Die Planung vor dem Einbau – Elektrik 🔌 im Expeditionsfahrzeug – Teil 1

Die Elektrik in das Expeditionsfahrzeug einzubauen ist so eine Sache fĂŒr 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 natĂŒrlich 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

NatĂŒrlich ist das Thema Elektrik nicht ganz ungefĂ€hrlich, 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 Ă€ndern.

Wir ĂŒbernehmen keine GewĂ€hrleistung fĂŒr das was hier steht. Wenn du dir oder anderen schadest, dann haften wir dafĂŒr nicht. Weder fĂŒr Sach- noch PersonenschĂ€den.

Auch wir haben am Ende des Einbaus unsere Anlage von einem Fachmann gegenprĂŒfen lassen, damit wir nichts falsch gemacht haben. Das empfehlen wir dir auch.

Die Video Serie zum Thema Elektrik im Reisemobil

Neben den ausfĂŒhrlichen Artikeln zum Thema Elektrik im Expeditionsmobil haben wir euch auch eine Videoserie auf YouTube zur VerfĂŒgung 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 OberflÀche fÀllt sind die Kabel von den Solarzellen unter Strom. Deshalb solltest du beim Einbau der Solarzellen diese abdecken, damit kein Strom fliessen kann.

Es gibt natĂŒrlich eine Ausnahme von der Regel hier, dass ist, wenn wir den anliegenden Strom messen. Dann muss natĂŒrlich Strom auf der Anlage sein.

Wir prĂŒfen mit dem Multimeter ob wirklich kein Strom anliegt

Es kommt mir schon etwas blöd vor, wenn ich gerade die Stromquelle getrennt habe, nochmal zu prĂŒfen ob ein Kabel unter Spannung steht, aber ich habe es mir angewöhnt. Zu schnell hat ein Bauteil einen internen Energiespeicher, der z.B. fĂŒr 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 spÀter 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 SichtprĂŒfung

Zugegebener Maßen haben wir das nicht an der eigentlichen Anlage gemacht, aber ĂŒberall 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 ĂŒberzeugt. D.h. Wir schauen nach beschĂ€digten Isolierungen oder verrosteten AderendstĂŒcken, die bei der Arbeit brechen könnten.

Die Grundlagen des Stroms

Wenn Strom fließt, dann bewegen sich elektrische LadungstrĂ€ger 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“ lĂ€uft, dann verringert sich auch die Spannung.

Die Menge der LadungstrĂ€ger, die durch den Kreislauf fließen bezeichnet man als StromstĂ€rke, 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 ĂŒberbrĂŒcken. Dieser Widerstand wird in Ohm gemessen.

Die drei Komponenten werden in der folgenden Formel in Relation gebracht:

Widerstand = Spannung / StromstÀrke

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 StromstÀrke zusammen indem du sie einfach multiplizierst. Daraus ergibt sich die folgende Formel:

Leistung = Spannung * StromstÀrke

Diese Formel wirst du allerdings öfters brauchen. Gerade bei der Ermittlung deines Stromverbrauchs und der GrĂ¶ĂŸe deiner Batterie ist diese Formel wichtig.

Die KapazitĂ€t einer Batterie wird in Amperestunden Ah angegeben. 1 Ah ist die KapazitĂ€t, die verbraucht wird, wenn eine StromstĂ€rke von 1A fĂŒr eine Stunde fließt. Das macht eine Umrechnung sehr einfach.

Unterschied Gleichstrom und Wechselstrom

So ziemlich alle GerÀte funktionieren mit Gleichstrom, aber aus unserer Steckdose kommt Wechselstrom. Das klingt erstmal unlogisch, aber ist eigentlich ganz simple erklÀrt.

Mit Wechselstrom ist es einfacher hohe Spannungen zu erzeugen und diese brauchen wir um Strom ĂŒber weite Distanzen zu transferieren. Man spricht von ca. 1.000 Volt pro Kilometer Übertragungsweg. D.h. soll der Strom ĂŒber 20 km transportiert werden, dann braucht es dafĂŒr 20.000 Volt.

Mit einer Frequenz von 50/60 Hertz fließt der Strom beim Wechselstrom einmal von Phase zum Nullleiter und wieder zurĂŒck. Wichtig zu verstehen ist, dass dieser RĂŒckfluss von Null nach Phase durch die Phase ausgelöst wird. Die Phase saugt dabei praktisch den Strom zurĂŒck aus dem Nullleiter heraus. Deshalb funktioniert es im Normalfall auch, dass nur die Phase ĂŒber 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 KrĂ€mpfen, die Knochen brechen oder auch unseren Herzmuskel ĂŒberstrapazieren können. Daher enden starke StromschlĂ€ge, dann auch tödlich.

Aber Strom hat auch einen andere Eigenschaft. Wenn ein starker Strom durch einen hohen Widerstand fließt, dann erzeugt er WĂ€rme. Dies fĂŒhrt zu Verbrennungen und kochenden KörperflĂŒssigkeiten.

D.h. entscheidend ist vor allem die StromstĂ€rke und der Fluss durch den Körper. Nicht so sehr die Spannung. Wenn der Strom durchs Herz fließt, dann ist eine geringer StromstĂ€rke schon als kritisch anzusehen, als wenn der Strom nur durch den Fuß fließt.

Laut Wikipedia kann schon eine StromstĂ€rke (bei Wechselstrom 50/60 Hz) schon ab 0,1 Ampere zu Muskelreaktionen mit bleibenden SchĂ€den und zu Herzkammerflimmern fĂŒhren. Andere Quellen sprechen schon von 0,05 Ampere als kritische StromstĂ€rke.

Nur zum Vergleich, zwischen dem Wechselrichter und unserer LiFePO4 Batterie fließen maximal 250 Ampere. Das ist ein Vielfaches der oben als kritisch angesehenen StromstĂ€rke.

Erzeuger, Verbraucher und Speicher von Strom

In unserer Elektrik gibt es verschiedene Komponenten (Spannungswandler werden hier nicht berĂŒcksichtigt). 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 fĂŒr 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 KapazitÀt der verwendeten Batterie legt fest wie lange wir unsere Verbraucher ohne das zutun eines Erzeugers betreiben können.

Stromverbraucher im Reisemobil

Die Stromverbraucher sind alle GerĂ€te, die du benutzt und die Strom verbrauchen. Z.B. der KĂŒhlschrank, die Wasserpumpe, die Heizung, das Licht, Laptops, Kameras, …

Wie wir den Verbrauch ermittelt haben

Den Verbrauch zu ermitteln ist nicht einfach. Z.B. lĂ€uft der Kompressor im KĂŒhlschrank nicht 24 Stunden am Tag, sondern abhĂ€ngig von der Umgebungstemperatur. Auch die Wasserpumpe braucht nur Strom, wenn der Wasserhahn aufgedreht wird. Die Menge Licht ist stark abhĂ€ngig von der Jahreszeit. Es bleibt also nichts anderes ĂŒbrig als die Leistungsaufnahme der GerĂ€te in Watt aufzunehmen und dann zu schĂ€tzen wie lange das GerĂ€t 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 GerÀte:

KĂŒhlschrank
Gefrierbox
Laptop
Laptop 2
Planar Heizung
Ventilator 
Licht
Internetrouter
KĂŒhlschrank LĂŒfter
Handy 2 x
Tablet 2 x
Pumpe Frischwasser
LadegerÀt Panasonic
LadegerÀt Osmo
LadegerÀt Mikrofone
Warmwasserboiler 

Als nĂ€chstes haben wir dann die Leistungsaufnahme jedes GerĂ€ts aufgelistet. Unser KĂŒhlschrank 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 KĂŒhlschrank 12 Stunden am Tag lĂ€uft, dann benötigt er 74 Ah aus der Batterie.

Daraus ist folgende Tabelle entstanden:

Die Tabelle unserer Verbraucher. Achtung der Warmwasserboiler ist hier mit 0 Ah aufgezÀhlt, da er nur am Landstrom genutzt wird und nicht an der Batterie
Die Tabelle unserer Verbraucher. Achtung der Warmwasserboiler ist hier mit 0 Ah aufgezÀhlt, da er nur am Landstrom genutzt wird und nicht an der Batterie

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 LandstromladegerÀt 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 GerÀt versorgt die 12v Anlage mit 80A. D.h. 80A*12V = 960 Watt. D.h. die 12 VoltgerÀte sollten zusammen nicht mehr als 960 Watt benötigen. Die Summe unserer echten 12 Volt GerÀte liegt bei 224 Watt. Das passt also.

Der B2b Lader

Der nÀchste Erzeuger ist der B2B Lader. Er liefert Strom, wenn die Lichtmaschine lÀuft. D.h. wÀhrend der Fahrt. Er lÀdt die Batterie mit 45Ah*12V = 540 Watt. Bei 45Ah braucht der B2b Lader circa 4-5 Stunden um die Batterie vollstÀndig zu laden. WÀhrend 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 abhÀngig 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 LadekapazitÀt pro Tag ausgerechnet und zu Grunde gelegt.

Die Solaranlage hat dabei noch eine zusÀtzliche 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:

Tabelle zu Ermittlung der Leistung der Solaranlage verteilt auf die unterschiedlichen Monate
Tabelle zu Ermittlung der Leistung der Solaranlage verteilt auf die unterschiedlichen Monate

Die Tabelle zeigt jetzt an, dass wir durch die Solarenergie von April bis September in Hessen autark stehen könnten. Im MĂ€rz z.B. wĂ€re die Batterie nach 4,81 Tagen leer und wir mĂŒssten durch Landstrom oder Fahren die Batterie wieder aufladen.

Uns reicht das fĂŒr den Anfang. Weiteres Fine-Tuning findet statt, wenn wir unseren tatsĂ€chlichen 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 wĂŒrde unsere Berechnung folgendermaßen aussehen:

Tricks zum Strom sparen

Es gibt immer noch ein paar Tricks zum Strom sparen. Z.B. kann die KĂŒhlbox, die wir zum TiefkĂŒhlen nutzen per Zeitschaltuhr nur tagsĂŒber laufen und nachts, wenn es nicht so warm ist, und wir sie auch nicht öffnen, vom Strom genommen werden. Das Verfahren haben wir wĂ€hrend unserer Afrikatouren mit dem Dachzelt ausgiebig getestet und funktioniert sehr gut. Eine gute Gefrierbox hĂ€lt die KĂ€lte ĂŒber Nacht.

Die gleiche Philosophie funktioniert auch fĂŒr GerĂ€te, 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 ĂŒber 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 mĂŒssen 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 EntzĂŒndungen durch Funken
  • Kabel mit unterschiedlichen Volt dĂŒrfen 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 DurchbrĂŒche gefĂŒhrt werden, oder entlang von scharfen kannten mĂŒssen mit einen KabeldurchfĂŒhrung geschĂŒtzt werden. –> BeschĂ€digung von Isolation und Kabeln vermeiden
  • Es mĂŒssen einheitliche Farben fĂŒr die Belegung der Kabel verwendet werden. Z.B. Rot = Plus und Schwarz = Minus bei 12 Volt Kabel. Oder Phase Schwarz, Null Blau und Erde GrĂŒn/Gelb bei 230 Volt. –> Verwechselungsgefahr vermeiden
  • Die genutzten Kabel mĂŒssen 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 geschĂŒtzt in einem Kabelkanal verlegt werden, damit man sie nicht aus versehen beschĂ€digt
  • Alle Leitungen mĂŒssen mit der Außenisolation bis in die Verteilersteckdosen verlegt werden
  • Löten und Verdrillen der Kabelenden ist verboten
  • FĂŒr 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 ĂŒber 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 dafĂŒr einen Mac. Das Programm Numbers sollte kostenlos sein und findest du im AppStore.

Download “Stromverbrauch im Wohnmobil berechnen” Stromverbrauch-im-Wohnmobil.pdf – 3-mal heruntergeladen – 112 kB

Download “Numbers Dokument: Stromverbrauch im Wohnmobil” Stromverbrauch-im-Wohnmobil.numbers.zip – 2-mal heruntergeladen – 145 kB

  • 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 nÀchsten Artikel findest du hier:

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.