das Kapitel wird überarbeitet!!!

DER "AUTARKE" WOHNWAGEN

Wie auch unserer vorherigen Wohnwagen, sollte auch dieser Wagen wieder ein gewisses Maß an  "Autarkie" aufweisen. Da der Wohnwagen ohne ein Autarkpaket ausgeliefert wurde, musste dieses eingebaut werden.

Ein wenig vorab...

Caravanhersteller bieten sogenannte Autarkpakete an. Was aber dahinter steckt ist meist nur eine Aufbaubatterie mit einem Ladegerät und ggf. einen nur mäßig nutzbaren Booster um die Batterie über das Zugfahrzeug laden zu können.

Die Batterie ist dann an das 12V Netz des Wohnwagens angeschlossen.

Autark ist damit ein Wohnwagen nicht - lediglich eine erweiterte Stromversorgung des 12V Netzes ist damit sichergestellt.

Wohnwagen sind eigentlich im Gegensatz zu Wohnmobilen wesentlich schwerer autark zu betrieben, was schon an dem begrenzten Wasservorrat und dem in der Regel fehlenden Abwassersystem liegt.

Wer seinen Wohnwagen dennoch autark machen möchte sollte sich vorher gut überlegen, bis zu welchen Grad und für welche Nutzungszeit der Wagen autark sein soll.

Richtig Geld damit sparen, den Gedanken sollte man verwerfen. Wer 100% autark vom Stromnetz sein möchte, muss erhebliche Kosten auf sich nehmen.

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Vorüberlegungen

Für unserer Solaranlage wurden diverse Vorüberlegungen angestellt.

Zum einem hatten wir bereits im alten Wohnwagen eine Solarnalge mit einem 100W Solarmodul und einem Akku mit 120Ah (60Ah - Nutzenergie).

Für die damalige Anwendungen reichte dies aus.

Das Nutzungsverhalten ist die zentrale Frage, der man sich stellen sollte. Also wann, wie lange und welche Geräte möchte ich ohne Landstromanschluss nutzen.

Heute wird viel über gasfreie Wohnwagen gesprochen, das mag in warmen Regionen gehen, wer aber teilweise autark stehen möchte, wird ohne Gas kaum auskommen, vor Allem wer in kühleren Regionen reist.

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Reisen in den Sommermonaten

In der Regel werden bei uns auch in den Sommermonaten Campingplätze angefahren. Aber es kommt auch vor, dass, vor Allem bei spontanen Aufenthalten oder bei Zwischenübernachtungen nicht immer Stellplätze mit einem Stromanschluss frei sind.

Betrieben werden sollen unter Anderem:

• Licht
• TV
• Gebläse der Heizung
• Wechselrichter für den Betrieb eines Toasters oder Kaffeeautomat
• Wechselrichter zur kurzfristigen Erwärmung von Wasser aus der Therme.
• Mover
• Der Kühlschrank kann über Gas betrieben werden.

Zusätzlich soll, auch wenn der Wohnwagen am Stromnetz angeschlossen ist, eine 12V Versorgerung rein über die Batterie erfolgen.

Reisen im Frühjahr oder Herbst

Meistens werden Campingplätze angefahren, die in der Regel einen Stromanschluss haben. Es kann aber auch vorkommen, dass bei Zwischenübernachtungen oder an Wochenenden kein "Landstrom" zur Verfügung steht, dann soll das autarke System des Wohnwagens folgende Funktionen bedienen können:

• Licht
• TV
• Gebläse der Heizung
• Wechselrichter für den Betrieb eines Toasters oder Kaffeeautomat
• Wechselrichter zur kurzfristigen Erwärmung von Wasser aus der Therme.
• Mover
• Der Kühlschrank kann über Gas betrieben werden.

Reisen im Winter und bei der Abstellung

Der Wohnwagen steht auf einem Grundstück, wo es keinen Strom gibt. Da er zusätzlich unter einem Dach steht, wurde ein weiteres flexibles Solarmodul aufgestellt, welches die Akku lädt, solange der Wohnwagen dort abgestellt ist. Der Wohnwagen dient in der Zeit als Notstromquelle.

Die Sonneneinstrahldauer und der Winkel sind im Winter eher ungünstig. Da wir auch weniger Wintercamping machen, wurde spezielle für diesen Fall keine Beachtung gegeben.

Die Kalkulation des Energiebedarfs

Für eine Grundabschätzung des Energiebedarfs wurden die Ströme der Verbraucher gemessen bzw. abgelesen und mit geschätzten Einschaltdauern multipliziert.

Die Einschaltdauern und die Nutzung der Geräte ist sehr individuell und hängt sehr von der Jahreszeit ab.

Rechnet man alle Verbräuche zusammen, so wird schon ein ordentlicher Akku benötigt bzw. eine Solaranalge mit viel Leistung, die in der Lage ist, stetig den Energiebedarf auszuglichen!

Eine Solaranlage mit 100W und ein Lifepo4 Akku mit den von uns gewählten 80Ah reicht hierfür nicht aus um dauerhaft in vollen Zügen autark zu sein. Da wir uns aber immer wieder auf Campingplätzen aufhalten, und vor Allem eher im Sommer auf Fahrten durch Schweden "autarkie" benötigen, reicht das verbaute System für unsere Ansprüche aus:

Erfahrung:

Aus dem Tabbert

Steht der Wagen günstig, kann das gesamte 12V Netz dauerhaft über den Akku betrieben werden, die 100W Solaranlage reichte nur knapp aus.2 Tage bei gutem

Aus dem Fendt

Ein 24V Solarmodul mit 100W war bereits effektiver als das 12V Modul im Tabbert, doch der Strombedarf ist bedingt durch technische Helferlein höher. Die Anlage wurde also nachgebessert, bzw. ausgetauscht.

Mögliche autarken Stromversorgung

Bevor unserer autarkes System vorgstellt wird, soll noch kurz über drei Möglichkeiten informiert werden, wie solche Anlagen aussehen können. 

...eine große Batterie

Wer auf viel Technik verzichten kann und möchte, kann einfach einen großen Akku, und hier würde sich z.B. ein 200Ah Lifepo4 Akku anbieten, nutzen.

Dieser Akku liefert für "meherer" Tage ausreichend Energie um das wichtigste vor Allem im Sommer zu betrieben. Ist man nach 3 Tagen wieder auf einem Campingplatz, kann man den Akku wieder über ein ausreichend großes Ladegerät aufladen. 

Der Akku wird für einen Mover meist sowieso verbaut und ein Ladegerät wird auch benötigt.

...eine zusätzliche PV-Anlage

Will man den Akku nicht ganz so groß wählen oder doch etwas freier vom Netz sein, kommt eine PV Anlage in betracht. je größer, je mehr Ausbeute, doch man muss auch die Gewichtsreserven haben. Selbstverständlich spricht auch hier nichts gegen eine große Batterie!

...Powerstation

Eine Powerstation macht dann einen Sinn, wenn bereits ein  kleiner Akku nur für den Mover verbaut ist und man keinen schaltungstechnischen Aufwand am Wohnwagen vornehmen möchte. 

Mit der Powerstation ist man sehr flexibel. Doch sollte man hier die nötigen Sicherheitshinweise hinsichtlich Personenschutzschalter / FI beachten. Das ganze ist nicht so "ohne" wie meist behauptet wird. 

Design unserer Anlage

Alle Verbraucher, die am 12V Versorgungsgerät angeschlossen sind, werden vornehmlich aus dem LifePo4 Akku versorgt. Die 230V Versorgung des Dometicnetzteils wurde schaltbar gemacht, so dass dieses zugeschaltet werden kann, sollte der Akku nicht oder nur mit unzureichender Ladung zu Verfügung stehen.

Über die PV-Anlage wird der Akku stetig geladen. Fällt die Ladung des Akkus unterhalb eines eingestellten Wertes und die Solarenergie reicht nicht mehr zum Laden, schaltet automatisch ein Ladegerät zu. 

Während der Fahrt kann die zusätzlich über einen Booster vom Auto geladen werden.

Zusätzlich steht ein 1500W Sinuswechselrichter zu Verfügung, der über eine Netzvorrangschaltung sämtliche Steckdosen des Wohnwagens versorgt( Vorsicht FI-Thema!) und somit unterwegs eine Kaffeemaschine etc. betrieben werden kann. Der Kühlschrank wurde so umgeklemmt, dass dieser nicht über den Wechselrichter versorgt wird und bei Stromunterbrechung auf GAS umschaltet. Damit dies auch während der Fahrt möglich ist, wurde ein Crashsensor montiert.

Umsetzung 

In unserem Tabbert war eine Schaudt CSV409 verbaut, welche die Versorgungs- und Ladefunktion über 230V, und als Backup eine Ladefunktion über das Auto ermöglichte. Für die Solarladung war parallel ein PWM Solarregler eingebaut, ein 100W Solarmodul aus einem  Onlineversandt genügte.

Anfangs sollte dieses Konzept für den Fendt übernommen werden, doch ein recht großer Umbau der Verdrahtung und die Änderung auf eine LifPo4 Batterie führten zu einer anderen Lösung, die auch später durch Ergänzung oder Austausch einzelner Geräte einfacher zu ändern ist.

Das "neue"Konzept des 12V Netzes 

Das 230V Netz

Der Kühlschrank kann entweder dauerhaft auf dem Landstromnetz angeschlossen werden, so würde der Kühlschank auf Gas betrieben werden, sobald der Landstromanschluss wegfallen würde. Alernativ kann der Kühlschrank auch über den Wechselrichter betrieben werden. 

Geplant ist ein Parallelbetrieb, wo das Ladegerät unbahängig über das Landstromnetz versorgt wird, So könnte eine Dauerhafter Mischbetrieb über den Wechselrichter und der Solaranlage erfolgen. Die Version wird im September realisiert...

Die Spannungsversorgung für das 12V Netz

Betriebszustand- Reisemodus

Im Betriebszustand Reisemodus ist der Wohnwagen am Auto angekuppelt.

Der Dauerplus, welcher mit dem Ladebooster des BCB's von Büttner verschaltet ist, wird über den Adruiono überwacht. Damit der PKW Akku während eines Stopps nicht über den Booster entladen wird, wird mit Hilfe der Schaltplusüberwachung der Ladevorgang unterbrochen, soabald die Zündung des Autos nicht mehr eingeschaltet ist.

Überwachung Schalt- und Dauerplus über einen Adruiono. Diese gibt ein "Enable" Signal an den Booster.

Betriebszustand - Autark 

Im Autarkmodus, welcher über das Dispaly ausgeschaltet werden kann, wird sowohl über das BMV von Victron, wie auch über den Adruiono die Betriebsspannung des Akkus gemessen. Der Batteriemonitor nutzt ein Relaiskontakt, welcher schaltet, sobald die Akkuspannung unter einen gewissen Wert abfällt.

Dieser Kontakt wird genutzt um eine Spannung am Adruiono einzulesen und auszuwerten. Fällt der Akkuwert unter eine eingestellt Spannung, so schaltet das Ladegerät automatisch zu - und beleibt solange eingeschaltet, bis über das Display, der Zustand zurück gesetzt wird.

Weiter wird erkannt, ob der Wechselrichter in Betrieb ist, der im Falle des Ladens ausgeschaltet wird.

Ferner wird das Versorgungsgerät Dometic mit zugeschaltet. Der Wohnwagen wird nun aus dem 230V Netz versorgt und die Batterie vollständig geladen.

Auswahl & Anschluss der Geräte

Der Bordakku

Für die Versorgung des Movers und des Wohnwagens mit 12V musste eine Batterie ausgewählt werden.

Aus Erfahrung des Tabbert, wo eine 120Ah Blei Säure Batterie verbaut war, konnte ich ableiten, dass diese Größe knapp aber ausreichend war, wenn man davon ausgeht, dass hier nur etwa 60Ah nutzbar waren.

Bedingt einer anderen Planung eines gewichtskritischen Wohnwagens hatte ich mich für eine LifePo4 Batterie entschieden. Der Gewichtsvorteil von gut 24kg ggü. einer AGM Batterie überzeugte zwar aber der Preis zwischen 800 bis 1000€ für eine Batterie mit einer Kapazität von etwa 100Ah war schon sehr ordentlich! Da die Batterie ja nicht nur die normalen 12V Geräte versorgen soll, sondern auch den Mover und einen  Wechselrichter mit ca. 1,5kW Nennleistung, muss eine solche Batterie schon einen Dauerentladestrom von 100 bis 150A aufweisen und eine Spitzenstrom von 200A aushalten können. Wählt man diese Batterie zu klein, schaltet das BMS die Batterie ab.

Der deutsche Anbieter CS-Battery hat eine Batterie im Sortiment, welche sich MoverPowerPack nennt. Die Batterie hat eine Kapazität von 80Ah, was etwa einer 150Ah AGM Batterie entspricht und in der Lage ist, den Mover sowie den Wechselrichter zu betrieben.

Aus heutiger Sicht würde ich eher eine 150Ah bis 200Ah Batterie wählen.

Die Akkuladung über das 230V & PKW

Die Ladung der Batterie soll vornehmlich über die Solaranlage erfolgen, reicht die Solarenergie jedoch nicht aus, soll während der Fahrt auch vom Zugfahrzeug zumindest unterstützend geladen werden können. Eine Ladung über das 230V Netz muss ebenfalls erfolgen.

Auch wenn der LifePo4 Batterie nachgesagt wird, dass sie ohne Weiteres an sämtlichen Ladetechniken angeschlossen werden kann, so stellte sich bei genauerer Betrachtung schnell heraus, dass dies doch nicht bei jeder Batterie günstig ist, vielmals liegen bei IUoU Ladegeräten die Erhaltungsspannungen über 13,5V was für die LifePo4 Akkus ungünstig ist.

Die Batterie benötigt im Grunde keine aufwendige Ladekurve, die für LifePo4 entwickelte  CCCV (constant current / constant voltage) entspricht im Grunde der einer IU Kennlinie.

Ein Ladegerät für die Ladung über das 230V Netz zu ermöglichen, ist sehr einfach. Hier sind ausreichend viele Anbieter zu finden. 

Für die Ladung aus dem Zugfahrzeug stellte sich dies anders dar. Es gibt zwar einen Ladebooster bei Victron, der für das Laden über das Auto möglich macht, mit 20A ist dieser aber eher ungeiegnet.

Meist sind aber mehr als 8A  über das Zugfahrzeug bedingt der zu geringen Kabelquerschnitte nicht möglich. Die anderen im Handel angebotenen Booster sind lt. Hersteller nicht geeignet um LifePo4 Batterien zu laden.

Die Firma Büttner bietet ein Kombigerät BCB 10/10 an, welches beide Funktionen beinhaltet. Das Gerät hat alle erdenklichen Kennlinien, eine Temperaturüberwachung und lädt die Batterie mit max. 10A. Für eine 80Ah LifepoBatterie ist gerade noch ausreichend, wenn man bedenkt, dass man diese Akkus mit 80A laden dürfte!. Die Ladezeit ist dementsprechend lang. Da aber eine stetige Ladung über eine Solaranlage erfolgt, reichte bisher das Ladegerät aus.

Anschluss Ladebooster & Ladegerät

Die Batterieladung über die PV-Anlage

PV-Module

Die Solaranlage würde zunächst mit einem 100Wp Solarmodul und einem MppT Regler aufgebaut wurde aber 2022 durch wietere 100W ergänzt.

Hierbei wurde ein Solarmodul gewählt, welches 24V Nennspannung aufweist. Dadurch ist ein höherer Ertrag bei weniger Sonne möglich. Es handelt sich um ein herkömmliches Modul in Schindelbauweise, welches über Spoiler auf das Dach geklebt wurden. Zunächst wurde nur ein 100W Modul verwendet, die Anlage wurde aber 2022 auf eine Leistung von 200W erweitert. Da das gleiche 100Watt Modul nicht mehr verfügbar war, wurden vom selben Hersteller 2 x 50Watt Module in der 12V Version gewählt. Die beiden Module werden in Reihe betrieben und parallel zum 100Watt Modul mit 24V Nennspannung geschaltet.

Die Spannungen der einzelnen Module lassen diese Kombination zu.

Solarregler

Der Solarregler ist ein Victron Energy MppT Regler mit einem Strom von max.15A. Dieser ist direkt an die Batterie angeschlossen. Der Regler verfügt über ein Blutoothmodul und kann so vom Smartphone aus überwacht und eingestellt werden.

Montage

Die Solarmodule wurden mit Kunstoffspoilern auf dem Dach befestigt. Diese wurden mit Dekalin aufgeklebt.

...siehe auch Montage der Solaranlage

Der Wechselrichter für 230V Unterwegs

Für die gelegentliche Nutzung von Kaffeemaschine & Toaster wurde ein Wechselrichter mit einer Leistung von 1500Watt Nennleistung mit Sinuswelle eingebaut.

Dies ist auch das maximale an Leistung, was an einer 80Ah LifePo4 Batterie kurzfristig betrieben werden sollte. der Anschluss erfolgt über eine Netzvorrangschaltung an das 230V Netz des Wohnwagens. Somit sind unter Beachtung der möglichen Risiken, die durch Wechselrichter auftreten können, alle Steckdosen im Wohnwagen nutzbar. Der Wechselrichter der Firma Solartronics hat bereits eine "virtuelle" Nullung, womit zumindest ein RCD dann funktioniert, sollte an einem geerdeten Verbraucher ein Körperschluss entstehen. Zusätzlich ist das Gerät an das Chassis des Wohnwagens "geerdet", womit im Wohnwagen ein gewisses Maß an Sicherheit gegeben ist.

Grundsätzlich ist der Wechselrichter nur dann zugeschaltet, wenn dieser auch benötigt wird.

Hinweis: Der Betrieb von Wechselrichtern und dem Nutzen von FI Schutzschaltern ist ein viel diskutiertes Thema. Grundsätzlich ist der RCD in einem nicht geerdet Netz wirkungslos.Wird der PE-Anschluss des Wechselrichters an das Chassis des Wohnwagens gelegt, wird hier im Wohnwagen ein geerdetes Netz innerhalb des Wohnwagens aufgebaut, somit löst im Wohnwagen der FI auch aus. An der Außensteckdose sollte man es aber tunlichst vermeiden, mehr als immer nur 1 Gerät in Betrieb zu haben. Insgesamt, wer einen Wechselrichter immer mit nur einem Gerät betriebt, ist absolut sicher und braucht auch keinen FI Schutzschalter (IT-Netz).

Aus diesem Grunde, bitte mit Bedacht an die Sache herangehen, die meisten Berichte im Netz, sowie viele Youtubevideos von angeblichen Elektromeistern sind oft nicht korrekt. Erdspiese bringen in der Regel nichts, es sei man rammt diese min. 3m tief in den Boden und wo ist das möglich?

Siehe hierzu auch was zum Thema Netze im Wohnwagen

Anschluss des Wechselrichters

Überwachung der Batterie

Eine Überwachung der Batterie findet über über einen Victron BMV712 statt.  Über einen Shunt werden sämtliche Daten der Batterie ausgewertet. 

Das Victron BMV712 kann per Bluetooth bequem vom Smartphone parametriert werden

Der Zustand der Batterie und die Ladeleistungs der PV Module sowie alle Einstellungen zur Ladung können über eine App am Smartphone abgefragt oder verändert werden. Der Raspberry Pi steuert die Ladetechnik in Verbindung mit einem Adruiono und visualisiert ebenfalls, Spannungen, Ströme und Temperaturen.

Die Steuerung der Komponenten erfolgt über ein Adruino mit Relaiskarten und dem Raspberry Pi. Eine App ist in Planung.

Zusätzlich können alle wichtigen Bauteile über einen Schalter geschaltet werden, was bei einem Ausfall der Steuerung wichtig ist.

Der Adruino schaltet die 230V Versorgungen für das Ladegerät wie das Dometicnetzteil ab, sobald der Wechselrichter zugeschaltet wird.

Graphik noch nicht vollständig!

Änderungen im 230V Netz

Der Wechselrichter wird über eine Vorrangschaltung in das Caravannetz eingespeist. Damit der Kühlschrank sowie das Dometic 12V Netzgerät nicht im vollständigen Autarkmodus  aus dem Akku versorgt wird, wurde eine zusätzliche Doppelsicherung hinter dem RCD gesetzt. Vom RCD wird das weitere 230V Netz über die NVS geführt. Somit sind ist bei Landstromschanschluss der RCD des Caravans aktiv. Im Wechselrichterbetrieb überwacht mit "Einschränkungen" ein RCD direkt hinter dem Wechselrichter. Die Sicherungen des Stromkreises bleiben weiter in Funktion.

Anschluss und Absicherung

Das 12V Netz aus der LifePo4 Batterie

Der 12V Hauptanschluss ist mit einer 30A KFZ Sicherung aus dem Autohifibereich abgesichert. Der Anschluss erfolgt über eine Leitung mit einem Querschnitt von 16mm²

Ladetechnik

Die Ladegeräte, BCB sowie der Solarregler sind über eine 20A Sicherung vor der abgesichert

Wechselrichter

Der Anschluss des Wechselrichters an die Batterie erfolgt über eine 150A Sicherung.

Der Wechselrichter ist mit einem FI- Schutzschalter zur Absicherung der Steckdosen ausgerüstet. Vorsicht bei FI an Wechselrichtern! nur mit Einschränkungen nutzbar!

Kühlschrank

​Der Kühlschrank wird über einen zusätzlichen Stromkreis mit 10A Sicherungen abgesichert und ist grundsätzlich nur über den Landanschluss mit 230V versorgt. Bei der Umschaltung auf den Wechselrichterbetrieb schaltet der Kühlschrank dank AES auf Gasbetrieb um.