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

Die Elektrik in das Expeditionsfahrzeug einzubauen ist so eine Sache f├╝r 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 nat├╝rlich 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 m├Âchten unsere Erfahrungen hier mit dir teilen. Viel Spa├č auf unserer mehrteiligen Reise durch die Welt der Elektrik im Reisemobil.

Der obligatorische Sicherheitshinweis

Nat├╝rlich ist das Thema Elektrik nicht ganz ungef├Ąhrlich, deshalb m├Âchte 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 k├Ânnen sich ├Ąndern.

Wir ├╝bernehmen keine Gew├Ąhrleistung f├╝r das was hier steht. Wenn du dir oder anderen schadest, dann haften wir daf├╝r nicht. Weder f├╝r Sach- noch Personensch├Ąden.

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

Die Video Serie zum Thema Elektrik im Reisemobil

Neben den ausf├╝hrlichen Artikeln zum Thema Elektrik im Expeditionsmobil haben wir euch auch eine Videoserie auf YouTube zur Verf├╝gung 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. Au├čerdem 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 Oberfl├Ąche f├Ąllt sind die Kabel von den Solarzellen unter Strom. Deshalb solltest du beim Einbau der Solarzellen diese abdecken, damit kein Strom fliessen kann.

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

Wir pr├╝fen mit dem Multimeter ob wirklich kein Strom anliegt

Es kommt mir schon etwas bl├Âd vor, wenn ich gerade die Stromquelle getrennt habe, nochmal zu pr├╝fen ob ein Kabel unter Spannung steht, aber ich habe es mir angew├Âhnt. Zu schnell hat ein Bauteil einen internen Energiespeicher, der z.B. f├╝r 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 sp├Ąter in diesem Artikel).

Wir arbeiten mit gummierten Handschuhen

Wir haben uns angew├Âhnt mit gummierten Arbeitshandschuhen an der Anlage zu arbeiten. Gerade, wenn wir den Strom messen.

Die Sichtpr├╝fung

Zugegebener Ma├čen haben wir das nicht an der eigentlichen Anlage gemacht, aber ├╝berall 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 ├╝berzeugt. D.h. Wir schauen nach besch├Ądigten Isolierungen oder verrosteten Aderendst├╝cken, die bei der Arbeit brechen k├Ânnten.

Die Grundlagen des Stroms

Wenn Strom flie├čt, dann bewegen sich elektrische Ladungstr├Ąger durch den Stromkreis. Dies tun sie, weil zwischen + und – Pol eine Ladungsdifferenz herrscht und der Strom diese ausgleichen m├Âchte. Die H├Âhe dieser Differenz bezeichnet man als Spannung. Spannung wird in Volt angegeben. Unsere LiFePo4 Batterie hat z.B. 12 Volt. Wenn eine Batterie „leer“ l├Ąuft, dann verringert sich auch die Spannung.

Die Menge der Ladungstr├Ąger, die durch den Kreislauf flie├čen bezeichnet man als Stromst├Ąrke, die in Ampere angegeben werden.

Die dritte Komponente in der Gleichung ist der Widerstand. Wenn ein Strom durch einen Kreislauf flie├čt, dann muss er je nach Material oder Materialdicke einen anderen Widerstand ├╝berbr├╝cken. Dieser Widerstand wird in Ohm gemessen.

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

Widerstand = Spannung / Stromst├Ąrke

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 Stromst├Ąrke zusammen indem du sie einfach multiplizierst. Daraus ergibt sich die folgende Formel:

Leistung = Spannung * Stromst├Ąrke

Diese Formel wirst du allerdings ├Âfters brauchen. Gerade bei der Ermittlung deines Stromverbrauchs und der Gr├Â├če deiner Batterie ist diese Formel wichtig.

Die Kapazit├Ąt einer Batterie wird in Amperestunden Ah angegeben. 1 Ah ist die Kapazit├Ąt, die verbraucht wird, wenn eine Stromst├Ąrke von 1A f├╝r eine Stunde flie├čt. Das macht eine Umrechnung sehr einfach.

Unterschied Gleichstrom und Wechselstrom

So ziemlich alle Ger├Ąte funktionieren mit Gleichstrom, aber aus unserer Steckdose kommt Wechselstrom. Das klingt erstmal unlogisch, aber ist eigentlich ganz simple erkl├Ąrt.

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

Mit einer Frequenz von 50/60 Hertz flie├čt der Strom beim Wechselstrom einmal von Phase zum Nullleiter und wieder zur├╝ck. Wichtig zu verstehen ist, dass dieser R├╝ckfluss von Null nach Phase durch die Phase ausgel├Âst wird. Die Phase saugt dabei praktisch den Strom zur├╝ck aus dem Nullleiter heraus. Deshalb funktioniert es im Normalfall auch, dass nur die Phase ├╝ber 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 K├Ârperfunktionen basieren auf elektrischen Impulsen. Z.B Muskelkontraktionen. Ein Strom, der durch unseren K├Ârper flie├čt, der l├Âst diese Kontraktionen ebenfalls aus. D.h. wir reden von Kr├Ąmpfen, die Knochen brechen oder auch unseren Herzmuskel ├╝berstrapazieren k├Ânnen. Daher enden starke Stromschl├Ąge, dann auch t├Âdlich.

Aber Strom hat auch einen andere Eigenschaft. Wenn ein starker Strom durch einen hohen Widerstand flie├čt, dann erzeugt er W├Ąrme. Dies f├╝hrt zu Verbrennungen und kochenden K├Ârperfl├╝ssigkeiten.

D.h. entscheidend ist vor allem die Stromst├Ąrke und der Fluss durch den K├Ârper. Nicht so sehr die Spannung. Wenn der Strom durchs Herz flie├čt, dann ist eine geringer Stromst├Ąrke schon als kritisch anzusehen, als wenn der Strom nur durch den Fu├č flie├čt.

Laut Wikipedia kann schon eine Stromst├Ąrke (bei Wechselstrom 50/60 Hz) schon ab 0,1 Ampere zu Muskelreaktionen mit bleibenden Sch├Ąden und zu Herzkammerflimmern f├╝hren. Andere Quellen sprechen schon von 0,05 Ampere als kritische Stromst├Ąrke.

Nur zum Vergleich, zwischen dem Wechselrichter und unserer LiFePO4 Batterie flie├čen maximal 250 Ampere. Das ist ein Vielfaches der oben als kritisch angesehenen Stromst├Ąrke.

Erzeuger, Verbraucher und Speicher von Strom

In unserer Elektrik gibt es verschiedene Komponenten (Spannungswandler werden hier nicht ber├╝cksichtigt). Alle Komponenten geh├Âren 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 geh├Âren 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 f├╝r 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 Kapazit├Ąt der verwendeten Batterie legt fest wie lange wir unsere Verbraucher ohne das zutun eines Erzeugers betreiben k├Ânnen.

Stromverbraucher im Reisemobil

Die Stromverbraucher sind alle Ger├Ąte, die du benutzt und die Strom verbrauchen. Z.B. der K├╝hlschrank, die Wasserpumpe, die Heizung, das Licht, Laptops, Kameras, …

Wie wir den Verbrauch ermittelt haben

Den Verbrauch zu ermitteln ist nicht einfach. Z.B. l├Ąuft der Kompressor im K├╝hlschrank nicht 24 Stunden am Tag, sondern abh├Ąngig von der Umgebungstemperatur. Auch die Wasserpumpe braucht nur Strom, wenn der Wasserhahn aufgedreht wird. Die Menge Licht ist stark abh├Ąngig von der Jahreszeit. Es bleibt also nichts anderes ├╝brig als die Leistungsaufnahme der Ger├Ąte in Watt aufzunehmen und dann zu sch├Ątzen wie lange das Ger├Ąt 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 Ger├Ąte:

K├╝hlschrank
Gefrierbox
Laptop
Laptop 2
Planar Heizung
Ventilator 
Licht
Internetrouter
K├╝hlschrank L├╝fter
Handy 2 x
Tablet 2 x
Pumpe Frischwasser
Ladeger├Ąt Panasonic
Ladeger├Ąt Osmo
Ladeger├Ąt Mikrofone
Warmwasserboiler 

Als n├Ąchstes haben wir dann die Leistungsaufnahme jedes Ger├Ąts aufgelistet. Unser K├╝hlschrank von Dometic hat z.B. folgende Leistung: 74 Watt. Bei 12 Volt ben├Âtigt er 74 / 12 = 6,2 A pro Stunde. D.h. wenn der K├╝hlschrank 12 Stunden am Tag l├Ąuft, dann ben├Âtigt er 74 Ah aus der Batterie.

Daraus ist folgende Tabelle entstanden:

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

Aus der Tabelle oben erschlie├čt 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 k├Ânnen.

Wie stark sind die Stromerzeuger

Jetzt haben wir den Verbrauch, dann fehlt uns nur noch was wir erzeugen k├Ânnen. Betrachten wir doch mal den ersten Erzeuger. Der Landstrom.

Landstrom

Wenn wir am Landstrom stehen, dann werden wir immer genug Energie haben. Unser Landstromladeger├Ąt 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 Ger├Ąt versorgt die 12v Anlage mit 80A. D.h. 80A*12V = 960 Watt. D.h. die 12 Voltger├Ąte sollten zusammen nicht mehr als 960 Watt ben├Âtigen. Die Summe unserer echten 12 Volt Ger├Ąte liegt bei 224 Watt. Das passt also.

Der B2b Lader

Der n├Ąchste Erzeuger ist der B2B Lader. Er liefert Strom, wenn die Lichtmaschine l├Ąuft. D.h. w├Ąhrend der Fahrt. Er l├Ądt die Batterie mit 45Ah*12V = 540 Watt. Bei 45Ah braucht der B2b Lader circa 4-5 Stunden um die Batterie vollst├Ąndig zu laden. W├Ąhrend 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 abh├Ąngig 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 Ladekapazit├Ąt pro Tag ausgerechnet und zu Grunde gelegt.

Die Solaranlage hat dabei noch eine zus├Ątzliche Eigenschaft. Sie bestimmt wie lange wir autark stehen k├Ânnen. Denn beim Stehen in der Wildnis ist sie der einzige Erzeuger, den wir nutzen k├Ânnen.

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 k├Ânnten. Im M├Ąrz z.B. w├Ąre die Batterie nach 4,81 Tagen leer und wir m├╝ssten durch Landstrom oder Fahren die Batterie wieder aufladen.

Uns reicht das f├╝r den Anfang. Weiteres Fine-Tuning findet statt, wenn wir unseren tats├Ąchlichen Verbrauch unterwegs kennen.

Was ist, wenn die Anlage so nicht ausreichend ist?

Unsere Anlage ist auf Wachstum ausgelegt. D.h. wir k├Ânnen den Akku auf 400 Ah aufstocken und unsere Solaranlage auf 1100 Watt erh├Âhen. Dann w├╝rde unsere Berechnung folgenderma├čen aussehen:

Tricks zum Strom sparen

Es gibt immer noch ein paar Tricks zum Strom sparen. Z.B. kann die K├╝hlbox, die wir zum Tiefk├╝hlen nutzen per Zeitschaltuhr nur tags├╝ber laufen und nachts, wenn es nicht so warm ist, und wir sie auch nicht ├Âffnen, vom Strom genommen werden. Das Verfahren haben wir w├Ąhrend unserer Afrikatouren mit dem Dachzelt ausgiebig getestet und funktioniert sehr gut. Eine gute Gefrierbox h├Ąlt die K├Ąlte ├╝ber Nacht.

Die gleiche Philosophie funktioniert auch f├╝r Ger├Ąte, 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 au├čen 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 ├╝ber 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 m├╝ssen 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 ├ťberblick:

  • Strom nicht durch den Gaskasten verlegen –> Vermeiden von Entz├╝ndungen durch Funken
  • Kabel mit unterschiedlichen Volt d├╝rfen 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 Durchbr├╝che gef├╝hrt werden, oder entlang von scharfen kannten m├╝ssen mit einen Kabeldurchf├╝hrung gesch├╝tzt werden. –> Besch├Ądigung von Isolation und Kabeln vermeiden
  • Es m├╝ssen einheitliche Farben f├╝r die Belegung der Kabel verwendet werden. Z.B. Rot = Plus und Schwarz = Minus bei 12 Volt Kabel. Oder Phase Schwarz, Null Blau und Erde Gr├╝n/Gelb bei 230 Volt. –> Verwechselungsgefahr vermeiden
  • Die genutzten Kabel m├╝ssen flexibel sein, d.h. die Kabel basieren auf mehreren Litzen und nicht auf massiven Leitungen. –> Massive Kabel k├Ânnen durch die Vibrationen brechen
  • Die Kabel sollten gesch├╝tzt in einem Kabelkanal verlegt werden, damit man sie nicht aus versehen besch├Ądigt
  • Alle Leitungen m├╝ssen mit der Au├čenisolation bis in die Verteilersteckdosen verlegt werden
  • L├Âten und Verdrillen der Kabelenden ist verboten
  • F├╝r 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 ├╝ber 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 daf├╝r einen Mac. Das Programm Numbers sollte kostenlos sein und findest du im AppStore.

Download “Stromverbrauch im Wohnmobil berechnen” Stromverbrauch-im-Wohnmobil.pdf – 14-mal heruntergeladen – 112 kB

Download “Numbers Dokument: Stromverbrauch im Wohnmobil” Stromverbrauch-im-Wohnmobil.numbers.zip – 9-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 n├Ąchsten Artikel findest du hier:

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