Strom; für mich das leidige Thema schlechthin. Zu Ausbildungszeiten hat mich dies schon kaum bis gar nicht tangiert, maximal peripher. Und wie das eben so ist, hat mich das natürlich eingeholt.
Sei's drum...
Ich habe das länger vor mir hergeschoben, da ich normalerweise Dingen nicht traue, die ich nicht sehen bzw. anfassen kann. Schlussendlich muss ich da durch als Lurch, wenn ich Frosch werden will.
Ich werde das Ganze recht kurz halten, da es gefüllte 8237235623834934 Seiten im Internet gibt, die euch im Detail erläutern, wie alles "zusammenkommt".
Fangen wir an:
Eigentlich ist das Thema Strom nicht so kompliziert, es kommt auf den richtigen Kabelquerschnitt an, die passende Sicherung, eine ordentliche Verarbeitung und der Rest ergibt sich meist aus Schaltplänen.
Ich habe damit angefangen, mir die passenden Kabelquerschnitte auszurechnen. Hierbei muss die Kabellänge beachtet werden, da der Verlust bei einem 12V Bordsystem eine entscheidende Rolle spielt. Beispiel dazu ist mein Warmwasserboiler am Heck des Fahrzeugs: Dieser läuft mit besagten 12V. Dadurch, dass ich 5m Kabeln von der Verteilung zum Bauteil habe, würde bei dem empfohlenen 6qmm Kabel nur 11,5V ankommen, damit schaltet dieser nicht ein. Zudem geht bei dünnem Kabel zu viel Energie als Wärme verloren. Wenn dies zu viel Wärme wird, schlägt das in einem Kabelbrand nieder.
Ich habe hierzu vier verschiedene Kabelquerschnittrechner probiert und hatte vier verschiedene Ergebnisse, so, dass ich der Sicherheit und des Kompromisses wegen am Ende ein 16qmm Kabel für den Boiler genommen habe.
Als Beispiel nehmen wir besagten Boiler, welcher folgende Informationen bereit stellt:
200Watt und 12V Spannung. Wir benötigen Ampere für den korrekten Kabelquerschnitt und die Sicherungsgröße.
Die Rechnungen dazu sehen wie folgt aus:
P = U x I
P= Watt
U= Volt
I= Ampere
Nach der erforderlichen Umstellung:
I = P / U
200Watt / 12V = 16,67Ampere
Nun haben wir die Ampere und können uns an die eigentliche Berechnung setzen:
A = (I x 0,0175 x L x 2) / (fk x U)
I = Ampere
0,0175= spez. Widerstand v. Kupfer in Ohm x mm²/m
L= Länge des Kabels
fk= Verlustfaktor, ich habe hier mit 2%, also 0,02, gerechnet
U= Spannung
So sieht die Rechnung nun wie folgt aus:
(16,67 x 0,0175 x 5 Meter x 2) / (0,02 x 12V) =
2,92 / 0,24 = 12,17
Dies bedeutet, dass ich für den Boiler mit 5m Kabel einen Querschnitt von 12,17qmm nehmen sollte. Da dieser Kabelquerschnitt nicht existent ist, nehme ich den nächsten, nämlich 16qmm.
Wenn ich nun unbedingt auf 1 Prozent Verlust kommen möchte (fk = 0,01) müsste ich ein Kabel mit dem Querschnitt 25qmm nehmen:
2,92 / 0,12 = 24,33
Eigentlich eine recht verständliche Sache. Die genannte Formel ist allerdings auch schon die Upper Class. Im Normalfall ist es ausreichend, wenn ihr die Ampere wisst und den Rest über eine Tabelle für Kabelquerschnitte nach VDE-Norm herauszieht. So wisst ihr auch die maximale Belastbarkeit für das Kabel und damit die Sicherungsgröße.
Genannte Tabelle sieht im Auszug wie folgt aus:
Länge <5A <10A <20A <50A <80A
1-2m 1,5mm² 1,5mm² 4,0mm² 16mm² 35mm²
2-3m 2,5mm² 2,5mm² 4,0mm² 16mm² 35mm²
3-4m 4,0mm² 4,0mm² 6,0mm² 16mm² 35mm²
4-5m 4,0mm² 4,0mm² 10mm² 25mm² 35mm²
5-6m 6,0mm² 6,0mm² 10mm² 25mm² 35mm²
6-8m 6,0mm² 6,0mm² 10mm² 35mm² 35mm²
Hier würde ich für meinen Boiler auf ein 10qmm kommen, da ich mit knappen 17 Ampere und 5m Entfernung in der Spalte mit den 20A liege. Die Tabelle ist für einen Verlust mit 2,5Prozent ausgelegt. Würde genauso funktionieren, aber sicher ist sicher. Lieber den Kabelquerschnitt zu groß als zu klein wählen.
Lange Rede kaum ein Sinn:
Wichtig ist:
- die passende Formel für die Ampere I = P / U
- der passenden Kabelquerschnitt
- dass ihr Litzenkabel verwendet und keine Kabel für den Hausgebrauch. Hier fehlt die nötige Flexibilität; so entstehen Kabelbrüche, was zu erhöhten Widerständen führt.
- Die passende Sicherung für jedes Kabel, bei meinem Boiler mit 16,67A werde ich die nächstgrößere Sicherung nehmen; also 20A.
- Zudem müssen 12V und 230V getrennt voneinander verlegt werden, also nicht im gleichen Kabelschacht,
- Karosseriedurchführungen gegen Aufscheuern sichern
- Kabeldurchmesser lieber eine Nummer großer als kleiner wählen
- keine Lüsterklemmen verwenden, sondern Wago-Klemmen. Die sichern über Federkraft und können sich nicht lockern
- Kabel ordentlich konfektionieren mit Aderendhülsen, Kabelschuhen usw.
- Plus- und Minuskabel immer im Selben Durchmesser nutzen
- für ausreichende Belüftung aller Geräte sorgen
- Masse an die Batterie zurück führen, so tut ihr euch mit einem Trennschalter leichter
- nur am stromlosen System arbeiten
Soviel zu den Grundlagen und wirklich nur minimal umrissen.
Mein Setup besteht komplett aus Votronic-Bauteilen. Dies fußt auf der Tatsache, dass es eine Firma aus dem Inland ist. Bei irgendwelchem China-Zeug von Amazon bin ich recht skeptisch; im schlimmsten Fall fackelt mir Gèrtrude ab.
Ich habe im ersten Schritt alle Kabel zu den Geräten verlegt, hin und zurück, um später die Möglichkeit der kompletten Trennung zu haben. Alles natürlich im passenden Querschnitt.
Bereits hier wisst ihr, was ihr für eine Batteriekapazität benötigt.
Im zweiten Schritt habe ich mich um die Verbindung aller Kabel mit der Batterie gekümmert. Dies läuft bei mir, Plus- und Minusseitig, über Verteiler von Votronic (Plus- bzw. Minusdistributor). Dort schließe ich alle roten Kabel von den Geräten an und sichere Selbige passend ab. Dort geht ein dickes Kabel von der Batterie ein (16qmm). Das gleiche passiert auf der Masseseite (16qmm). Die Batterie wird noch mit der Karosserie verbunden (16qmm).
Und damit könnt ihr bereits die Geräte im Fahrzeug nutzen. Allerdings findet noch keine Ladung der Bordbatterie statt.
Dies realisiere ich im dritten Schritt über einen Ladebooster/Ladewandler. Dieser regelt in Abhängigkeit vom Ladezustand der Fahrzeugbatterie und Bordbatterie die Ladung Letzterer. Er erkennt selbstständig, wann die Fahrzeugbatterie voll ist, wann der Motor läuft, ob und wie die Bordbatterie geladen werden muss.
Ähnlich funktioniert das mit dem Solarregler, welcher den erzeugten "Strom" in eine, für die Batterie verträgliche Ladekurve glättet und in Abhängigkeit des Ladezustandes und der Temperatur die Batterie lädt. Sonnenenergie geht nicht gleichmäßig ein, so, dass diese "nachbereitet" werden muss. Der Solarregler kann ebenfalls die Fahrzeugbatterie versorgen, allerdings lediglich mit einer Erhaltungsladung.
Zusätzlich habe ich mir einen Batteriewächter, welcher über einen Shunt läuft, gegönnt. Dazu später mehr.
Ich habe einen Batterietrennschalter in die Masseleitung gesetzt. Damit kann ich auf einen "Dreh" Stromlosigkeit für den Innenraum herstellen. Ich habe den Trennschalter in der Masseleitung, da ich so keine Spannungsspitzen beim betätigen erzeuge.
Und ein 12V Anschluss habe ich direkt an der Batterie, da dieser die Maximalbelastung (200W) zur Verfügung stellt. Stichwort: kurze Wege dem Kabelquerschnitt zuliebe.
200W ist das Maximum, was Geräte für 12V "ziehen". Umgerechnet 17A. Damit ich nicht wieder ein 16qmm Kabel durch das Fahrzeug ziehen muss, reichen 4qmm aus, da die Kabellänge knapp 30cm beträgt. Hier hätte auch ein kleinerer Querschnitt gereicht, aber ich fühle mich besser, wenn Reserven vorhanden sind.
Ich muss natürlich auch erwähnen, dass der zeitliche Aspekt für das Anschließen, korrekte Verkabelung der Batterie und alle unmittelbaren Geräte bzw. Verteiler, Löcher setzen, Kabel ziehen in den Motorraum schon seine 30Std gedauert hat. Mit Gedanken machen, mal ein Päuschen hier und da. Es treibt mich ja nichts und ist größtenteils ein Hobby.
Ich habe mich dazu entschlossen, mein ganzes "Stromgedöhns" im Beifahrersitzkasten zu verstauen. Dort laufen dann auch alle Kabel zusammen, werden passend abgesichert und verteilt mit Plus- und Minusdistributoren. Denkt immer an die Beschriftung der Kabel, später kamen die Fähnchen ab und eine Kabelmarkierung dran.
Den Boden direkt hinter den Sitzen habe ich als Kabelkanal angelegt, so dass ich schnell ran komme, ohne den Boden komplett herausnehmen zu müssen.
Weiter arbeite ich nur mit 12V, da ich für Kram wie Fernseher, Kühlschrank usw. in keiner Weise eine Verwendung sehe.
Nun ist alles, bis auf den Solarregler, welcher sich im Zulauf befindet, verbaut und korrekt verkabelt. Als Batterie verwende ich eine auslaufsicherte AGM Batterie mit 122Ah, welche für meine Zwecke überall hin reicht. Selbige kann liegend verbaut werden. Darüber werden die Kühltruhe, 5 Lampen, 2 USB und zwei 12V Anschlüsse betrieben. Und oben erwähnter Boiler. Wobei dieser, logischerweise, ein Streitthema ist. Denn dieser braucht 3Std (1Std f. 20Grad), um auf 75Grad zu heizen. Wenn der jetzt in der Stunde 17Ampere aus der Batterie zieht, bedeutet das, dass ich für eine Ladung 51Ampere benötige. Da ich die Batterie maximal mit 50% belasten kann, bedeutet das, dass die Batterie für einmal heißes Wasser reicht... heißt, während der Fahrt heizen, bzw. das Ganze ein bisschen im Augen behalten, denn die Solaranlage schafft theoretisch gute 8,xx Ampere.
Soweit so gut. Zusätzlich habe ich einen Batteriewächter verbaut. dieser überwacht mir die Bordbatterie komplett. Ganz dolles Teil, da man direkt Kriechströme, die aus- und eingehenden Ampere, Spannungen aller Batterien sowie Restlaufzeit der Batterie bei momentanen Stromverbrauch ersehen kann. Alarme lassen sich natürlich auch einstellen.
Das Masseband habe ich gegen ein passendes Kabel getauscht; Signalkabel sind bei mir Grün.
Zusätzlich habe ich einen "Trittschutz" montiert (wichtig, wenn der Stuhl gedreht ist) und einen Plusverteiler zwischengeklemmt. Ein Batteriepol mit 7 Klemmen ist nicht das gelbe vom Ei.
