Die Elektrik in das Expeditionsfahrzeug einzubauen ist so eine Sache für sich selbst. Es ist eine Rechnung mit vielen Unbekannten was die Dimension der Anlage angeht, ein Auseinandersetzen mit den Grundlagen der Physik und zu guter Letzt gibt es da bei uns natürlich auch noch ein paar Vorschriften zu beachten. Das alles haben wir schon vor dem eigentlichen Einbau erledigt und soll der Inhalt unseres ersten Teil der Serie zur Elektrik im Expeditionsfahrzeug sein.
Wir möchten unsere Erfahrungen hier mit dir teilen. Viel Spaß auf unserer mehrteiligen Reise durch die Welt der Elektrik im Reisemobil.
Der obligatorische Sicherheitshinweis
Natürlich ist das Thema Elektrik nicht ganz ungefährlich, deshalb möchte ich hier nochmal darauf hinweisen, dass wir keine Elektriker sind und alles was wir hier schreiben unser Erfahrungen sind. D.h. nicht, dass alles richtig ist und alles allen aktuellen Anforderungen entspricht, denn Anforderungen können sich ändern.
Wir übernehmen keine Gewährleistung für das was hier steht. Wenn du dir oder anderen schadest, dann haften wir dafür nicht. Weder für Sach- noch Personenschäden.
Auch wir haben am Ende des Einbaus unsere Anlage von einem Fachmann gegenprüfen lassen, damit wir nichts falsch gemacht haben. Das empfehlen wir dir auch.
Die Video Serie zum Thema Elektrik im Reisemobil
Neben den ausführlichen Artikeln zum Thema Elektrik im Expeditionsmobil haben wir euch auch eine Videoserie auf YouTube zur Verfügung gestellt. Die Serie findest du hier:
Der sichere Umgang mit Strom
Dies sind ein paar Dinge, die wir beherzigt haben, wenn wir an unserer Elektrik gearbeitet haben.
Bevor wir an der Anlage arbeiten trennen wir die Stromquellen ab
D.h. es ist kein Landstrom an der Anlage angeschlossen, wenn wir daran arbeiten. Außerdem ist die Batterie abgeklemmt. Bitte beachte, dass du beim Abklemmen der Batterien erst den Minuspol abklemmst und dann den Pluspol.
Besonders musst du bei Solarzellen acht geben. Sobald hier genug Licht auf die Oberfläche fällt sind die Kabel von den Solarzellen unter Strom. Deshalb solltest du beim Einbau der Solarzellen diese abdecken, damit kein Strom fliessen kann.
Es gibt natürlich eine Ausnahme von der Regel hier, dass ist, wenn wir den anliegenden Strom messen. Dann muss natürlich Strom auf der Anlage sein.
Wir prüfen mit dem Multimeter ob wirklich kein Strom anliegt
Es kommt mir schon etwas blöd vor, wenn ich gerade die Stromquelle getrennt habe, nochmal zu prüfen ob ein Kabel unter Spannung steht, aber ich habe es mir angewöhnt. Zu schnell hat ein Bauteil einen internen Energiespeicher, der z.B. für einen unterbrechungsfreie Stromversorgung sorgt, und kann trotz getrennter Stromquelle noch eine Restenergie liefern.
Wir arbeiten mit isolierten Schraubenziehern
Auch wenn wir die Stromquellen vor der Arbeit trennen, so habe ich trotzdem bei unseren Schraubenziehern darauf geachtet, dass wir welche mit isoliertem Schaft gekauft haben. Diese entsprechen den VDE Vorgaben (was VDE ist, dazu komme ich noch später in diesem Artikel).
Wir arbeiten mit gummierten Handschuhen
Wir haben uns angewöhnt mit gummierten Arbeitshandschuhen an der Anlage zu arbeiten. Gerade, wenn wir den Strom messen.
Die Sichtprüfung
Zugegebener Maßen haben wir das nicht an der eigentlichen Anlage gemacht, aber überall wo unsere Anlage (z.B. B2B Lader zur LKW Batterie) an bereits installierte Elektrik angeschlossen wird haben wir uns vorab von der Unversehrtheit der Anlage überzeugt. D.h. Wir schauen nach beschädigten Isolierungen oder verrosteten Aderendstücken, die bei der Arbeit brechen könnten.
Die Grundlagen des Stroms
Wenn Strom fließt, dann bewegen sich elektrische Ladungsträger durch den Stromkreis. Dies tun sie, weil zwischen + und – Pol eine Ladungsdifferenz herrscht und der Strom diese ausgleichen möchte. Die Höhe dieser Differenz bezeichnet man als Spannung. Spannung wird in Volt angegeben. Unsere LiFePo4 Batterie hat z.B. 12 Volt. Wenn eine Batterie „leer“ läuft, dann verringert sich auch die Spannung.
Die Menge der Ladungsträger, die durch den Kreislauf fließen bezeichnet man als Stromstärke, die in Ampere angegeben werden.
Die dritte Komponente in der Gleichung ist der Widerstand. Wenn ein Strom durch einen Kreislauf fließt, dann muss er je nach Material oder Materialdicke einen anderen Widerstand überbrücken. Dieser Widerstand wird in Ohm gemessen.
Die drei Komponenten werden in der folgenden Formel in Relation gebracht:
Widerstand = Spannung / Stromstärke
Aber keine Sorge. Die Formel ist nicht wirklich wichtig, aber sie wird uns unterwegs noch helfen ein paar Dinge zu verstehen.
Die Vierte, und vielleicht wichtigste Einheit, ist allerdings die Leistung. Sie wird in Watt angegeben. Sie setzt sich aus Spannung und Stromstärke zusammen indem du sie einfach multiplizierst. Daraus ergibt sich die folgende Formel:
Leistung = Spannung * Stromstärke
Diese Formel wirst du allerdings öfters brauchen. Gerade bei der Ermittlung deines Stromverbrauchs und der Größe deiner Batterie ist diese Formel wichtig.
Die Kapazität einer Batterie wird in Amperestunden Ah angegeben. 1 Ah ist die Kapazität, die verbraucht wird, wenn eine Stromstärke von 1A für eine Stunde fließt. Das macht eine Umrechnung sehr einfach.
Unterschied Gleichstrom und Wechselstrom
So ziemlich alle Geräte funktionieren mit Gleichstrom, aber aus unserer Steckdose kommt Wechselstrom. Das klingt erstmal unlogisch, aber ist eigentlich ganz simple erklärt.
Mit Wechselstrom ist es einfacher hohe Spannungen zu erzeugen und diese brauchen wir um Strom über weite Distanzen zu transferieren. Man spricht von ca. 1.000 Volt pro Kilometer Übertragungsweg. D.h. soll der Strom über 20 km transportiert werden, dann braucht es dafür 20.000 Volt.
Mit einer Frequenz von 50/60 Hertz fließt der Strom beim Wechselstrom einmal von Phase zum Nullleiter und wieder zurück. Wichtig zu verstehen ist, dass dieser Rückfluss von Null nach Phase durch die Phase ausgelöst wird. Die Phase saugt dabei praktisch den Strom zurück aus dem Nullleiter heraus. Deshalb funktioniert es im Normalfall auch, dass nur die Phase über einen Sicherungsautomaten geht und nicht der Nullleiter (Achtung: Ich empfehle trotzdem beide Leiter durch einen Sicherungsautomaten abzusichern).
Was ist die Gefahr des Stroms?
Viele unserer internen Körperfunktionen basieren auf elektrischen Impulsen. Z.B Muskelkontraktionen. Ein Strom, der durch unseren Körper fließt, der löst diese Kontraktionen ebenfalls aus. D.h. wir reden von Krämpfen, die Knochen brechen oder auch unseren Herzmuskel überstrapazieren können. Daher enden starke Stromschläge, dann auch tödlich.
Aber Strom hat auch einen andere Eigenschaft. Wenn ein starker Strom durch einen hohen Widerstand fließt, dann erzeugt er Wärme. Dies führt zu Verbrennungen und kochenden Körperflüssigkeiten.
D.h. entscheidend ist vor allem die Stromstärke und der Fluss durch den Körper. Nicht so sehr die Spannung. Wenn der Strom durchs Herz fließt, dann ist eine geringer Stromstärke schon als kritisch anzusehen, als wenn der Strom nur durch den Fuß fließt.
Laut Wikipedia kann schon eine Stromstärke (bei Wechselstrom 50/60 Hz) schon ab 0,1 Ampere zu Muskelreaktionen mit bleibenden Schäden und zu Herzkammerflimmern führen. Andere Quellen sprechen schon von 0,05 Ampere als kritische Stromstärke.
Nur zum Vergleich, zwischen dem Wechselrichter und unserer LiFePO4 Batterie fließen maximal 250 Ampere. Das ist ein Vielfaches der oben als kritisch angesehenen Stromstärke.
Erzeuger, Verbraucher und Speicher von Strom
In unserer Elektrik gibt es verschiedene Komponenten (Spannungswandler werden hier nicht berücksichtigt). Alle Komponenten gehören aus Sicht des Systems zu einer der drei Kategorien: Erzeuger, Verbraucher oder Speicher.
Stromerzeuger im Expeditionsfahrzeug
Stromerzeuger im Expeditionsfahrzeug speisen Strom in den Kreislauf ein. Dazu gehören klassisch der Landstromanschluss, eine Solaranlage, der B2B Lader (Lichtmaschine), aber auch Dieselgeneratoren, Brennzellen oder Windkraftanlagen. Erzeuger liefern nicht immer Strom. Nicht immer gibt es einen Landstrom oder Licht für die Solaranlage. Es ist der Mix aus verschiedenen Erzeugern, der uns Autark macht.
Batterien als Stromspeicher
Die Batterien speichern den Strom im Fahrzeug. Hier gibt es verschiedene Technologien auf die ich in einem anderen Teil dieser Serie eingehe. Die Kapazität der verwendeten Batterie legt fest wie lange wir unsere Verbraucher ohne das zutun eines Erzeugers betreiben können.
Stromverbraucher im Reisemobil
Die Stromverbraucher sind alle Geräte, die du benutzt und die Strom verbrauchen. Z.B. der Kühlschrank, die Wasserpumpe, die Heizung, das Licht, Laptops, Kameras, …
Wie wir den Verbrauch ermittelt haben
Den Verbrauch zu ermitteln ist nicht einfach. Z.B. läuft der Kompressor im Kühlschrank nicht 24 Stunden am Tag, sondern abhängig von der Umgebungstemperatur. Auch die Wasserpumpe braucht nur Strom, wenn der Wasserhahn aufgedreht wird. Die Menge Licht ist stark abhängig von der Jahreszeit. Es bleibt also nichts anderes übrig als die Leistungsaufnahme der Geräte in Watt aufzunehmen und dann zu schätzen wie lange das Gerät am Tag im Betrieb ist. Wir haben dazu eine Tabelle erstellt, die wir gerne mit euch teilen.
Der erste Schritt ist eine Liste mit allen Verbrauchern aufzusetzen. Unsere Liste beinhaltet z.B. folgende Geräte:
| Kühlschrank |
| Gefrierbox |
| Laptop |
| Laptop 2 |
| Planar Heizung |
| Ventilator |
| Licht |
| Internetrouter |
| Kühlschrank Lüfter |
| Handy 2 x |
| Tablet 2 x |
| Pumpe Frischwasser |
| Ladegerät Panasonic |
| Ladegerät Osmo |
| Ladegerät Mikrofone |
| Warmwasserboiler |
Als nächstes haben wir dann die Leistungsaufnahme jedes Geräts aufgelistet. Unser Kühlschrank von Dometic hat z.B. folgende Leistung: 74 Watt. Bei 12 Volt benötigt er 74 / 12 = 6,2 A pro Stunde. D.h. wenn der Kühlschrank 12 Stunden am Tag läuft, dann benötigt er 74 Ah aus der Batterie.
Daraus ist folgende Tabelle entstanden:
Aus der Tabelle oben erschließt sich, dass wir einen Stromverbrauch von 246 Ah Stunden pro Tag haben. Wir rechnen hier noch einen 20% Puffer drauf und kommen somit auf einen Verbrauch von 295 Ah pro Tag. Den muss die Anlage versorgen können.
Wie stark sind die Stromerzeuger
Jetzt haben wir den Verbrauch, dann fehlt uns nur noch was wir erzeugen können. Betrachten wir doch mal den ersten Erzeuger. Der Landstrom.
Landstrom
Wenn wir am Landstrom stehen, dann werden wir immer genug Energie haben. Unser Landstromladegerät und Wechselrichter (Victron MulitPlus Compact 12/2000/80) schaltet den Strom von der externen Quelle direkt auf die Steckdosen im Koffer. Damit ist hier alles versorgt. Das Gerät versorgt die 12v Anlage mit 80A. D.h. 80A*12V = 960 Watt. D.h. die 12 Voltgeräte sollten zusammen nicht mehr als 960 Watt benötigen. Die Summe unserer echten 12 Volt Geräte liegt bei 224 Watt. Das passt also.
Der B2b Lader
Der nächste Erzeuger ist der B2B Lader. Er liefert Strom, wenn die Lichtmaschine läuft. D.h. während der Fahrt. Er lädt die Batterie mit 45Ah*12V = 540 Watt. Bei 45Ah braucht der B2b Lader circa 4-5 Stunden um die Batterie vollständig zu laden. Während der Fahrt kann der B2B Lader also alle Verbraucher bedienen und gleichzeitig die Boardbatterie noch aufladen. Dann allerdings mit weniger als 540 Watt.
Die Solaranlage im Reisemobil
Die Solaranlage ist etwas komplexer. Bei einer Leistung von 880 Watt ist sie trotzdem stark abhängig von den Sonnenstunden. Ich habe mir daher eine Tabelle mit den durchschnittlichen Sonnenstunden pro Tag in Hessen besorgt (findest du im Internet) und anhand der Sonnenstunden pro Monat die Ladekapazität pro Tag ausgerechnet und zu Grunde gelegt.
Die Solaranlage hat dabei noch eine zusätzliche Eigenschaft. Sie bestimmt wie lange wir autark stehen können. Denn beim Stehen in der Wildnis ist sie der einzige Erzeuger, den wir nutzen können.
Die Tabelle sieht so aus:
Die Tabelle zeigt jetzt an, dass wir durch die Solarenergie von April bis September in Hessen autark stehen könnten. Im März z.B. wäre die Batterie nach 4,81 Tagen leer und wir müssten durch Landstrom oder Fahren die Batterie wieder aufladen.
Uns reicht das für den Anfang. Weiteres Fine-Tuning findet statt, wenn wir unseren tatsächlichen Verbrauch unterwegs kennen.
Was ist, wenn die Anlage so nicht ausreichend ist?
Unsere Anlage ist auf Wachstum ausgelegt. D.h. wir können den Akku auf 400 Ah aufstocken und unsere Solaranlage auf 1100 Watt erhöhen. Dann würde unsere Berechnung folgendermaßen aussehen:
Tricks zum Strom sparen
Es gibt immer noch ein paar Tricks zum Strom sparen. Z.B. kann die Kühlbox, die wir zum Tiefkühlen nutzen per Zeitschaltuhr nur tagsüber laufen und nachts, wenn es nicht so warm ist, und wir sie auch nicht öffnen, vom Strom genommen werden. Das Verfahren haben wir während unserer Afrikatouren mit dem Dachzelt ausgiebig getestet und funktioniert sehr gut. Eine gute Gefrierbox hält die Kälte über Nacht.
Die gleiche Philosophie funktioniert auch für Geräte, wie z.B. den Internetrouter. Auch er wird nachts nicht gebraucht.
Wenn es knackig kalt wird, dann kann auf die Gefrierbox verzichtet werden, wenn das Essen außen in der LKW Staubox transportiert wird (z.B. auf einer Winter-Skandinavien-Tour. Bei unserer Hundeschlittentour durch Skandinavien hatten wir mehrere Lachse einfach im Schlitten deponiert und über die Woche verteilt zubereitet und gegessen. Das hat wunderbar funktioniert. Zumindest bei -29 °C ;).
VDE – Die Richtlinien zum Einbau der Stromanlage im Camper
Genauer gesagt geht es um das Datenblatt DIN VDE 0100-721. Dieses Datenblatt müssen wir einhalten um eine Zulassung als Camper zu bekommen. Bei einem Anschluss an das Netz des Campingplatzes ist ebenfalls das Datenblatt DIN VDE 0100-708 einzuhalten. Die Regeln in einem schnellen Überblick:
- Strom nicht durch den Gaskasten verlegen –> Vermeiden von Entzündungen durch Funken
- Kabel mit unterschiedlichen Volt dürfen nicht im selben Kabelkanal verlegt werden. D.h. 12 V in einem Kanal und 230 Volt in einem anderen. –> Vermeiden von Verwechselung der Volt auf den Kabeln
- Kabel, die durch Durchbrüche geführt werden, oder entlang von scharfen kannten müssen mit einen Kabeldurchführung geschützt werden. –> Beschädigung von Isolation und Kabeln vermeiden
- Es müssen einheitliche Farben für die Belegung der Kabel verwendet werden. Z.B. Rot = Plus und Schwarz = Minus bei 12 Volt Kabel. Oder Phase Schwarz, Null Blau und Erde Grün/Gelb bei 230 Volt. –> Verwechselungsgefahr vermeiden
- Die genutzten Kabel müssen flexibel sein, d.h. die Kabel basieren auf mehreren Litzen und nicht auf massiven Leitungen. –> Massive Kabel können durch die Vibrationen brechen
- Die Kabel sollten geschützt in einem Kabelkanal verlegt werden, damit man sie nicht aus versehen beschädigt
- Alle Leitungen müssen mit der Außenisolation bis in die Verteilersteckdosen verlegt werden
- Löten und Verdrillen der Kabelenden ist verboten
- Für die Verkabelung der 230 V Anlage muss eines der beiden Kabel verwendet werden (3 x 1,5 mm2 H07RNF, 3 x 1,5 mm2 H05WF bzw. die gleichen Kabel in der 2,5mm2 Variante.
- Zwischen der Landstromsteckdose und der Anlage muss ein 2,5 mm2 Kabel verlegt werden.
- Zweiadrige Leitungen bei 230 Volt sind verboten
- Nach der Landstromeinspeisung muss ein FI/LS angebracht sein. (Empfehlung: nicht nur wie vorgeschrieben die Phase über einen 10A Sicherungsautomaten absichern, sondern auch Null.)
Keine Sorge, wenn dir ein paar Begrifflichkeiten oben Spanisch vorkommen. Ich werde auf das Thema Kabel, FI-Schutzschalter und Sicherungen noch einmal separat eingehen.
Downloads
Hier kannst du dir unsere Berechnung zum Stromverbrauch runterladen. Das PDF Dokument ist statisch und du kannst hier keine eigenen Werte eingeben. Das Numbers Dokument ist auf dem Mac sowas wie Excel auf Windows. Hier kannst du deine eigenen Werte eingeben und selbst berechnen. Allerdings brauchst du dafür einen Mac. Das Programm Numbers sollte kostenlos sein und findest du im AppStore.
- Tabelle Berechnung Verbraucher und Strom – Format numbers (Das ist so etwas wie Excel auf dem Mac)
Abschluss
Ja, dies war der erste Artikel zum Thema Elektrik im Wohnmobil. Den nächsten Artikel findest du hier:
- Die Planung vor dem Einbau – Elektrik 🔌 im Expeditionsfahrzeug – Teil 1
- Kabel, Sicherungen und Schutzschalter – Elektrik 🔌 im Expeditionsfahrzeug – Teil 2
- So ist unsere Stromanlage aufgebaut – Elektrik 🔌 im Expeditionsfahrzeug – Teil 3
- So haben wir das Licht eingebaut – Elektrik 🔌 im Expeditionsfahrzeug – Teil 4