Unser "autarker" Wohnwagen

... Geräte & Funktion

​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.

In der Regel soll das 12V Netz aus dem LifoPo4 Akku versorgt werden. Reicht die Ladung der Batterie nicht meehr aus und kann auch nicht mehr durch die Solaranlage geaden werden, schaltet ein Ladegerät sowie das Netzteil zu, vorrausgesetzt ein 230V Anschluss steht zur Verfügung. Ein Booster kann während längeren Fahrten zusätzlich den Akku laden.

Für die autarke Nutzung von 230V Geräten ist ein Sinus - Wechselrichter mit 1500W Nennleistung eingebaut, der über eine Vorrangschaltung in das Wohnwagennetz einspeist. Dieser kann wird nur bei Bedarf zugeschaltet.

...Kalkulation des Energiebedarfs

Vor jeder weiteren Überlegung stand noch das Abschätzen des benötigten Energierbedarfes, welches wie folgt durchgeführt werden kann:

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

Das hängt natürlich sehr davon ab, wie viel Licht eingeschaltet wird, wie lange Fernsehen geschaut wird oder wie oft ein Gerät mit besonders hocher Leistung, wie ein Mover, Wechselrichter etc. benötigt wird.

Zur Einschätzung:

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Das 12V Netz

Das gesamte 12V Netz für alle 12V Geräte wurde neu geplant.

Während die 12V Versorgung für die werkseitigen Gerätschaften über das Dometicnetzteil betrieben werden, wurden die weiteren Betriebsmittel wie Mover, Wechselrichter und Satanlage extra abgesichert und von der Batterie versorgt. 

... 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 Vicron Batteriecomputer der in den drei Betriebsarten wählen kann...

Landstrommodus...

... der Wohnwagen kann wahlweise vollständig über den Landstromanschluss versorgt werden. Das Ladegerät des Akkus kann manuell zugeschaltet werden sowie auch das werkseitige Netzgerät.

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.

Netzgerät (Dometic SMP)

Die Batterie wurde an das werkseitige Demeticnetzgerät angeschlossen. Dieses gerät erkennt ob ein 230V Anschluss vorhanden ist und schaltet automatisch auf 230V um.

Um dies zu verhindern, wurde der 230V Anschluss schaltbar gemacht. So kann dass Gerät dann zugschaltet werden, wenn weder die Solaranalge mit die Batterie, noch das Ladegerät ausreichend sind, den Wohnwagen mit 12V zu versorgen.

Hierbei handelt es sich um eine reine BackUplösung.

Im reinen 12V Modus übernimmt das Gerät die werkseitige 12V Verteilung incl. der Absicherung

... Wechselrichter für "autarke" 230V 

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.

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 Wechsrlrichtern 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.

Änderungen im 230V Netz für den 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.

Das neue 230V Netz

Auswahl der Komponenten

Nachdem das Konzept der Anlage vorgeplant war, konnte an die Auswahl der einzelnen Komponenten gedacht werden. Wem die Kosten egal sind, findet sehr viele wirklich schöne Geräte, doch irgendwo muss so eine Anlage auch noch finanziell im Rahmen bleiben und da lohnt es sich genauer hin zu schauen, nicht alles passt immer zusammen...

Der Akku

Für die beiden letzten Wohnwagen kam eine 120Ah BleiSäure Batterie zum Einsatz, was ca. 60Ah nutzbare Energiemenge bdeutet. Aus Gewichtsgründen wurde eine LifePo4 Batterie gewählt, die ca. 20kg an Gewicht einspart. 

Zu Achten dabei ist, dass der maximale Strom hoch genug ist um den Mover und den 1500W Wechselrichter zu betrieben. Sprich der max. Dauerstrom muss ca. 150A betragen. Eine Batterie mit 80Ah lag 2020 im Rahmen des machbaren. Heute wurde ich eher eine 100 bis 150Ah Batterie wählen.

Ladegerät und Booster

Auch wenn immer der LifePo4 Batterie nachgesagt wird, dass diese mit jeder Ladetechnik zurecht kommt, ist es doch besser die geeigneten Ladegeräte mit entsprechender Kennlinie zu verwenden.

Das Problem bei den Ladegeräten mit einer IUoU Kennline bestand darin, dass die Spannung für die Erhaltungsladung oftmals zu hoch war.

Ein passendes Ladegrät für diesen Akkutyp mit einer IU oder CCCV Kennlinie zu finden war weniger ein Problem.

Zusätzlich sollte jedoch noch ein Booster für die Ladung aus dem Auto verbaut werden. Hier sah es schon schlechter aus. Entweder sind die Booster schlicht ungeeignet, da ein Ladestrom von 20A nicht übertragen werden kann oder die angebotenen Booster waren auf Rückfrage der Hersteller nicht geeignet. Das Kombigerät von "Büttner" BCB10/10 bietet einen Booster mit 8A und ein Ladegerät mit 10A welches auch noch Temperaturüberwacht ist.

Das 10A Ladegerät ist zwar etwas schwach, hat bisher aber ausgereicht. Der Booster funktioniert über das Auto problemlos und wird nur bei bedarf zugeschaltet.

Solaranlage

Im Handel sind jede Menge diverser Solarmodule und Regler verfügbar. Ausgeschlossen wurden die vollflächig verklebten flachen Solarmodule. Die Wärmenetwicklung 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....

Aufbau der Solaranlage

Auswahl der PV-Module

Die erste Auswahl (2021)

Also wurde wieder auf  Rahmenmodule zurückgegriffen. Zunächst wurde ein einzelnes 100Wpeak Modul mit einer Ump=48V verwendet. Die höherer Spannung sorgt dafür, dass auch bei schwächerem Licht noch ein Ladestrom möglich ist. Diese Anlage wurde durch 2 weitere 50Wpeak Module vom gleichen Hersteller erweitert.

Hierbei wurden die beiden 50W Module in Reihe geschaltet und auf die gleiche Spannung wie das 100Wpeak Modul zu gelangen. Diese Kombination wurde dann parallel zum 100Wpeak Modul verschaltet. 

Es wird viel über die Vorzüge der Reihen oder Parallelschaltung diskutiert. Letztendlich ist die Parallelschaltung redundanter und der Reihenschaltung vorzuziehen. Wer aber reine 12V (Ump=24V) nutzt, kann auch gute eine Reihenschaltung verwenden um etwas mehr Ausbeute bei Dämmerung zu erhalten.

Veränderung

Die Anlage wurde im Sommer 2023 verändert. Da die Kombination nicht effektiv funktionierte, wurden die Module demontiert und anderer Module installiert. Hierbei handelt es sich um 2 je 175Wpeak Module mit einem Ump=60V.

Die beiden anderen Module können bei bedarf als flexible Module verwendet werden, bzw. stellen eine Versorgung im Garten dar.

Montage

Die Module wurden mit Spoilern, die auf das Dach geklebt wurden, befestigt.

Solarregler

Für eine gute Ausbeute sollten MppT Solarregler verwendet werden. Eine App-Funktion sollte ebenfalls vorhanden sein. Die Firma Victron bietet zu einem verbünftigen Preis gute Solarregler an, die per App frei programmierbar sind und der Solarertrag aufgezeichnet wird.

Für den ersten Ausbauschritt wurde ein Regler mit 15A und 75V Modulspannung verwendet. Für den dritten Schritt musste der Solarregler noch durch einen 30A Typen ergänzt werden.

Der 15A Regler ist im Wohnwagen verblieben und dient nun als Laderegler für flexible Lösungen z.B. im Garten.

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

​Im Frühsommer 2023 wurde die Solaranlage geändert. Die bisherige Anlage funktionierte aber nicht effizent genug. grund hierfpr waren Spannungsunterschieder zwischen den beiden Teilen (100W und 2x50W).

​Es wurden 2 Platten mit je 175W Nennleistung und einem Ump=52V ausgesucht, die parallel verschaltet wurden. Hierfür war auch ein neuer Solarregler notwendig.

Die alten Module wurden demontiert und die Spoiler unter Mühe vom Dach entfernt. Diese konnten aber wieder verwendet werden.

Einbauort Ladetechnik und Wechselrichter

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.

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.