Elektrische Netze in einem Wohnwagen

HINWEIS:

Der 230V Anschluss

Im Regelfall wird der Wohnwagen auf dem Campingplatz über eine Versorgungssäule und einer Verlängerungsleitung mit dem 230V Netz verbunden. Für diese Verbindung muss ein eine schwere Gummischlauchleitung z.B. des Types H07RN-F oder eine entsprechend zertifizierte Leitung verwendet werden. Die 3 Leitungen (Phase, Neutralleiter und Schutzleiter) müssen einen einzelnen Querschnitt von 2,5qmm haben und das gesamte Kabel darf nicht länger als 25m lang sein. Der Anschluss muss möglichst direkt über einen CEE Stecker am Abnahmepunkt des Campingplatzes und entsprechender Kupplung am Wohnwagen erfolgen. Eine Verlängerung oder eine Achnluss von einer Kabeltrommel darf auch nur über eine CEE Steckverbindung erfolgen.

Die Verwendung von Adaptern von  Schukostecker auf CEE Kupplung ist zwar auf machen Campingplätzen notwendig, da immer noch nicht alle Plätze auf die CEE Stecker umgestellt haben. Mit einer solchen Verbindung darf aber kein Anchluss von einer Kabeltrommel zum Wohnwagen erfolgen.

Was steckt dahinter?

Die CEE Steckverbindung ist mechanisch fest und verriegelt. Weiterhin ist diese Verbindung geschützt vor Wassereintritt. Der aber entscheidende Vorteil, die Verbindung ist Verpolungssicher. Bei einem Schukostecker/Kupplung können die beiden Leiter L1 (Phase) und N ( Neutralleiter) vertauscht werden. Für die Funktionen spielt dies in der Regel keine Rolle. Allerdings könnte beim Auslösen eines Leitungsschutzschalters so der Nneutralleiter abgeschaltet werden und nicht die Spannungsführende Phase L. Der Wohnwagen ist somit nicht spannungsfrei, den gegen Erde besteht immer noch ein Potential von 230V!

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Aufbau eines 230V Netzes und die Schutzorgane

Das 230V Netz in einem Wohnwagen ist ein TN Netz. Dieses wird bereits durch den Campingplatz bereitgestellt. Die Bezeichnung bedeutet, dass der Nullleiter (N) und der Schutzleiter (PE) bereits getrennt geführt werden. Somit können in einem Wohnwagen selektiv Schutzmaßnahmen mit Leitungsschutzschaltern und Personenschutzschalter (FI) getroffen werden.

Messungen von Spannungen in einem TN - S Netz

L1 zu N  = 230V ; L1 zu PE = 230V ; N  zu PE = 0V 

Leitungsschutzschalter

Anders als in der Installation zu Hause, wo immer nur der Aussenleiter L abgesichert wird, werden in einem Caravan immer beide Pfade durch einen Leitungsschutzschalter gesichert. Die beiden Schutzschalter werden durch einen Steg miteinander verbunden, sodass immer beide Schalter auslösen - dieses minimiert auch die gefahr bei einer Verpolung bi Verwendung eines Schukosteckers!, da hier ja eine Verpolung stattfinden kann.

FI Schutzschalter oder RCD

Jeder "neue" Caravan muss einen RCD Schalter installiert haben. Dieser Schalter ist auch als FI Schutzschalter bekannt und ist ein Personenschutzschalter. Er löst aus, sobald ein Fehlerstrom > max. 30mA über den PE / Schutzerder, oder durch den Körper gegen Erde abfließt.

Vorsicht bei der Verwendung von Wechselrichtern oder Powerstations, hier lösen FI Schutzschalter oftmals nicht aus, da keine Erdung besteht. Siehe hierzu Hinweis unter Wechselrichter.

Zulässige Leitungstypen

Sollen in dem Wohnwagen 230V Verdrahtungen oder weitere Steckdosen nachgerüstet werden oder ein weiteres Gerät angeschlossen werden, so muss hier eine mehr - oder feindrähtige Leitung mit flammenwiedriger Ummantelung verwendet werden. Der Querschnitt soll 1,5qmm nicht unterschreiten. Die Verwendung von NYM-Leitung und ähnlichen Typen ist nicht zulässig. Bei nachsetzen von Steckdosen oder Schaltern ist darauf zu achten, dass ein Berührungsschutz von hinten besteht. Hierzu gibt es entsprechende Kappen zu jeder Installationsserie im Fachhandel zu kaufen.

Nutzung von Steckdosen im Vorzelt

Im Vorzelt sollte eine 230V Stromversorgung immer nur über eine Steckdose, die hinter den Schutzorganen im Wohnwagen angeschlossen ist, hergestellt werden. Am Besten geeignet sind hierfür die Vorzeltsteckdosen, die direkt am Wohnwagen montiert werden.

Auf gar keinen Fall sollte man von einer Kabeltrommel einfach eine Mehrfachsteckdose ins Vorzelt legen, es sei, es wird eine v Leitung mit integrierten FI Schutzschalter und einem Sicherungsautomaten verwendet.

Auch sollte man im Vorzelt auf Steckdosenleisten mit entsprechenden Schutzgrad (IP44) achten. In Zelten ist es oftmals feucht und manchmal stehen diese auch unter Wasser!

Achten auf die Leistung...

Die Anschlussleistungen der Campingplätze variiert sehr stark. Absicherungen von 3A und 6A sind ebenso häufiger zu finden als Absicherungen von 10A oder gar 16A.

​Was bedeuten diese Angaben:

Geht man von einer stabilen Anschlussspannung von 230V aus könnten hier folgende Leistungen erwartet werden:

Nun ist es aber leider nicht so, dass diese 230V auch noch an den Verbrauchern anliegen. Grund sind die Leitungslängen. Aber auch nicht jede Versorgungssäule des Campingplatzes liefert konstante 230V. Diese Spannung kann wiederum sehr stark schwanken und steht wiederum im Zusammenhang mit dem, was unter Anderem der Nachbar gerade so an elektrischen Geräten betriebt.

Selbst bei einem 10A Anschluss kann es sein, dass nur noch ca. 210V Netzspannung zur Verfügung stehen, wenn man entsprechend viel Leistung benötigt.

Beispiel:

Eine Zusatzheizung hat eine Leistungsaufnahme von 2kW.

Dies würde bei Nennspannung von 230V einen Strom von 8,5A bedeuten.

Auf einer Anschlussleitung mit einer Länge von 25m und einem Aderquerschnitt von 2,5qmm käme es zu folgenden Spannungsabfall:

[R_Leitung = (0,017Ωmm²/m x 50m) / 2,5qmm] 

R_Leitung = 0,34Ω

​Bei einem Strom von 8,5A fällt auf der Zuleitung bereits eine Spannung von:

U_Verlust = 0,34Ω, x 8,5A 

U_Verlust = 2,89V

​Wäre die eingespeiste Spannung 230V an derAbnahmestelle, stünden nur noch 

U_{Eingang_Caravan}     = 230V - 2,89V 

​U_{Eingang_Caravan} = 227V zur Verfügung.

Jetzt muss man aber davon ausgehen, dass auch die Spannung am Abnahmepunkt nicht mehr 230V betragen werden. Denn hier wird auch das Anschlussverhalten der weiteren Camper einen Einfluss auf die Spannung haben.

Sonderfall 230V Netz mit einem Wechselrichter oder einer Powerstation

Wechselrichter und Powerstations stellen einen Sonderfall dar. Diese Geräte stellen vielmals nur ein isoliertes IT Netz zur Verfügung, es gibt also keine Verbindung zu einem Betriebserder! Die beiden Stromführenden Kontakte, zwischen den die Wechselspannung von 230V herrscht, sind isoliert zum restlichen Umfeld und werden als A1 und A2 bezeichnet.

Diese Spannungen wurde man messen:

A1 zu A2 = 230V

A1 zu PE = 0V, da nicht vorhanden

A2 zu PE = 0V, da nicht vorhanden.

Da es keinerlei Erdungen gibt, wird an einem solchem Gerät auch kein FI Schutzschalter auslösen.

Die Gefahr besteht darin, dass bei einem Betrieb von 2 Steckdosen / Geräten es auch zu 2 Fehlern kommen und es zu eine Berührung zwischen die beiden Kontakte A1 und A2 kommen kann. 

Durch die Isolierung wäre das Berühren nur eines Außenleiters vollkommen ungefährlich.

Dies ist auch der Grund, warum an diesen Wechselrichtern keine Mehrfachsteckdose betrieben werden darf. Auch das Anschließen an den Wohnwagen über den CEE Secker oder das Einschleifen in das 230V Wohnwagennetz über eine Vorrangschaltung wäre gefährlich.

Funktionsweise des Wechselrichters:

Dies ist nur eine, aber häufig genutzte Schaltung um einen Wechselrichter zu realisieren. Diese Schaltung hat das IT Netz. Es besteht kein Kontakt zu einem Erder und ein FI Schutzschalter würde nicht auslösen!

Wechselrichter mit TN-C Netz

Nullung an Wechselrichtern, diese kann oftmals  nachgesteckt werden. Hierzu wird ein Außenleiter mit dem Gehäuse und der PE - Klemme der Steckdose verbunden. Die Wechselrichter müssen dann noch an das Chassis des Wohnwagens geerdet werden. So entsteht ein Netz mit "NULLUNG" TN-C Netz.

Bessere Wechselrichter bieten genau diese "Nullung". Beim Kauf sollte man also darauf achten, dass diese bereits vorhanden ist.

Zu Messen ist sind dann folgende Spannungen:

A1 (L1) zu A2 (N) = 230V

A1 (L1) zu PE =       230V

A2 (n) zu PE =            0V

Wechselrichter mit FI

Hat der Wechselrichter eine Nullung, so kann, abhängig von der Spannungsform, auch ein FI oder RCD verwendet werden. Innerhalb dieses Netzes (Wohnwagen) löst dieser dann wie gewohnt aus.Vorsicht ist jedoch außerhalb des Wohnwagens geboten, wenn der Wechselrichter über eine Vorrangschaltung in das Wohnwagennetz einspeist und die Außensteckdose in Verbindung mit einer Mehrfachsteckdose verwendet wird.

Form der Ausgangsspannung

Wechselrichter können je nach Preis, eine Rechteck- oder Sinuswelle ausgeben.

Grundsätzlich sollte man sich für einen Wechselrichter mit reiner Sinuswelle entscheiden. Nur solch ein Wechselrichter ist in der Lage induktive Lasten und elektronische Geräte sicher betreiben. Ein FI Schutzschalter funktioniert nur an einem Sinuswechselrichter störungsfrei.

Absicherung

Einen separaten Leitungschutzschalter wie auch einen FI-Schutzschalter sollte installieren werden. Ob man eine Einspeisung über eine Vorrangschaltung benötigt, kommt auf den Nutzen an. 

Powerstation

Eine Powerstation ist im ALLINONE Gerät, was einen Akku, Ladegerät für die Ladung über ein 230V Netz, dem 12V Netz aus dem Auto und einen Solarregler besitzt. 

Weiterhin beinhaltet Spannungsversorgungen für USB Anschlüsse, 12V und einen Wechselrichter für 230V.

Während der Betrieb aller 12Vund USB Steckdosen nahezu ungefährlich ist, stellt auch der Wechselrichter hier wieder die größte Gefahr dar. 

Warum?

Wie schon beschrieben, stellt der Wechselrichter auch in einer Powerstation nur ein potenzielafreies IT Netz zur Verfügung.

Wir an einem Ausgang nur ein Gerät betrieben, ist alles sicher, sobald aber mehrer 230V Verbraucher, sei es durch eine Einspeisung in einen Wohnwagen, oder durch Anschluss an den meist 4 vorhandenen Steckdosen an der Powerstation Geräte angeschlossen werden. kann es gefährlich weren.

Was kann man machen?

Will man die Powerstation dafür nutzen, um diese  sicher an einen Wohnwagen anzuschließen, muss das IT Netz mit Hilfe einer Brücke zwischen dem ein Außenleiter und dem PE hergestellt werden.

Hierfür sollte man einen Einspeiseadapter bauen, der in der CEE Kupplung (Anschluss am Wohnwagen) eine Brücke zwischen N und PE herstellt. Somit ist sichergestellt, dass immer eine Nullung zwischen N und PE im Wohnwagen vorhanden und man so ein definiertes TN Netz erhält. Schließt man nun den Wohnwagen an die Powerstation an, so besteht ein geerdetes Netz über das Chassis des Wohnwagens und man ist innerhalb des Caravans über den FI geschützt.

Die weiteren  Steckdosen an der Powerstation dürfen nun auf keinen Fall weiter verwendet werden, da in der Regel hier die Erdungskontakte miteinander verbunden sind und nun an den Steckdosen auch ein TN Netz herrscht.

Allerdings könnte mit Hilfe eines FI der in einer Verlängerungsleitung integriert ist, ein weiteres Netz aufgebaut werden. Zu Sicherheit sollte ein Erdungsspies verwendet werden.

Vollständiges 230V Netz mit Wechselrichter

Dies soll nur ein Beispiel sein und zur Vollständigkeit dienen.

Die 12V Versorgung im Caravan

Die meisten Einbauten wie Beleuchtungen und Steuerungen für Heizungen und TV Geräte etc. werden in der Regel über ein 12V Netz versorgt. Hierzu sind in den neueren Wohnwagen Schaltnetzteile eingebaut, die zusätzlich noch eine abgesicherte Verteilung von Stromkreisen haben. Alte Wohnwagen haben meist nur eine Transformator mit Gleichrichter und bei ganz alten Wohnwagen war oft auch gar keine 12V Versorgung vorgesehen.

Das Schaltnetzteil wird in der Regel durch den 230V Anschluss des Campingplatzes  oder über eine 12V Versorgungsleitung aus dem Zugwagen versorgt.

Mit Hilfe von Autarkpaketen, wie diese im Marketing der Hersteller genannt werden, kann ein vom 230V unabhängiges 12V Netz geordert oder auch selber nachgerüstet werden.

Belegung der KFZ Jägersteckdose

Fast alle heutigen Wohnwagen haben einen 13 poligen Steckkontakt der die Verbindung zu Zugfahrzeug herstellt. Eine genormte Zuordnung macht es leicht, den Stecker im Falle eines Defektes tauschen zu können.

Es ist aber nicht immer sichergestellt, dass jeder Autohersteller auch alle PIN's belegt, so werden teilweise nur PIN 9/13 belegt. Gewisse Funktionen im Wohnwagen, wie z.B der Kühlschrank oder ein Ladebooster können dann nicht betrieben werden.

Dauerplus

Der PIN9 und PIN13 stellt die dauerhafte 12V Verbindung in den Wohnwagen her. An ihr ist auch das ATC, falls vorhanden, angeschlossen. In dem Falle wird die 12V Versorgung durch das ATC durchgeleitet. Unterwegs kann so das 12V Netz im  Wohnwagen für den Betrieb der Leuchten, Pumpen oder der Kühlschranksteuerung aus dem Zugwagen genutzt werden.

Ladeleitung oder Schaltplus

Die Verbindung über PIN10 und PIN11 ist eine geschaltete 12V Versorgung aus dem Zugwagen. Die Leitung wird vielmals für die 12V Versorgung des Kühlschrankes genutzt, da dieser abschalten soll, wenn der Zugwagen nicht in Betrieb ist.

Die Basisversorgung aus dem Netzgerät

Jeder Wohnwagen hat ein Netzgerät, welches die Netzspannung 230V auf 12V herunterregelt. Meist haben die Geräte noch eine 12V Verteilung mit KFZ Stecksicherungen.

Autarkie der 12V Versorgung

Wird bei den Herstellern von Autarkpaketen gesprochen, so handelt es sich meist lediglich um die Nuztung des 12V Netzes ohne weiteren Stromanschluss.

Die 12V sind in der Regel nötig um einen elektronisch geregelten Kühlschrank, einer Heizung oder die Pumpen unterwegs zu nutzen. Auch die Beleuchtung und der TV Gerät sollen aber auf Reisen nutzbar sein.

Hierzu gibt es verschiedene Lösungen, von der ganz einfachen bis zu einer Lösung mit einem Wechselrichter und Solaranlage.

Im folgenden sollen die Konzepte vorgestellt werden. 

12V Versorgung über die Dauerplusleitung 

Die einfachste aller Autarklösungen ist im Grunde in jedem Wohnwagen verbaut. Der Anschluss an die Dauerplusleitung aus dem Zugwagen über PIN9 und PIN13.

Die Dauerplusversorgung wird in der Regel direket zum Versorgungsgerät des Wohnwagens geführt. Ist ein ATC verbaut, wird diese über das ATC geführt. Die Schaltplusleitung PIN10 und PIN11 versorgen oftmals den Kühlschrank mit Energie, so dass dieser während der Fahrt "kühlen" kann.

Bedingt durch die Leitungslänge ist diese Lösung aber eher nur etwas für kurze Stopps die richtige Wahl. 

Anschluss über den Jagerstecker an der Deichsel

Soll ohne Zugwagen das 12V Netz nutzbar sein, so kann entweder eine externe Batterie über den Jägerstecker den Wohnwagen mit 12V Versorgen oder falls vorhanden, eine eingebaute Batterie diese Versorgung übernehmen.

Eine abgesicherte Leitung (15A mit 2,5qmm Querschnitt) und eine zusätzliche Steckdose an der Deichsel, in der der Stecker zur Verbindung des Zugwagens eingesteckt wird, führt zu einer sehr einfachen Autarkschaltung.

Man beachte aber, dass durch die erheblichen Leitungslängen das Netz nicht besonders belastbar sein wird. Für gelegentliches Nutzen, wie etwas Licht oder mal ein Handy laden wird es aber reichen.

12V Versorgung aus der Batterie im Wohnwagen

Ist ein Mover verbaut, so befindet sich auch eine Batterie im Wohnwagen, die zur 12V Versorgung verwendet werden kann. Eine recht einfache möglichkeit besteht darin, die 12V Versorgung des Zugwagens einfach abzutrennen und die Caravanbatterie einfach an das Netzgerät anzuschließen.

Soll dennoch die 12V Versorgung des Zugwagens gebunutzt werden können, muss eine Umschaltung vorhanden sein. Wichtig ist, dass es zu keiner Rückspannung bei einem verbauten ATC kommt!

Nutzung eines Ladeboosters

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Ist kein 230V verfügbar und eine längere Nutzung von Geräten aus der Batterie des Wohnwagens geplant, so kann ein Booster nützlich sein. Dieser hebt die zu geringe Spannung aus dem Zugwagen wieder auf die nötige Ladespannung an und kann so eine Batterie wieder nachladen.

Im Caravan machen Booster aber nur bis zu einem Ladestrom bis zu max. 8A einen wirklichen Sinn. Bedingt durch die meist recht geringen Leitungsquerschnitte ist bei max. 8A eine noch physikalisch vertretbare Grenze erreicht. Aus diesem Grunde werden die für Wohnwagen vorgesehenen Booster auch in der Regel nur bis max. 8A angeboten. 

Aus Erfahrung, die Booster reduzieren je nach Spannungseingang den Ladestrom, sinkt der unter 10V schalten die Geräte ab oder reduzieren den Strom auf ein Minimum.

Wer meint, auf kurzen Strecken seinen 100Ah Akku wieder voll Laden zu können, wird wahrscheinlich enttäuscht werden.

Schaltungsvorschlag mit einem Kompaktgerät

Einige Wohnwagenhersteller verwenden kompakte Stromversorgungsgeräte, die Lader, Booster und Stromkreisverteilung in einem Gerät beinhalten. Auch diese Geräte können problemlos in einen vollkommen autarken Caravan integriert werden. Wer  eine LifePo4 Batterie daran anschließen möchte, sollte sich aber vorher erkundigen, ob dies ohne Weiters möglich ist. 

Energie von der Sonne

Mit Hilfe einer ausreichend dimensionerten Solaranlage können gerade in den Sommermonaten viele Tage ohne zusätzlichen 230V überbrückt werden. Allerdings hängt dies dann stark vom Nutzerverhalten und von der Größe der Anlage ab.

Ein autarkes 230V Netz

Für vollständige autarkie des Stromnetzes, also auch für die 230V Versorgung kann ein Wechselrichter in das 12V Netz eingebunden werden.

Der Eingangstrom steigt jedoch je nach angeschlossenen Gerät massiv an. 100A sind keine Seltenheit! Es ist also auf jeden Fall ein Batterie zu verwenden, die diese Ströme auch Dauerhaft liefern kann.

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Was braucht für einen "strom"autarken Caravan?

Netzgerät

                                                     Booster

             Ladewandler

                                                                      Solarmodule

Laderegler

                         Wechselrichter Sicherungen Batterie

Netzgerät

Das Netzgerät ist in der Regel ein Schaltnetzteil, welches die 230V in 12V umwandelt. Die Geräte haben in der Regel eine 12V Verteilung mit abgesicherten Stromkreisen.

Ladegerät

Das Ladegerät lädt mit einer meist einstellbaren Ladekennlinie, die passend zu einer Batterie sein muss, wieder auf. Für AGM Batterien wird immer ein IUoU Kennline benötigt. Bleisäure  Akkus benötigen eine IU oder IUoU und LifePo4 Akkus eine CCCV Kennlinie, die einer IU Kennline entspricht. Wobei LifePoAkkus häufig mit den Einstellungen der Bleisäurebatterie geladen werden können.

Ladewandler / Booster

Der Ladewandler oder Booster hebt die Spannung im Wohnwagen wieder auf die nötige Ladespannung der Batterie an. Eine Batterie kann und darf nicht ohne entsprechende Ladeschaltung geladen werden.

Die Booster sind für Wohnwagen vom Strom her meist auf 8A begrenzt.

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Caravanversorgungsgeräte

Verschiedene Hersteller bieten auch combi-Geräte an, die einen Ladebooster, das Ladegerät und eine Netzgerät vereinen.

Wechselrichter

Ein Wechselrichter wandelt die 12V Gleichspannung in eine 230V Wechselspannung. Die Geräte sind etwas mit bedacht zu nutzen.

Hierbei muss zwischen einem Wechselrichter mit einer Sinusnachbildung oder einem Wechselrichter mit Sinuswelle unterschieden werden. Im Caravanbereich sollte immer ein Wechselrichter mit reiner Sinuswelle verwendet werden.

Solarmodule

Die Solarmodule können eine schöne Ergänzung für einen autarken Wohnwagen sein. 

Laderegler

Solarmodule müssen über einen Solarladeregler an die Batterie angeschlossen werden. Diese Regeln die Ladespannung und den Arbeitspunkt des Solarmoduls.

Batterien, das Herzstück einer autarken Stromversorgung

Für eine vernünftige, autarke Stromversorgung muss eine Batterie verbaut sein. Zunächst sollen einige Begriffe, die um die einzelnen Akkutypen genutzt werden, erläutert werden.

Was bedeutet der Begriff Ah?

Eine Batterie wird immer mit einer Kapazitätsangabe in Ah angegeben. Diese besagt, dass ein Verbraucher der 1A Strom benötigt und für eine Stunde in Betrieb ist, 1Ah an Kapazität benötigt hat.

Was ist der C-Wert?

Der C oder h Wert gibt die Entladezeit der Batterie an, bis diese vollständig entladen ist.

Hier gilt festzuhalten, vollständig entladen ist nicht gleich vollständig entladen. Im Bereich der Versorgungsbatterie, die eine Nennspannung von 12V aufweisen sollen, gilt die Batterie entladen, wenn die Spannung bei ca. min. 10,5 bis 11,9V liegt. dann können Verbraucher wie Motoren oder TV Geräte nicht mehr genutzt werden, weil die Spannung nicht mehr ausreichend ist. Wer nur eine Lampe betreibt, kann die Batterien auch weiter nutzen. Eine Lampe wurde dann eventuell nur dunkler werden.

Der C Wert oder auch h Wert wird z.B. mit 100h angeben. Somit kann eine Batterie mit 100Ah mit einem Strom von 1A 100h über 100h betrieben werden. Die Batterie liefert diesen Strom und ist danach 100%tig entladen.

Zum Vergleich von Batterien sollte man also immer den C oder h Wert in Verbindung mit den Ah betrachten.

Wann ist eine Batterie leer?

Wie oben beschrieben ist eine Batterie dann leer, wenn keine nutzbare Spannung unter einer Belastung eines Stromes mehr zur Verfügung steht.

Die Klemmenspannung sollte also unter einer Last, z.B. 5A immer noch >12V sein. Dieser Grenzwert hängt nun etwas von den einzelnen Batterietypen ab, Blei-Säure, AGM, Gel oder LifePo4 Batterien.

Batterietypen

Der grundsätzliche Aufbau der Blei / AGM und GEL Batterien ist in etwa gleich. Es sind Bleiplatten die von einem Eletrolyt umgeben sind. Das Elektrolyt macht den Unterschied. Zusätzlich sind bei den AGM Batterien oftmals die Platten etwas größer, der Ladestrom kann und darf bei diesen Batterien höher sein.

Blei Säure

Bei der Blei-Säure Batterie handelt es sich um die alt hergebrachte und aus dem Auto bekannte Batterie. Nun ist eine reine Starterbatterie wenig zu gebrauchen, da diese nicht auf eine lange Entladephase optimiert wurde. Hier gibt es aber jede Menge Versorgungsbatterien im Handel.  Der Vorteil der Bleibatterie ist ihr günstiger Preis bei noch moderatem Gewicht. nachteilig ist aber, viele dieser Batterien sind nicht auslaufsicher. Also eine Installation in einer Box ist erforderlich. Zusätzlich ist für viele dieser Batterien eine Belüftung über einen Schlauch nach außen sicher zu stellen. Es gibt aber auch geschlossene Typen, die dann als "wartungsfrei" bezeichnet werden.  

Eine Überprüfung des Säurestands ist von Zeit zu Zeit nötig.

Bei ordentlicher Pflege hat die Batterie ca. 1000 Ladezyklen. Die nutzbare Kapazität liegt bei etwa 50% bis 55% der angegebenen Kapazität. Der max. Ladestrom entspricht etwas 10% der Nennkapazität ( 100Ah / 10A).

Übersicht:

In unseren beiden letzten Wohnwagen hatten wir nur eine solche 120Ah Batterie verbaut. Die Batterie war dauerhaft für die Versorgung des 12V Netzes in Betrieb, sowie für den Betrieb des Movers. Auch der vorrübergehende Betrieb eines 1500W Sinuswechselrichters war damit problemlos möglich.

Geladen wurde vornehmlich über ein 100W PV Modul und bei Bedarf über die Schaudt -CSV409 des Wohnwagens.

Insgesamt in 12 Jahren wurde die Batterie 2 mal ausgetauscht und hatte mich so 200€ gekostet.

AGM (Absorbent - Glass - Mat)

Das Elektolyt ist bei dieser Batterieform in einem Vlies gebunden (VRLA). Diese Typen eigen sich besonders für den Betrieb des Movers und Wechselrichters und überall dort wo hohe Ströme benötigt werden. Grundsätzlich eignen sich diese Batterien besonders gut in Wohnwagen, weshalb die Hersteller auch gerne auf diesen Typ zurück greifen. Die entnehmbare maximale Ladungsmenge entspricht etwa 50 bis max.60% der Ladungsangabe.  

Die Batterien sind wartungsfrei und geschlossen,  ein Belüftungsschlauch ist nicht vorhanden.

Steckbrief:

Im Gegensatz zur Blei - Säurebatterie ist dieser Typ etwas schwerer. Auch an die Ladetechnik ist eine andere Voraussetzung geknüpft. Tiefentladungen verzeihen diese Batterien nur schwer.

Gel Batterie

Bei einer Gelbatterie ist das Elktrolyt in einem Gel gebunden und somit ebenfalls auslaufsicher. Auch diese Batterien benötigen keine Wartung. Sie unterscheidet sich in der Ladeschlussspannung zur AGM Batterie!

Steckbrief:

Abschließendes zu diesen Batterien

Wer höhe Ströme dauerhaft benötigt, sollte besser zu einer AGM Batterie greifen. Diese können auch im Gegensatz zur GEL Batterie mit etwas höheren Strömen geladen werden.

Auch in der Hinsicht der Rüttelfestigkeit sind die AGM oder GEL Batterien im Vorteil. Also für den Anwender, der auch häufiger über nicht befestigte Wege fährt. Wer Allerdings nicht viel Geld investieren möchte und nur bei Bedarf Strom aus der Batterie nutzt, dem reicht auch eine Blei-Säure Batterie aus.

Teilweise wurden und werden auch Spiralcellbatterien angeboten. Diese stelle eine Sonderform der AGM Batterie dar und werden gerne in Verbindung mit Movern verbaut.

LifoPo4 Akku

Die LifePo4 Akkus LiciumEisensulfat Akkus zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht und ihrer hohen Entladbarkeit aus. Einige behaupten, dass ein LifePo Akku bis zu 100% entladen werden kann, was ich aber nicht empfehlen würde. jedoch kann ein 80Ah Akku bis zu 70Ah entladen werden und würde so einer AGM Batterie von ca. 140Ah entsprechen.

Das Gewicht dieser Batterien liegt dann nur bei etwa 9 bis 11kg.

Der Aufbau dieser Batterien ist aber gänzlich anders als die der Blei-Batterien. Anstellen von Platten besteht ein solcher Akku aus vielen kleinen Zellen, die wiederum zu einem Pack mit einer Spannung von ca. 3,3V zusammengeschaltet sind. Für ein 12V Akku werden somit 4 dieser Packs in Reihe geschalte, so dass eine Klemmenspannung von 13,4V erreicht wird. Dieser Wert kann sich von Hersteller zu Hersteller etwas ändern.

Die Ladung und Entladung muss stets überwacht werden, damit die Zellen keinen Schaden nehmen. Weiterhin muss bedingt durch Fertigungstoleranzen ein ständiger Ladungsausgleich zwischen den Zellen stattfinden damit die Batterie ihre Kapazität im gesamten erhält. Hierzu benötigt ein LifPo4 Akku ein BMS (Battery Managment System). Dies kann entweder frei erworben werden, ist aber bei den fertigen Batterien meist verbaut. Einige Batteriehersteller bieten sogar Bluetoothfunktionen an, um die Batterie per Smartphone zu überwachen. Es sie aber gesagt, diese Funktionen benötigen immer auch Energie! 

Das BMS überwacht zusätzlich den Entnahmestrom, Während dieser bei Blei Säure oder AGM Batterien kurzfristig sehr hoch sein kann (500A oder mehr für wenige Sekunden) so kann dies eine LifPo4 Batterie  unter Umständen nicht liefern. Ein Blick in die Daten des BMS ist hier erforderlich. Beim Einsatz von Movern und Wechselrichtern ist also darauf zu achten, dass die Spitzenströme ausreichend hoch sind. Bei erreichen dieser Ströme schaltet das BMS die Batterie ab und unter Umständen ist die Freude am Movern dann vorbei.

Steckbrief:

Nachteile:

Ein entscheidender Nachteil dieser Batterie ist, dass sie keine Ladung um 0°C mehr aufnimmt. Es gibt allerdings hier auch Lösungen mit Heizungen, die aber Geld und Energie kosten.

Es ist sehr wichtig, sich die maximalen Ströme anzuschauen. Das BMS schaltet die Batterie ansonsten ab. In Hinblick auf Mover und Wechselrichter ist hier besonders darauf zu achten.

Leitungen,Leitungslängen & Querschnitte

Sollen Erweiterungen an der elektrischen Anlage durchgeführt werden, so ist zwingend zwischen dem 230V Wechselstromnetz und dem Gleichstromnetz auch hinsichlich der Leitungen zu unterscheiden. Immer wieder werden gerade für das Gleichstromnetz Thesen aufgestellt, die nur für ein 230V Wechselstromnetz Gültigkeit haben.

Ein wenig Einblick über die physialischen Grundlagen sollen helfen, die Sache zu verstehen. Anschließend klärt sich auch die viel gestellte Frage, warum es schwierig ist, einen 170W Kühlschrank über das Zugfahrzeug zu betrieben.

Elektrische Grundlagen

Ströme in einem 230V Wechselstromnetz

Sollen in einem Wohnwagen einfach eine Steckdose nachgerüstet werden, so wählt man grundsätzlich eine mehrdrähtige Mantelleitung mit 3 x 1,5qmm Querschnitt. Die Ummantelung ist entweder aus PVC oder ein Ölflexkabel.

Hier kann man sich an den Standard halten, den der Hersteller bereits verwendet hat. 

Es ist aber insgesamt darauf zu achten, dass die Leitungen nicht überlastet werden. Hierzu dient die Leistungsangabe des anzuschließenden Gerätes.

In einem Wechselstromnetz gilt vereinfacht:

Beispiel 1: Anschluss eines Gerätes mit 2kw (z.B. Fritöse)

Beispiel 2: Anschluss eines Gerätes mit 35W (z.B.TV Gerät)

Man sieht deutlich, der Strom bleibt relativ gering, da die Spannung recht hoch ist.

Ströme in einem 12V Netz

In einem 12V Netzt sind die Verhältnisse etwas anders.

Nehmen wir wieder die Leistung von 2000W so würde die Rechnung wie folgt aussehen:

Beispiel: Anschluss eines Gerätes mit 2000W (in der Regel über einen Wechselrichter)

Beispiel: Anschluss eines Gerätes mit 35W (TV oder ähnlich)

Hier wird deutlich, wo der Unterschied hinsichtlich der Strombelastung eines Leiters zwischen dem 230V und dem 12V Netz liegt, obwohl  die gleiche Leistung übertragen wird!

Auswirkungen auf die Leiter

Die Auswirkung in Hinblick der Stromstärke ist beachtlich und hier liegt auch die Begründung für eine Abweichende Auswahl der Querschnitte.

Dazu muss der Leiter als elektrischer Widerstand betrachtet werden, der seinen Wert mit seiner Länge und seinem Querschnitt ändert.

Zunächst gibt es den spezifischen Widerstand für Kupfer. 

Um daraus nun den Widerstand der Leitung zu ermitteln, kann folgende Formel verwendet werden:

Wie aus der Formel zu ersehen ist, hat die Länge und der Querschnitt eine entscheidende Rolle. In der Formel muss beachtet werden, dass immer die Leitungslänge x 2 gerechnet werden muss.

Beispiel:

Länge = 10m x 2 = 20m; Querschnitt = 1,5mm² 

Wird der Leiter nun durch einen Strom durchströmt, der in Abhängigkeit seiner Größe für eine Erwärmung der Leitung führt. Dies resultiert aus der Verlustleistung.

Hierzu kann man sich dem ohmschen Gesetz bedienen

Will man nun den max. Spannungsfall auf de Leitung bei einem Beispielstrom von 10A berechnen, so sieht das wie folgt aus:

Betrachtet man dies unter Berücksichtigung in einem 230V Netz, wurde die Verbraucherspannung von 230V auf 227,8V sinken, was wenig Auswirkung hätte.

Bei einem 12V Netz wurde die Spannung aber von 12V auf 9,8V sinken und dies wäre bereits eine erhebliche Auswirkung auf ein Gerät, was mit einer Nennspannung von 12V betrieben werden muss.

Wie kann man dem nun entgegen wirken?

Durch eine Erhöhung des Querschnittes wird der Widerstand der Leitung verkleinert und somit wird der Spannungsabfall auf der Leitung auch wesentlich verringert.

Als Beispiel Leitung wird auf 6qmm Querschnitt erhöht:

Daraus resultierender Spannungsverlust auf der Leitung:

Die Spannung am Verbraucher würde nun ca. 11.5V betragen. 

Bei der Länge und bei einem Strom von 10A müsste mind. eine 6qmm, besser eine 10qmm Leitung verlegt werden.

Auswahl von Leitungen

In 230V Netzen

Für die Auswahl einer Leitung gilt immer der max. Strom, der durch diese fließen darf.

Bei einer solchen Belastung würde eine Leitung mit max 1,0qmm ausreichend sein.

Eine entsprechende Absicherung vorausgesetzt.

Da man aber in der Regel keine neue Absicherung setzt, sondern von der Abzweigdose eine neue Steckdose verdrahtet, sollte eine Leitung mit 3 x 1,5qmm verwendet werden.

In der VDE ist folgende Aufschlüsselung zu finden:

bis 12A  0,75qmm

bis 16A   1,0qmm

bis 22A   1,5qmm

"Strombelastbarkeit nach IEC 204-1 / VDE 0298-4 / VDE 0100 Teil 430"

In 12V Netzen

Wie jetzt bekannt, schnellen die Ströme in einem 12V Netz schnell an, die zu einer hohen Verlustleistung auf der Leitung führen. Aus diesem Grunde müssen hier hohe Querschnitte gewählt werden. Letztendlich sind große Verbraucher wie eine Kühlschrank an einer 12V Spannungsversorgung eher ungeeignet.

Der Graph unten zeigt die Querschnitte, die in Abhängigkeit von Leitungslänge und Strom gewählt werden müssen

Beispielrechnung mit Kühlschrank

hier wird ein Beispiel eingefügt, anhand man die Grenzen erkennen kann...

Folgende Daten sind bekannt:

Leistungslänge vom PKW zum Kühschrank ca. 10m. 

Der Kühlschrank hat eine Leistung von 170W. 

Die Nennspannung ist 12V

Leistungsformel:

(P = U² / R)   (P = I² x R) (P = U x I)

Widerstand des Kühlschrankes

Widerstand der Zuleitungen

Die Zuleitungen sind meist nur mit 2,5qmm im PKW ausgelegt. Teilweise werden in den Wohnwägen Querschnitte mit 4qmm verwendet.

Somit mache ich mir die Mühe und teile beide Wege in zwei gleiche Teile auf.

und 

Gesamtleitungswiderstand:

Ergibt einen Gesamtwiderstand von:

Bei einer Anschlussspannung von ca. 13,4V,  an der Batterie würde sich so ein Strom von:

einstellen.

Da der Strom im Gesamten Stromkreis konstant beleibt, kann man nun die Leistung des Kühlschrankes ermitteln:

Dies wäre bei dieser Leitungsstärke noch recht gut. Das Beispiel ist aus unserem Gespann abgleitet. Die Messung ergab diese Werte!

Man sieht aber deutlich, fällt die Spannung an der Batterie, weil die Lichtmaschine abschaltet etc. wird auch die Spannung am Kühlschrank merklich sinken.

Der Kühlschrank wird ab ca. 11V keine Funktion mehr haben.

Wichtig ist auch noch, die angenommen Anschlussspannung an der Batterie wird man nur bei einer laufenden Lichtmaschine haben. Sobald diese die Batterie nicht mehr stützt, wird die Spannung sofort auf auf unter 13V sinken. Dies ist vor Allem bei Euro6 Fahrzeugen der Fall. So kann es sein, dass über lange Zeiten hinweg keine Kühlung stattfinden kann. Ein Batteriemanagementsystem im PKW verhindert in der Regel, dass die Spannungen für das Auto zu gering werden und würde die Versorgungen zum Wohnwagen abschalten.

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