"autarker" Wohnwagen

Den Wohnwagen auch ohne Stromanschluss über einige Tage nutzen zu können, war auch bereits in unseren Vorgängern möglich - so verwundert es nicht - dass auch dieser Wagen wieder "autark" gemacht werden soll...

... etwas zum autarken Caravan

Einen Wohnwagen so autark zu gestallten wie ein Wohnmobil, ist fast nicht möglich, man stößt für ein Wochenlanges, freies Campen einfach bei der Wasser Ver- und Endsorgung an seine Grenzen. Geschweige, dass Wildcamping fast überall verboten ist. Jedoch hinsichtlich der Energieversorgung mit Strom und Gas kann ein Wohnwagen schon einen sehr hohen Autarkiegrad haben. Wie viel Aufwand man da betrieben möchte, bleibt jedem selber überlassen.

Gedanken zu unserem Nutzungsverhalten

Der Wohnwagen wird bei uns, das ganze Jahr über genutzt. Sei es nun für ein HeavyMetal Festival, einem Urlaub zu Ostern oder eine ausgedehnte Sommerrundfahrt durch Scandinavien. Die Idee war, soviel wie möglich den Wohnwagen aus der Batterie, die über eine Solaranlage geladen wird, zu versorgen.

Nutzung ohne Stromanschluss

Orte, an denen es keinen Stromanschluss gibt.

Auf dem Stellplatz, bei Freunden für eine Zwischenübernachtung oder einem Festival.

12V und 230V Netz bei Übernachtungen.
- Mover
- Satanlage
- TV & Router
Gasversorgung während der Fahrt
Ladung über Solar

Sommer...

In den Sommermonaten soll eine weitreichende autarke Energieversorgung möglich sein. Für mehrere Tage muss eine Nutzung ohne Stromanschluss auf einem Campingplatz sichergestellt werden. Auf einem Campingplatz mit Stromanschluss sollen nur der Kühlschrank und der Boiler über das 230V Netz betrieben werden. Ein Ladegerät soll nur bei Bedarf, also wenn keine Sonne scheint, zugeschaltet werden

Übergangszeiten und Winter

Für Reisen in den Überganszeiten geht es darum die Kühlschranksteuerung oder die Heizungslüfter, wie etwas Energie für eine Übernachtung zu haben.

12V und 230V Netz bei Übernachtungen.
- Mover
- Satanlage
- TV & Router
Gasversorgung während der Fahrt
Ladung über das Auto

Gasversorgung auch während der Fahrt z.B.
- Kühlschrank
- Heizung
12V Versorgung
- Licht, TV.Router.Sat.
- Mover
Ladung über Solar und PKW & 230V
- Booster
- Solarladung
- Ladung 230V Netz
Nutzung 230V Geräte bis 1500W.
- Toaster
- Kaffeeautomat
- Boiler(kurzfristig)
- Ladegeräte z.B. Laptop
- diverses

...Kalkulation des Energiebedarfs

Für die Auswahl der nötigen Geräte wurde der Energiebedarf geschätzt.

Leistung(W) x Einschaltdauer(h) = Energie(Wh)

Strom(A) x Einschaltdauer(h) = Ladung(Ah)

Die Erfahrungen zeigen, dass in etwa 30 bis 50Ah sprich ca. 360 bis 500Wh für einen Tag benötigt werden.

Zur Einschätzung:

TV: 3A x 2h = 6Ah

LED-Beleuchtung, gesamt: 3A x 3h = 9Ah

Display und Steuerungen: 1A x 24h = 24Ah

Normaler Tag im Sommer: 39Ah

In den Wintermonaten:
Heizungsgebläse: bis 2A x 10h = 20Ah

Sonderfälle:
Mover ca. 30A x 0,1h = 3Ah
Satsuche: ca. 2A x 0,1h = 2Ah
Wechselrichter ca. 1A x 3h = 3Ah
Toaster über WR ca. 60A x 0,25 = 15Ah

Geräteauswahl

Für eine für uns autarke Nutzung waren somit folgende Geräte nötig:

LifiPo4 Akku, Ladegerät, Booster, Solaranlage, Wechselrichter mit Netzvorrangschaltung und einem Crashsensor für die Gasversorgung.

Grundsätzich soll das 12V Netz immer aus der Batterie versorgt werden. Geladen soll die über eine Solaranlage, einem Ladegerät und einem Ladebooster aus dem Auto.

Das 230V Netz soll zuschaltbar aus der Batterie versorgt werden können.

Akku

Ein LifePo4 Akku mit 80Ah Kapazität wurde im Jahr 2020 ausgewählt. Dieser hat eine vergleichbare Leistung wie eine 150Ah AGM Batterie und wiegt nur 10kg.In der Zwischenzeit sind die Preise starkmgefallen, sodass über ein Upgrade auf 200Ah nachgedacht wird.

Es handelt sich um einenn Powerpack mit einem 200A BMS, da die Batterie auch den Mover betreiben muss.

Anschluss

Mover bis 150A

Wechselrichter 150A

Caravannetz 12V

Ladegerät und Booster

Gewählt wurde ein Kombigerät von Büttner, was einen Booster für die Ladung aus dem Auto ermöglicht wie die stationäre Ladung aus dem 230V Netz. Das Ladegerät kann speziell die Ladekennlinie CCCV für LifePo4 Akkus bereit stellen. Es hat einen max. Ladestrom von 10A.

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 und der Zustand der Batterie angefragt werden. Der Raspberry Pi steuert die Ladetechnik in Verbindung mit einem Adruiono und visualisiert ebenfalls, Spannungen, Ströme und Temperaturen.

Über Relaiskarten, die vom Adruino gesteuert werden, können die Ladegeräte, der Wechselrichter und das Netzteil gesteuert werden.

Graphik noch nicht vollständig!

Solaranlage

Ausgeschlossen wurden die vollflächig verklebten flachen Solarmodule wurden ausgeschlossen. Die Wärmentwicklung kann dem Dach schaden und bei einem Defekt sind diese Module nicht mehr oder nur sehr mühselig vom Dach zu lösen. Rahmenmodule sind schwerer aber auch robuster und so wurde wieder auf ein solches Modul zurück gegriffen. Die Aanlage wurde aber 2 mal geändert. Die erste Analge mit einem 100W Schindelmodul und 24V Nennspannung wurde nochmals erweitert um 2 weitere 50W Module. Im Jahr 2023 wurde die Anlage dann nochmals umgebaut. ES wurden 2 175W Module Hochvoltechnik verwendet. Der Regler musste hierfür ebenfalls ausgetauscht werden.

PV Module

Die erste Auswahl (2021)

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Die erste Auswahl (2021)

Rahmenmodul 100W /Uo= 24V

Solarregler Victron 75/15

Erweiterung (2022)

Rahmenmodule 50V / Uo =24V

In Reihenschaltung der beiden 50W Module (parallel) zum 100W Modul.

Die Kombi funktionierte nicht richtig, da die Module nicht richtig aufeinander abgestimmt waren.

Umbau 2023

Die Anlage wurde auf 2 Hochvoltmodule umgerüstet.

2 x 175W Uo = 60V

Solarregler Vctron 100/30

Die Module wurden in Reihe geschaltet.

Solarregler

Für eine gute Ausbeute sollten ein MppT Solarregler verwendet werden. Eine App-Funktion sollte ebenfalls vorhanden sein.

Es wurde zunächst der Victron 75/15 und später der 100/30 eingesetzt.

der Victron 75/15 wird weiter für die ausgebauten Module als Variable Lösung verwendet.

Wechselrichter

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 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.

Das 12V Netz

Das 12V Netz wurde so umgebaut, dass dieses vorrangig über die Batterie und einer Solaranlage betrieben wird. Das Netz kann aber auch herkömmlich über das werkseitig verbaute Netzgerät oder über das Ladegerät betrieben werden.

Spannungsversorgung für das 12V Netz

Das 12V Netz wird weiter über das Dometic Netzteil verteilt. Allerdings ist der 230V Anschluss schaltbar gemacht. Der 12V Eingang wird über die Batterie des

Wohnwagens versorgt. Gesteuert wird diese über einen Adruiono und einen Victron Batteriecomputer der in den drei Betriebsarten wählen kann...

Booster & Ladegerät

Der Netzanschluss erfolgt über eine Steckdose, die schaltbar gemacht wurde. Die Steckdose wird über eine Auswertung in einem Adruiono in Kombination mit dem Victron BMV automatisch zugeschaltet, sobald die Batteriespannung einen kritischen Wert unterschreitet.

Zusätzlich kann mit einem Schalter im Notfall das Ladegerät manuell gestartet werden.

Anschluss des Wechselrichters

Der Wechselrichter wurde über eine Netzvorrangschaltung in das Caravannetz eingebunden. Dem Wechselrichter wurde ein FI Schutzschalter und ein Sicherungsautomat nachgeschaltet. Zum Thema RCD an Wechselrichtern gibt es aber besondere Hinweise zu beachten!

Hinweis FI Schutzschalter

Ein Wechselrichter stellt ein isoliertes IT Netz dar. Somit kan der Betrieb von mehreren Geräten gefährlich werden, da ein FI oder RCD nicht auslösen wird.

Hat der Wechselrichter eine "Virtuelle Nullung" und ist an das Chassis des Caravans ausreichend geerdet, kann ein FI zumindest innerhalb dieses Netzes auslösen. Vorsicht ist bei der Verwendung im freien, außerhalb des Caravans geboten.

230V Netz mit Wechselrichter

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.

In Erweiterung ist angedacht, dass der Kühlschrank wahlweise doch über den Wechselrichter mitversorgt werden kann. Hierfür wurde eine Steckdose hinter den Kühlgittern montiert, wo manuell der Kühlshrankbetrieb nur auf 230V Landstrom oder über das Wechselrichternetz versorgt werden kann.

230V Netz

Konzept Solaranlage

Montage der ersten PV Module

Die ersten PV Module wurden 2021 und 2022 montiert.

Dies war zunächst ein 100W Schindelmodul, an das als Ergänzung 2022 zwei in Reihe geschaltete 50W Module parallel angeschlossen wurde.

Die Module hatten eine Systemspannung von 24V spricht 48V Ump.

Die Montage erfolgte über Spoiler die mit Dekasyl M5 aufgeklebt wurden.

Änderung der Solaranlage

Änderung der Solaranlage im Simmer 2023.

Es wurden 2 Platten mit je 175W Nennleistung und einem Ump=52V ausgesucht, die parallel verschaltet wurden.

Die alten Module wurden demontiert und die Spoiler Dach entfernt.

Einbauort Ladetechnik und Wechselrichter

Überwachung der Batterie

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!

Anschluss, Absicherung & Überwachung

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

Der Anschluss aller großen 12V Geräte erfolgt über eine Sammelschiene. Das Serienmäßige 12V Netz des Wohnwagens wird weiter über das Dometic Netzteil betrieben und abgesichert.

Überwachung

Das 12V Netz wird über einen Smart Shunt überwacht. An diesem wurde auch eine Sammelschiene für alle Massen angebracht.

Ladetechnik

Die Ladegeräte, BCB sowie der Solarregler sind über eine 20A Sicherung 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. Durch Umstecken des 230V Steckers an eine separate Steckdose hinter den Lüftungsgittern, kann der Kühlschrank auch über dern Wechselrichter an 230V betrieben werden.

Gasversorgung als Teil einer autarken Nutzung

Die Gasversorgung trägt einen wichtigen Anteil zur autarken Nutzung. So kann der Kühlschrank auch ohne eine weitere Stromversorgung über Gas betrieben werden.

Um dies auch unterwegs zu gewährleisten, ist eine Duo Control mit Crashsensor verbaut.