Säure Batterien sollten nur in Ausnahmefällen bis 75% ihrer Kapazität bezogen werden, möchte man sie länger nutzen, sollte nicht mehr als 50% der Kapazität genutzt werden. Also bei einer 100 Ah-Batterie etwa 50 Ah. Dazu sind Blei/Säure-Batterien schwer. Ihre "Nutzleistung pro Kilo Gewicht" ist schlecht. Ihre Nutzungsdauer wird wohl kaum länger als 4 Jahre sein. Dafür kriegt man sie Weltweit günstig zu kaufen!


Hi End und leistungsstark: Die Kapazität von LiFePO-Akku's kann fast zu 100% genutzt werden. Dazu sind sie nur etwa halb so schwer wie die Blei/Säure-Batterien. Ihre "Nutzleistung pro Kilo Gewicht" ist somit etwa 4x besser als bei Blei/Säure-Batterien und ihre Lebensdauer gross. Wenn man nicht's verbockt, ist es eine einmalige Investition, sie hält länger als das Reisefahrzeug! Leider sind sie noch recht teuer und man braucht noch viel Pioniergeist um sich auf diese Technik ein zu lassen. Dafür kann man sich z.B. Solarzellen sparen.

Mit einem 100 Ah LiFePO-Akku könnte obige Stehzeit glatt verdoppelt werden! Es ist kaum anzunehmen, dass wer ausserhalb eines Campingplatzes länger als eine Woche am selben Ort stehen würde, ohne zwischendurch ins nächste Dorf zu fahren für z.B. Versorgung mit Frischprodukten und Entsorgung von Abfällen. Dadurch wird die Batterie gleichzeitig geladen und Solarzellen kann man sich sparen. Dies macht sich in der Kostenrechnung und beim Gewicht deutlich bemerkbar!
 
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