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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/oder Standheizung nutzen, kommen mit recht wenig Strom aus. Diesem Konzept gegenüber stehen Reisefahrzeuge mit Vollausstattung. Über Inverter betriebene Mikrowelle oder Klimageräte 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.

Landrover Defender: Mit etwas Basteln passt eine zweite Batterie in die Sitzkonsole.
2x110Ah Ca/Ca-Batterien mit automatischem Trennrelais und Zwangsverschltung bei eingeschlteter Seilwinde

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

Batterietrennschalter mit >250 A Schaltleistung 

Die wohl simpelste und günstigste 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 wenn der Trennschalter nicht an "prominenter Stelle" platziert wird, kann es gut sein, dass die Betätigung des Schalters vergessen und die Batterie nicht geladen wird.

Trennrelais

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.

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

Automatisches Trennrelais mit 120 A Schaltleistung und D+ Erkennung (erkennt selbständig, wenn die Lichtmaschine lädt)

Dieses Prinzip wird/wurde Jahrzehnte von den meisten Camperherstellern angewendet und funktioniert ansich einwandfrei!

Allerdings sollten beide Batterien bauartgleich und möglichst gleich gross- und alt sein. Werden unterschiedliche Batterien miteinender gekoppelt, kann dies dazu führen, dass eine Batterie nicht vollständig geladen wird. Das kann ihre Lebensdauer erheblich verkürzen!

Da moderne Wohnaufbauten mit immer mehr Elektrik und Elektronik ausgestattet werden, braucht es auch immer leistungsfähigere Aufbaubatterien. Die Starterbatterie muss deutlich weniger leisten können. Fast immer werden heute für Wohnaufbauten andere Batteriebauarten als für das Fahrzeug verwendet.

Deshalb gelten Trennrelais als von der Entwicklung überholt und sind heute nur noch in eher bescheiden ausgestatteten Fahrzeugen sinnvoll.

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.

Ladestromverteiler

Ladestromverteiler 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. 

Allerdings sollten auch bei Ladestromverteilern beide Batterien bauartgleich und möglichst gleich gross- und alt sein. Werden unterschiedliche Batterien miteinender gekoppelt, kann dies dazu führen, dass eine Batterie nicht vollständig geladen wird. Das kann ihre Lebensdauer erheblich verkürzen!

Ladewandler

Ladewandler sind Geräte, die die von der Lichtmaschine bzw. der Fahrzeugbatterie gelieferte Spannung optimieren. Es sind Batterie-zu-Batterie-Ladegeräte (B2B-Lader). Damit lässt sich eine Ladestromkurve und Ladespannung für fast jede Batterie-Bauart erzeugen, ohne dass in die Fahrzeugelektrik eingegriffen werden muss. Sie werden dazu zwischen Fahrzeug- und Aufbaubatterie geschaltet. Sie gleichen auch gleich einen Spannungsverlust bei langen Zuleitungen aus.

Richtig dimensioniert und eingesetzt sind Ladewandler hervorragend geeignet, eine leistungsfähige Bordstromversorgung zu verwirklichen!

Ladewandler mit 30A Ladeleistung für verschiedene (einstellbare) Batterie-BauartenDie Verschaltung ist simpel, auf die D+ Leitung kann bei den meisten Geräten verzichtet werden.

Fast alle Ladewandler erkennen selber, wenn die Lichtmaschine lädt.(D+ Erkennung) Es entfällt die oft aufwändige Suche nach der entsprechenden Leitung zum Motorsteuergerät, was die Installation erheblich vereinfacht.

Achtung: Ladewandler reizen die Leistung der Lichtmaschine voll aus! Der Strom den sich der Ladewandler "nimmt" fehlt zum Laden der Starterbatterie! Es macht keinen Sinn, wenn die Aufbaubatterie voll- dafür aber die Starterbatterie ständig unterladen ist. Man muss also einen Ladewandler wählen, der zu der Leistung der Lichtmaschine, der Bordbatterie und dem zu erwartenden Stromverbrauch passt !
  • Ein z.B. 90 A Ladewandler ist nur sinnvoll, wenn die Lichtmaschine netto auch diesen Strom für die Batterieladung übrig lässt. (Angaben des Fahrzeugherstellers beachten)
  • Nicht jede Batterie verträgt die durch Ladewandler erzeugte hohe Spannung! (Datenblatt der Batterie beachten)
  • Es ist unsinnig, eine z.B. 100 Ah Blei/Säure- Gel- oder AGM Batterie mit 90 A in etwas mehr als einer Stunde laden zu wollen. Die durch den hohen Ladestrom entstehenden Prozesse würde die Lebenserwartung der Batterie extrem verkürzen.
Moderne Fahrzeuge brauchen bei Betrieb viel Strom. Motor, ABS/ETC, Beleuchtung, Lüftung, Klimaanlage usw. sind grosse Verbraucher. Bei einem Fahrzeug mit 150 A Lichtmaschine, bleiben etwa 100 A für die restlichen Verbraucher übrig.  Z.B. für den Betrieb der Kompressorkühlbox, das Laden der Fahrzeugbatterie und eben das Laden der Bordbatterie.

Wenn der Ladewandler zu viel Strom zieht, bricht die Spannung des Bordnetzes ein. Er regelt dann zwar die Ladeleistung runter (Batterieschutz) regelt aber sofort wieder hoch wenn die Lima "nachliefert". Resultat ist dann ein ständiges hoch- und runterregeln.

Die idealen Kapazitäten bei Blei-Säure-Nassbatterie, ‐Gel oder ‐AGM‐Batterien sind:

Ladestrom der LichtmaschineLadestrom vom LadewandlerKapazität der Aufbaubatterie  ca.maximal genutzte Kapazität Fahrbetrieb bis wieder voll
 >80 Ah 30 A 120 Ah  80 Ah ca. 3 Std.
 >100 Ah 50 A 200 Ah 135 Ah ca. 3 Std.
 >120 Ah 70 A 280 Ah 190 Ah ca. 3 Std.
 >150 Ah 90 A 360 Ah 240 Ah ca. 3 Std.
  

Zweite Lichtmaschine
 

Für US-Fahrzeuge gibt es regelrechte Alternatoren-Bänke. Die Batteriekapazitäten die damit betrieben werden können sind gigantisch !

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 ca. 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...

Die Idee, bei leerer Batterie diese ausschliesslich mittels Benzin- oder Dieselgenerator zu laden ist alles andere als nachbarfreundlich.

Auf den meisten 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 fahren nicht sinnvoll.

Gegenargument: "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

 
Eine Erklärung der verschiedenen Batterietechnologien findet sich hier: Blei-Batterien

Standard bei Fahrzeugbatterien sind Blei-Säure-Nassbatterien. 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  kürzer, aber sie kosten auch nur einen Bruchteil dessen, was andere Batterien kosten.

Aus Nassbatterien 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 diese Batterien schwer. Ihre "Nutzleistung pro Kilo Gewicht" ist schlecht. Aber eben, sie sind Weltweit günstig zu kaufen!


Gerne werden als Aufbaubatterien Gel- oder AGM-Batterien verwendet. Die Hersteller dieser Batterien heben oft das Argument der langen Lebensdauer bzw. Zyklenfestikeit ihrer Produkte hervor und rechtfertigen damit den höheren Preis. Das stimmt auch, aber nur wenn die Batterien mit dem passenden Ladeverfahren geladen werden. Und genau da liegt die Krux! Die Starterbatterie ist in den meisten Fällen eine normale Nassbatterie. Der orginal Laderegler wird auf diesen Batterietyp ausgelegt, und dessen Ladespannung passt eben nicht zu jeder Gel- oder AGM-BatterieWerden Gel-oder AGM-Batterien mit Ladespannungen für Nassbatterien geladen, kann sich die Lebenserwartung der ersteren deutlich verringern.

 
Relativ neu, die LiFePO-Akkus. Diese Technik verspricht endlich eine Lösung des allgegenwärtigen Batterieproblems bei Reisefahrzeugen. Leider sind diese Batterien noch nicht überall und zu vernünftigen Preisen als plug-and-play Version erhältlich. Aber es zeichnet sich ab, dass es dereinst DIE Batterietechnik werden wird und so auch die Preise auf ein normales Mass purzeln werden! Weitere Infos HIER 

  

Spezialgeräte

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 vorgebeugt, bzw. eine vorhandene Abgebaut werden. Die Meinungen zu ihrer Wirksamkeit sind sehr kontrovers. Welche Auswirkung die Spannungsstösse auf die Bordelektronik und angeschlossene Geräte haben ist fragwürdig. Sie können nur schon 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.

Simpel und günstig: Eine zur Fahrzeugbatterie baugleiche Batterie wird mit einem Trennrelais oder Ladestromverteiler verschaltet. Ein bescheidener Verbraucher kann mit einer 100 Ah Blei-Säure-Nassbatterie gut etwa 3 Tage stehen. Möchte man länger stehen, kann man das Fahrzeug im erhöhten Standgas die Batterie laden lassen. Tauscht man die beiden Batterien  regelmässig untereinander, erhöht dies ihre Lebenserwartung deutlich. Nassbatterien sind "Standard" bei fast allen Motorfahrzeugen und man kreigt sie Weltweit günstig zu kaufen! Aber sie eignen sich nur bedingt für den Betrieb mit Solarzellen!


Leistungsfähig und Flexibel: Eine Gel- oder AGM-Batterie wird über einen passenden Ladewandler verschaltet. Diese Batterien bieten, korrekt geladen, eine deutlich höhere Lebenserwartung als Blei-Säure-Nassbatterien, sind aber auch merklich teurer. Es lässt sich, da über einen Ladewandler geladen, auch einen Aufbaubatterie mit grösserer Kapazität als die Starterbatterie betreiben. So lässt sich die Standzeit erhöhen. Sollte die Gel- oder AGM-Batterie unterwegs den Geist aufgeben, lässt sie sich durch jede andere Batterie ersetzen. Lediglich der Batterietyp muss am Ladewandler eingestellt werden! Gel- oder AGM-Batterien sind gut für den Betrieb mit Solarzellen geeignet.


Hi End und leistungsstark: Die Kapazität von LiFePO-Akku's kann gut bis zu 80% genutzt werden. Dazu sind sie nur etwa halb so schwer wie die Blei/Säure-Batterien. Ihre "Nutzleistung pro Kilo Gewicht" ist somit fast 4x besser als bei Blei/Säure-Batterien und ihre Lebensdauer gross. Normalerweise ist es eine einmalige Investition, sie hält etwa gleich lange wie das Reisefahrzeug. Leider sind sie noch recht teuer und man braucht noch etwas Pioniergeist. Dafür kann man sich 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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