Hinweis: In den folgenden Beispielen gehe ich immer von den Maximalwerten aus. Bitte am Ende des Artikels noch die Empfehlung beachten, wie man die Batterien schont!!

Wenn ich eine s.g. Inselanlage mit Solar/Windkraft plane, dann muss ich als erstes wissen, welche Geräte ich besitze und welche Spannung diese benötigen. Diese teile ich in 5 Kategorien ein: 230V Wechselspannung (Also klassische Haushaltsgeräte), 24V Geräte, 12V Geräte, 5V Geräte und alle anderen Geräte. Dazu muss man wissen, dass nahezu alle Geräte mit einem Netzteil zwar einen 230V Anschluß haben aber in Wirklichkeit auf Gleichspannung zwischen 12V und 48V laufen.
Warum diese Einteilung? Oberstes Prinzip bei einer Inselanlage: So wenig wie möglich transformieren!! Dabei enstehen Verluste und die gilt es zu vermeiden.
Nun habe ich die Geräte alle klassifiziert und nicht vergessen, ein Laptop Netzteil für 230V gehört gehört nicht in die 230V Kategorie, sondern in die Kategorie die der Ausgangsspannung entspricht. Ok und was nun? Nun kann ich erkennen in welchem Spannungsbereich ich die meisten Geräte habe. Sehe ich dass die meisten Geräte auf 12V und weniger laufen dann fiele die Wahl auf ein 12V Batteriesystem. Ausnahme: Wenn die Geräte die ich am meisten nutze zwar wenige sind aber alle in der Kategorie bis 24V, dann besser ein 24V Batteriesystem anpeilen.

Nun habe ich die Nennspannung (im folgenden nehme ich 12V an) meiner Inselanlage festgelegt. Aber was mache ich nun mit einem 19V Laptop Netzteil? Zunächst schaue ich ob der Hersteller ein Autoladekabel dafür anbietet. Diese laufen dann auf 12V (und in den meisten Fällen auch für 24V). Diese Geräte transfomieren dann die 12V hoch auf 19V und alles ist gut. Aber wenn ich transformiere kann ich doch auch bei dem 230V Netzteil bleiben?! Nein, denn zum einen ist die Transformation von 19V auf 230V belastender als von 19V runter auf 12V und bei 230V muss ich zusätzlich aus dem Gleichstrom noch Wechselstrom machen, der dann wieder intern in Gleichstrom gewandelt wird. Soweit sollte der Vorteil nun klar sein. Bleibt noch die Frage, was mache ich wenn es kein 12V/24V Netzteil für mein Gerät gibt? Kurz: Dann baue ich mir eines! Und das gilt natürlich auch für alle Geräte die über den 12V liegen! Das dies natürlich nicht jeder kann ist klar und deswegen kann ich auch nur eindringlich warnen. Wenn du nicht weisst wie das geht, dann mache es auch nicht!! Ich werde bewusst hier keine Bauanleitung zeigen oder Kaufempfehlungen geben. Wer sich da auskennt, der weiß was zu tun ist und alle anderen laufen eher Gefahr die Inselanlage abzubrennen und sollten die Finger davon lassen.

Jetzt haben wir die Geräte klassifiziert und alle Geräte auf die 12V der Anlage angepasst. Jetzt mache ich mir eine Liste die den maximalen Stromverbauch der Geräte zeigt. Wie errechne ich den? Ganz einfach: Maximalleistung(Watt) / Anschlußspannung (in unserem Beispiel 12V) = maximaler Strom (Ampere)
Wenn auf dem Netzteil bei Ausgang (Output) nicht die Wattzahl steht sondern nur Volt und Ampere, dann multipliziere ich die beiden Werte und habe die Maximalleistung (Watt)
Im Idealfall stehen alle Werte bereits auf dem Netzteil. Dennoch muss ich die obere Rechnung ausführen, wenn die Ausgangsspannung des Gerätes nicht 12V beträgt, denn die so errechneten Ampere werden tatsächlich der Batterie entnommen.

Warum ist das wichtig? Eine Batterie hat einen maximalen Entladestrom! Dieser ist in der Regel gleich mit der angegebenen Ah Zahl was man auch 1C nennt. Eine 200Ah Batterie kann somit 200A Dauerstrom liefern. Es kann aber auch sein dass der Hersteller nur 0,5C angibt dann wären es nur 100A bei der Beispielbatterie. Im Weiteren gehen wir aber von 1C aus.

Jetzt wollen wir wissen wieviel Ah brauche ich. Diese Antwort wird leider oft falsch beantwortet, denn es geht hier nicht ausschließlich um die Frage wieviel Ah ich pro Tag verbrauche und nachladen kann, damit ich immer genug Strom habe, sondern eben auch um die Maximale Last. Bleiben wir bei dem genannten Beispiel dann haben wir 12V 200Ah mit 1C Entladung demnach können wir 2400 Watt Leistung abrufen und somit sollte der Wechselrichter diesen Wert schonmal nicht überschreiten. Wer also eine 2500 Watt Kochplatte betreiben will, der braucht schonmal mindestens 210Ah bei 1C und den passenden Wechselrichter! Die Kochplatte könnte dann weniger als eine Stunde laufen und die Batterie wäre dann leer. Dies ist abhängig von der Tiefenentladungsgrenze der Batterie die je nach Typ zwischen 10% – 50% liegt.

Dann kommen wir jetzt zur Frage: Wie groß muss meine Batterie sein, damit ich auch Autark bin und nicht plötzlich die Batterien leer sind und ich ohne Strom da stehen?
Das ist eine ziemlich einfache Rechnung bei der uns wieder die Liste mit den Geräten und deren Maximalleistung (Watt) hilft. Als erstes ergänze ich die Liste mit der täglichen Nutzungsdauer. Wenn man 30 minuten am Tag kocht, dann wären dass also 2500W / 12V * 30min / 60min = 104,16Ah
Wiederholen wir die Rechnung für alle Geräte und addieren die Ah wissen wir, was wir maximal pro Tag an Kapazität benötigen. Diesen Wert rechnen wir noch geteilt durch die maximale Entladungsgrenze und dann mal 100. Bei AGM wären dass dann 50% also 104,16 / 50 * 100 = 208,32Ah. Die Batterie muss also ~210Ah Kapazität haben, damit wir 30 Minuten pro Tag kochen können.

Wie groß muss also die Batterie sein? Das ist jetzt etwas schwieriger zu beantworten. Die Tageskapazität gibt uns rechnerisch einen Tag Unabhängigkeit wenn wir davon ausgehen, dass die Batterie nicht geladen wird. Dank Solar/Wind und bei Fahrzeugen auch die Lichtmaschine gewinnen wir aber auch immer Strom. Und wieviel das ist hängt von den verwendeten Ladungsmethoden genauso ab wie von deren Effektivität (z.B. gute oder schlechte Solarpanele), vom Standort, usw.

Hier kann man sich also nur mit einer Faustformel behelfen. Wenn ich nur Solar habe, dann würde rechnerisch ein 12V 52 Wh Panel reichen um die Kochplatte zu betreiben (104,16 * 12V / 24h)
Da die Sonne aber nicht 24 Stunden scheint und die 100% eines Solarpanels schon garnicht permanent erreicht werden. Geht man in deutschen Breitengraden von 4 Stunden pro Tag im Jahresschnitt aus. Damit wären wir dann bei 312 Wh für das Solarpanel. Aber wieder gehen wir nur von Solar im Jahresdurchschnitt aus. Dies würde bedeuten dass die Anlage im Sommer viel zu viel Energie erzeugt und im Winter oder bei Regentagen ggfls viel zu wenig. Und hier trennt sich dann auch die Planung für ein feststehendes TinyHouse und einen beweglichen CamperVan. Man kommt um eine zweite Stromquelle nicht herum. Beim TinyHouse bietet sich Windkraft an und beim CamperVan eben die Lichtmaschine.
Hier beginnen wir ein neues Beispiel, da wir in den seltensten Fällen nur 30 Minuten am Tag kochen wollen:
Tagesbedarf: 320Ah
Batteriekapazität bei 80% (LiFePo): 400Ah
Solar only: 960Wh bei 4h Jahresdurchschnitt
Da die Systeme ja modular sind und immer erweitert werden können kann man also problemlos klein anfangen. Davon ausgehend, dass ich nicht jeden Tag etliche Kilometer fahre (Lichtmaschine lädt die Batterie) würde ich mit 400 Watt Solar anfangen. Bleibe ich nie mehr als einen Tag an einem Ort und fahre entsprechend viel, dann würde ich sogar nur 200 Watt Solar planen. Ebenso, wenn ich nur in sonnigen Gebieten unterwegs bin. Auch der Wirkungsgrad der Panele und der Laderegler (PWM oder MPPT) spielen hier eine große Rolle. Mit dem entsprechendem Regler können die vollen 18V oder sogar 36 Volt der Panele genutzt werden was den Ladestrom erhöht und damit die Ladezeit verkürzt. Du siehst: Es sind sehr viele Faktoren die eine entscheidende Rolle spielen.
Auch empfehlenswert sind mobile Solarpanele als Ergänzung zu den fest montierten. So kann ich auch mal im Schatten parken und das Panel perfekt zur Sonne ausgerichtet ein paar Meter weiter wegstellen oder Schlechtwettertage damit ausgleichen, wenn das Dach nicht genug produziert.

Fazit: Es gibt leider nicht die eine Lösung für alle, sondern es ist immer eine individuelle Lösung, die von Bedarf, Qualität und Verhalten abhängig ist aber ich hoffe dass Ihr mit diesem Artikel alle Punkte habt, die bedacht werden müssen und so leichter zu Eurer individuellen Lösung kommt.

Jetzt noch der o.g. Hinweis: Die Maximalwerte einer Batterie auszunutzen bedeutet immer eine drastische Verkürzung der Lebensdauer. Beim Ladestrom würde ich also immer eine Halbierung empfehlen und auch die Entladegrenze sollte man nicht ausreizen. Genauso sollte eine Batterie aber auch nicht ständig zwischen 100% und 90% Aufladung betrieben werden. Ein LiFePo Akku fühlt sich zwischen 90% und 60% am wohlsten und bei 0,5C statt 1C Ladestrom ist er auch deutlich weniger gestresst. Dies sorgt für eine maximal lange Lebensdauer und schont den Geldbeutel, da Batterien nunmal nicht billig sind.

Ein Solar Panel liefert 12V und man kann in unseren Breitengraden im Schnitt von ca 4 Stunden Ausbeute pro Tag rechnen. Davon ausgehend kann man je 100 Watt Solarpanel mit 400 Wh bzw 33,33 Ah kalkulieren. Damit Du Deinen Bleistift schonen kannst habe ich eine Exceltabelle erstellt, wo Du in den grünen Feldern einfach nur die Werte der Verbraucher eintragen musst und kannst oben rechts bei „Überschuß“ erkennen ob die angepeilte Gesamtwattleistung Deiner Solaranlage ausreichend ist.

Zu beachten ist hierbei, dass auch 230V Geräte mit 12V berechnet werden, da am Ende der Wechselrichter mit 12V läuft. Da bei einem 3000W Wechselrichter unter Volllast 250 A auf den 12V Leitungen und an der Batterie angefordert werden ist ein ausreichender Kabelquerschnitt und vor Allem eine ausreichender Entladestrom bei den Batterien notwenig!! Es reicht also nicht einfach nur die Batterie nach den benötigten AmpereStunden (Ah) auszulegen, sondern vorallem nach dem möglichen maximalen Entladestrom. 30 Minuten Minibackofen mit 1500W sind 30 min 125 A auf den Leitungen und der Batterie. Rechnerisch würde da eine 62,5 Ah Batterie reichen aber die wird das wohl nur einmal bis keinmal durchhalten. Also unbedingt beachten, wenn Ihr nicht die Feuerwehr aus der Umgebung kennenlernen wollt.

Bei Fragen einfach in die Kommentare schreiben.

Solaranlagen (SA) oder eigentlich Photovoltaikanlagen, sind wohl der derzeit beste Weg sich autarkt mit Strom zu versorgen. Deswegen hat mitlerweile auch jedes Wohnmobil so eine Anlage auf dem Dach. Die Vorteile liegen dabei auf der Hand aber was sind die Nachteile?

Schattenparker sind ausgeschlossen! Ganz klar, denn eine SA hat den Schatten als natürlichen Todfeind. Aber Sonnenparker müssen nicht auf angenehmens Raumklima verzichten. Eine gute Dämmung ist da schon die halbe Miete. (Ihr ahnt es? Dazu wird es einen Beitrag geben)

Dennoch bleiben wir jetzt bei der s.g. Verschattung. Denn diese hat schon einen großen Einfluss auf die gesamte SA wenn nur ein winziges Stück des Solarpanels verschattet ist. Na gut dann nehme ich halt einfach 2, 3 oder noch mehr Panele. Ja ok und das ist auch schon wegen des Stromhungers alternativlos in meinem Fall aber wie schließe ich die dann an? In Reihe oder Parallel? Da gibt es leider nur eine tendenziel richtige Antwort…

Kurz: Ein Solarpanel besteht aus mehreren Zellen. Jede Zelle erzeugt 0,5V und diese werden meist zu 36 stk in Reihe geschaltet, sodass man auf 18V Gesamtspannung kommt. Stichwort Lichterkette! Fällt eine Zelle aus ist das gesamte Panel aus. Zum Glück gibt es hier Dioden in dem Panel die dies verhindern aber dennoch wird die Spannung halbiert.

Also mehrere Panele sollen es sein:

Die serielle Schaltung:

Die Panele werden wie folgt angeschlossen:

Ok dann also doch lieber Parallel?

Und was ist nun besser? Diese Frage kann man sich nur selbst beantworten und ist am Ende mit Sicherheit auch eine Budgetfrage. Wer, wie ich, sehr auf das Budget achten muss, der wird wohl eher zur Parallelschaltung greifen. Vorallem dann, wenn nur 2 Panele geplant sind. Bei 4 und mehr Panelen kann auch eine Kombination wirkungsvoll sein.

Ich plane zur Zeit den Einsatz von 4stk 100 Watt Panele und die kombinierte Schaltung, also 2 parallel und 2 seriell. Das Ganze wird an einem PWM Solarregler und 2-3stk 200Ah AGM Batterien angeschlossen. Natürlich würde ich auch LiFeYPo Batterien bevorzugen aber das Gewicht ist für meine Planung irrelevant und der höhere Wirkungsgrad wird vom Preis leider auch noch nicht aufgewogen. Allerdings kann sich das noch ändern, denn eine 300-400 Ah Batterie selber zu bauen, schwebt auch noch als Idee in meinem Kopf rum.

Was ist nun das Fazit? Eigentlich gibt es keines. Zumindest kein allgemeingültiges. Wer auf das Geld nicht achten muss, der sollte sich hochwertige 72 Zellen Module in Reihe (seriell) schalten und mit einem hochwertigen MPPT Regler an Lithium Batterien betreiben.

Wer den günstigsten Weg wählt der kommt wohl eher an 36 Zellen Module die parallel geschaltet über einen PWM Regler herkömmliche AGM Batterien versorgen.

Und das wichtigste Entscheidungskriterium ist und bleibt: Wieviel Strom verbauche ich pro Tag und wieviel davon muss ich zwingend pro Tag nachladen. Wie lange ich autark stehen kann entscheidet am Ende die Batterie, denn wenn es mal im Winter eine Woche schneit, liefert die SA schätzungsweise 0 Strom.

1. Option: Natürlich die Lichtmaschine. Diese lädt die Starterbatterie und kann selbstverständlich auch die Aufbaubatterie laden. Hierzu bedarf es im einfachsten Fall eines Trennrelais und im besonderen Fall eines Ladeboosters. Wann ist dieser besondere Fall? Dazu werde ich aber bei Gelegenheit mal einen gesonderten Beitrag schreiben.
2. Option: Das Ladegerät am Landstrom. In meinem Anwendungsfall stellt dies nur eine Notlösung da, da ich plane Autark zu stehen und somit wohl eher selten Landstrom zur Verfügung haben werde
3. Option: Solar. Heutzutage wohl eher schon Standard ist die Dimensionierung und die damit entstehenden Kosten aber immer noch sehr individuell. In meinem Fall wird es aber die Hauptversorgungsquelle sein und deswegen werde ich auch diesem Thema einen, bzw. mehrere eigene Beiträge widmen.
4. Option: Der Generator. Er ersetzt den Landstromanschluß und versorgt ein Ladegerät. Auch dies kann nur eine Notlösung sein, denn ob ich den Vanmotor laufen lasse oder einen Stromgenerator ist höchstens ein Unterschied in der daraus resultierenden Lärmbelästigung für das Umfeld. Dies kommt also nur in Frage, wenn man nicht nur autark sondern auch einsam steht.

Die genannten Optionen sind natürlich nicht exclusiv zu sehen und so muss man sich nicht für eine entscheiden sondern kann diese miteinander kombinieren. Aus diesem Grund sind bei mir auch alle 4 vorgesehen. Der Generator taucht in dem Plan aber nicht auf, da er ja nur den Landstromanschluß versorgt, wenn nötig.

Und nun noch ein wichtiger Warnhinweis und eine Erläterung!!
Arbeiten an der Elektrik sind lebensgefährlich und müssen von einem Fachmann ausgeführt werden. Weder willst Du, dass dein WoMo abbrennt, noch willst du, dass du einen Stromschlag bekommst. Also mache es nur selber, wenn du weißt was du machst! Meine Pläne sind für mich und können Fehler enthalten, daher übernehme ich keine Gewähr und Haftung dafür.

Der folgende Plan zeigt nur den Stromlauf. Die eingezeichneten Leitungen sind also nicht zwingend Einadrig. Das Lampensymbol steht lediglich als Symbol für einen Stromverbraucher um den Plan einfacher zu gestallten. Ob das nun eine Lampe oder ein an einer Steckdose angeschlossener Verbraucher ist, ist für den Plan nicht wichtig.
Aber nochmal: Wer den Plan nicht versteht muss sich zwingend fachliche Unterstützung holen, um Schäden an Mensch und Maschine zu vermeiden.

Der Plan:

Was sieht man dort nun?
Es gibt 3 potenzielle Stromquellen (Landstrom, Solar, Lichtmaschine) Diese benötigen alle einen eigenen, elektronisch geregelten Anschluß an die Batterien.
-Das Trennrelais, bzw der Ladebooster verbindet die Starterbatterie mit der Aufbaubatterie. (in beide Richtungen)
-Der Solarregler richtet zum einen die Spannung auf 12V um und leitet/regelt den Ladestrom zur Batterie.
-Das 230V Ladegerät macht was der Name sagt, wenn Landstrom anliegt.
-Dann sieht man noch eine Netzvorrangschaltung im Plan. Dieses Relais steuert lediglich eine „bevorzugte“ Stromquelle. In diesem Plan ist das der Landstrom (A). Liegt dieser an, dann wird der Wechselrichter getrennt. Auch dazu werde ich aber einen detailierteren Bericht schreiben, denn diese Variante hat Vor- und Nachteile und wird eventuell auch nochmal angepasst.

Die Voltmeter zeigen lediglich die Spannung der jeweiligen Batterien an. Dies ist rein informativ also optional.

Der Batteriemonitor zeigt, je nach Ausführung, alles an was die Batterie betrifft. Spannung, Kapazität, Ladestrom, Entladestrom, Verbrauch, Restreichweite, usw. Dies ist zwar auch ein optionales Zubehör, weil es nicht der Funktion dient, aber ich kann es nur wärmstens ans Herz legen, da man nur so den Überblick über seinen Energiehaushalt bekommt. Man könnte natürlich auch alles immer manuell nachmessen und die Werte selber ausrechnen aber wirtschaftlich ist anders.

Nun sind die Stromquellen und Batterien im Griff. Wir können uns also um die Verbraucher kümmern.
Dazu wird ein 12V Anschlußpanel benötigt, welches auch die Sicherungen aufnimmt und ein Wechselrichter der die 12V Gleichspannung in 230V Wechselspannung umwandelt. Ab dem Wechselrichter geht es dann im Prinzip nach den Regeln der Hauselektrik weiter mit wenigen Außnahmen. Ihr ahnt es schon? Auch dazu kommt ein gesonderter Beitrag.

Wie ich was angeschlossen habe erfolgt natürlich immer noch detailiert in den einzelnen Beiträgen die den eigentlichen Umbau zeigen. Noch läuft die Planungsphase. Zur Planung gehört natürlich auch die Materialliste. Im Bereich der Geräte kann man von billig bis teuer oder von Einfach bis Luxus alles bekommen. Was es letztendlich wird ist natürlich Budget- und Wunschabhängig.

Jedoch eine Warnung vorneweg!! Ich werde große Teile dieses Equipments direkt in China bestellen, denn dort wird es meist sowieso hergestellt. ABER macht dies nur, wenn Ihr wisst wie die chinesischen Versandhäuser ticken. Dort ist „Etikettenschwindel“ an der Tagesordnung. So werden PWM Ladegeräte auch sehr gerne als MPPT Ladegeräte bezeichnet. Solarpanele haben 300 Watt und mehr. Kleine Akkus haben 10tausende mAh an Kapazität, usw…. Kurz gesagt: Auch chinesische Hersteller können nicht die physikalischen Gesetzte überwinden und zaubern. Auch zu diesem Thema werde ich bei Gelegenheit einen eigenen Beitrag schreiben, denn ich bestelle schon seit fast 20 Jahren in China und zwar ohne Probleme.
Um Deinen Einkauf sicherer zu machen werde ich auch immer eine alternative Quelle mit Käuferschutz, wie z.B. Amazon angeben.

Soviel erstmal zum Aufbau der Elektroversorgung in meinem CamperVan. Details folgen in der Umsetzungsphase. Wie geht die Planung weiter? Die Wasserversorgung ist mindestens genauso wichtig wir die Stromversorgung…