Diese Seite befasst sich mit der Stromversorgung im Wohnmobil. Die Beschreibung ist für die allgemeine Verständlichkeit vereinfacht dargestellt. Mehr zu diesem "spannenden" Thema finden Sie in meinem "ABC rund ums Wohnmobil", in dem die einzelnen Themen ausführlicher erklärt sind.

Stromversorgung durch Lichtmaschine, Ladegerät, Solaranlage

Stromverbrauch, Sommer/Winter, Anschlusswerte

Wechselrichter

Bordnetz und Batterieladung mit Motor, Landstrom und B2B-Lader

Stromversorgung:

Die Stromversorgung im Wohnmobil erfolgt auf mehrere Arten, über deren Vorteile und Nachteile man stundenlang diskutieren kann. Über eines braucht man allerdings nicht zu diskutieren und das ist die Notwendigkeit.

Zuerst einmal die technischen Möglichkeiten:
Im Fahrbetrieb versorgt die Lichtmaschine des Basisfahrzeuges die Bordelektronik mit ca. 12 - 14,1V-Spannung und lädt sowohl die Starterbatterie als auch die Aufbaubatterie(n). Wird der Motor abgeschaltet, trennt ein Trennrelais die Aufbaubatterie(n) vom Bordnetz des Chassis, um eine Entladung der Starterbatterie durch die Aufbauelektrik zu verhindern.
Im folgenden Diagramm habe ich die Lichtmaschinenspannung während einer 4-stündigen Urlaubsfahrt aufgezeichnet.
Achtung: Alle Messwerte beziehen sich auf mein Fahrzeug und sind nicht so ohne weiteres auf andere Chassishersteller zu übertragen.

Das Diagramm zeigt erstens die Spannungsschwankungen im Bordnetz zwischen 11,7V und 14,36V. Bei der gelieferten Maximalspannung von 14,36V werden die Batterien zu ca. 85%ihrer Kapazität aufgeladen. Je nach Batterietyp wären für eine 100% Ladung eine Spannung bis 14.8V und eine zeitgesteuerte Ladung (I/UoU Kennlinie) notwendig, welche ein Lichtmaschinenregler aber nicht leisten kann und soll.

Hier lässt sich die Versorgung wie folgt optimieren:

• Serienmäßigen Laderegler gegen einen Hochleistungsregler (B2B, HPR Regler ) austauschen oder ergänzten und damit die Ladespannung auf 14,6V zu erhöhen und die Batterieladung mit Hilfe einer I/UoU Kennlinie zu optimieren.
   

Im Standbetrieb gibt es für die Versorgung mehrere Möglichkeiten:

• Externen 230V-Anschluss. Über einen FI-Sicherungsschalter wird das Ladegerät des Aufbaus an "Landstrom" (230V) angeschlossen, das über seinen 12V Ausgang die    anderen Verbraucher des Aufbaus versorgt und die Aufbaubatterie lädt.

Ein modernes Ladegerät, auch EBL oder EVS genannt, richtet die 230V Wechselspannung gleich und gewinnt daraus typspezifisch eine 14V Bordspannung mit ca. 12 - 20A Ladestrom für die Aufbaubatterien. Eine eingebaute Elektronik regelt die Ladespannung für die Batterie nach einer an den Batterietyp angepassten I/UoU Kennlinie. Die übrigen Verbraucher sind über Sicherungen an die Batterie angeschlossen. Fällt die 230V Versorgung aus oder wird diese ausgeschaltet werden die Verbraucher mit der in der Batterie gespeicherten Stromkapazität versorgt.
Noch ein kleiner Hinweis: Die wenigsten Ladegeräte laden zusätzlich die Startbatterien. Sollte es dennoch der Fall sein, handelt es sich nicht um eine Vollladung sondern nur um eine Erhaltungsladung (0,7-2A) mit den Ladeparametern der Aufbaubatterie.

Im folgenden Diagramm möchte ich darstellen, wie sich die 12V Spannung an der Batterie während des Ein- oder Abschaltens von Verbrauchern, dem Anschluss von "Landstrom" und dem Zuschalten einer Solaranlage verhält.

Wichtig ist, dass die Batteriespannung frühestens 1 Stunde nach Beendigung der Lade/Entladephase gemessen wird. Solange braucht eine Batterie mindestens bis sich die chem. Prozesse beruhigt haben. Interessant ist, dass der verwendete Solarregler eine Ladespannung bis 14,8V liefert und damit eine Vollladung der Batterie erreicht wird.

• Eine Solaranlage, die Strom aus Sonnenlicht gewinnt und diesen in das 12V-Netz des Aufbaus einspeist.
  Zuerst eine grundsätzliche Anmerkung: Fast alle Aussagen und Werte zu Solaranlagen und deren Regler leiten sich aus Solarstrom-Netzeinspeisungsanlagen für Gebäude ab, die in Größenordungen von Kilo- bzw. Megawatt arbeiten. Die Ableitung daraus auf Wohnmobil-Solaranlagen mit 100-200Wp, meist flacher Montage und ohne Wechselrichter ist mit Vorsicht zu genießen.

Achtung: Alle Messwerte beziehen sich auf meine Konfiguration und sind nicht so ohne weiteres auf andere Solarmodulhersteller zu übertragen.

Rechnet man den Strom mit ca. 6h bei gleichen Wetterbedingungen hoch und teilt die Gesamtmenge von 255Ah durch die Messtage erhält man für März/April mit einem 85Wp Panel einen durchschnittlichen Ertrag von 11,5Ah pro Tag
Hinweis: Ich habe hier absichtlich nicht um 12Uhr mittags und im Hochsommer gemessen und nur mit 6 Stunden Einstrahldauer gerechnet um einen, meiner Meinung nach, realistischen Wert für die Planung der Größe und des Ertrags zu erhalten.
Und wieder der Hinweis: Die wenigsten Solarregler laden zusätzlich die Startbatterien. Sollten sie einen 2. Ladeausgang haben, handelt es sich nicht um eine Vollladung sondern nur um eine Erhaltungsladung (0,7-2A) mit den Ladeparametern der Aufbaubatterie. Möchte man auch die Startbatterie mit vollem Ladestrom aus dem Solarpanel versorgen, muss man einen Umschalter Aufbau/Start Batt. im Ausgang der Ladeleitung installieren.

Die größten Variablen für den Ertrag sind der Montagewinkel, die Modultemperatur und mögliche Teilabschattungen.
Den besten Ertrag erreicht man mit einem Aufstellwinkel von 30° und einer Ausrichtung der Solarfläche zur Sonne. Beide Bedingungen sind bei einem Wohnmobil in der Praxis kaum umsetzbar.
Ein weiterer Punkt ist die Temperatur des Solarmoduls. Das Halbleitermaterial Silizium ist  temperaturabhängig, je kälter desto größer der Ausgangsstrom.
Teilabschattungen des Solarpanel werden durch ungünstigen Montageort (hinter aufgestellter Sat-Antenne, hinter Alkoven) und/oder durch einen ungünstigen Standplatz (Bäume, Gebäude) hervorgerufen.
Im Folgenden ist der Effekt der Teilabdeckung/Teilabschattung anhand der Stromkurve dargestellt. Es wurden jeweils 25% der 36 Solarzellen abgedeckt bzw. abgeschattet. Die Abdeckung/Abschattung erfolgte längs als auch quer an verschiedenen Positionen des Solarpanel.

Man sieht dass der Ertrag von 4,5A auf 11% der Leistung, nämlich 0,48A absinkt, wenn 25% der Panelfläche abgedeckt/abgeschattet sind. Die Messung erfolgte mit einer direkten Abdeckung der Zellen als auch mit einer Abschattung durch einen Karton in 1m Höhe. Das Ergebnis wurde dadurch nicht beeinflusst und es zeigt, dass die Ertragsminderung nicht proportional zu Abschattung ist sondern weitaus höher.
 

• Ein externer 230V-Generator (Moppel), der über einen Verbrennungsmotor angetrieben wird und eine Spannung von 230V~ erzeugt, die über den externen 230V Eingang eingespeist wird. Hier sollte man des lieben Friedens willen dringend zwei Dinge beachten, nämlich den Geräuschpegel des Motors (vor allem nachts) und die Belästigung durch die Abgase.
• Die Bereitstellung einer 12V-Versorgung durch die neue Technologie der Brennstoffzellen. Hier wird mit Hilfe eines Brennstoffes (meistens Methanol) geräusch- und abgasfrei eine 12V Spannung zur Ladung der Aufbaubatterien zur Verfügung gestellt.
• Seit neuestem gibt es auch so genannte Hybridanlagen, bei denen Solarpanel und Brennstoffzelle über einen Laderegler miteinander kombiniert werden und so ihre Vorteile vereinigen.

Weiter Informationen über Batterien, Ladegeräte, Solaranlagen oder Wechselrichter erhalten Sie in meinem ABC rund ums Wohnmobil in dem diese Dinge, und noch viele andere mehr, leicht verständlich erklärt werden.

Was man braucht oder für notwendig hält, ist eine sehr individuelle Entscheidung. Als kleine Hilfe zur Entscheidungsfindung kurz ein paar Punkte zu Hochleistungsladeregler, Solaranlage und Stromgenerator:

• Wer viel fährt und wenig steht, ist mit einem Hochleistungsladeregler gut beraten, denn man hat schon nach relativ kurzer Fahrt die Batterien voll und steht ja nicht lange.
• Wer im Sommer lange autark (in der Sonne!!) steht, ist mit einer Solaranlage bestimmt besser bedient, denn die Batterien werden im Stand geladen. Steht das Wohnmobil auch in der Winterpause im Freien, braucht man sich über Entladung der Start/Aufbaubatterien keine Sorgen zu machen, solange das Solarmodul nicht anhaltend mit Schnee bedeckt ist.
• Wer im Winter lange (mehr als 2 – 3 Tage) steht und nicht fährt, wird einen Stromgenerator bzw. eine Brennstoffzelle schätzen, da hier weder der Hochleistungsregler noch die Solaranlage viel zur positiven Energiebilanz beitragen.
• Sowohl beim Hochleistungsladeregler als auch bei der Solaranlage nutzt aber die zusätzliche Stromerzeugung gar nichts, wenn der erzeugte Strom nicht gespeichert werden kann und das bedeutet „ausreichend Batteriekapazität“. Diese wiederum hängt von den höchst individuellen Lebensgewohnheiten und dem elektrischen Zubehör ab. Eine Beispielrechnung finden Sie unter dem Thema Stromverbrauch.
   

Stromverbrauch:
Er ist eine wichtige Bemessungsgrundlage für die Auslegung des gesamten elektrischen Bordnetzes. Er ist immer individuell und hängt außerdem von der Jahreszeit ab. Große Stromverbraucher sind u.a.: Kompressorkühlschrank, Klimaanlage für den Aufbau, Fön, Mikrowelle, Toaster oder Kaffeemaschine und auch das Gebläse der Gasheizung bzw. die Wasserumwälzung in der Warmwasserheizung

Kleinere Stromverbraucher sind: Licht, Radio, TV, Sat-Anlage und Wasserpumpen.
Hat man eine externe 230V-Versorgung kann einem der Stromverbrauch relativ egal sein.

Steht man aber irgendwo autark und nimmt das Bordnetz in Anspruch, wird das Thema richtig interessant.
Gehen Sie als Beispiel mal davon aus, dass Ihre Aufbau-Batterie mit einer Kapazität von 100Ah zu 80% geladen ist (mit serienmäßigem Laderegler während der Fahrt) und dass Sie diese aus Gründen der Lebensdauer höchstens auf 25% der Nennkapazität, keinesfalls aber unter 10,5V entladen können, dann stehen Ihnen ca. 55Ah netto zur Verfügung.

Wieder mal ein Rechenbeispiel an zwei Situationen:
Sommer, hell von 6 - 22 Uhr, keine Heizung, Radio oder Fernsehsehen ca. 2h,
Hier ist der Verbrauch gering, ein bisschen Wasserpumpe, Fernseh/Sat-Receiver, ergibt ca. 10 Ah Verbrauch bei einer Einschaltdauer von 2 Stunden.
Ohne Ladung ist eine Standzeit von 5 Tagen möglich.

Winter, hell von 9 - 18 Uhr, Heizungsgebläse, Radio/Fernseher ca. 2h, Leselicht ca. 2h
Und, nicht zu vergessen, die Batteriekapazität schwächelt eh bei Kälte!
Hier schlägt der Verbrauchsteufel richtig zu: Heizungsgebläse 24h x 0,5Ah = 12Ah
Fernseher/Sat Receiver ca. 10Ah, Licht über 4h, 4 Halogenleuchten à 10W = 13Ah ergibt ca. 35Ah Kapazitätsverbrauch.
Ohne Ladung ist eine Standzeit von 1 - 2 Tagen möglich.

Für die „230V-Großverbraucher“ benötigen Sie einen Wechselrichter, der Ihnen die Wechselstromleistung zur Verfügung stellt.
Als Beispiel: Die allseits so beliebte Senseo Kaffeemaschine hat eine Anschlussleistung von ca. 1500W. Schlägt man auf diese Leistung noch 15% Verlust im Wechselrichter auf, so werden aus der Batterie rund 144A entnommen. Brüht die Kaffeemaschine 3 Tassen in ca. 3 Min, so benötigt sie dafür ca. 7,2Ah. Die Nettokapazität der Beispielbatterie reicht also für ca. 20 Tassen Kaffee, mit Licht und TV müssen Sie dann aber schon sparsam umgehen.

Diese Aufstellung soll Ihnen einen Überblick über die Stromaufnahme verschiedener Geräte bei einer 230V-Versorgung oder bei einer 12V-Versorgung aus der Batterie bei geben.

Die Betriebsdauer ist eine Annahme und soll als Richtwert für die benötigte Batteriekapazität dienen.
 

Hinweis: Anhand der durchschnittlichen Betriebsdauer und der Stromentnahme können sie sich die Belastung der Batterie in Amperestunden selbst ausrechnen.

Die technologiebedingten Verluste bei der Spannungsumformung durch einen Wechselrichter von ca. 20% sind in der obigen Tabelle nicht berücksichtigt.

Wechselrichter 12V Gleichstrom auf 230V Wechselstrom
Dient der Umformung von 12V= (Bordnetz) auf 230V~ und ist manchmal unumgänglich. Man sollte aber nicht zu viel erwarten. Die erzeugte Spannung ist bei den kostengünstigen Lösungen keine saubere Sinusspannung sondern ein so genannter „modifizierter Sinus“ (trapez oder rechteckförmig) und manches getaktetes Netzteil hat mit dieser Spannungs- bzw. Frequenzqualität (Oberwellen, Flankensteilheit) seine liebe Not. Aber für den Anschluss von Wasserkocher, Fön, Lampen, Lötkolben oder Elektrowerkzeugen ist er durchaus geeignet.

Für die Versorgung von Notebooks, LCD-TV / SAT-Anlagen oder aller Art von „getakteten Netzteilen“ (ohne Trafo und mit Thyristoren) sollte es ein echter Sinuswandler sein. Nur dessen saubere Sinus-Wellenform sichert einen störungsfreien Betrieb dieser Geräte. 
Eine saubere Sinuskurve sollte so aussehen:

Leider sehen die "modifizierten Sinusspannungen" am Ausgang vieler Wechselrichter aber so aus:                                            oder noch schlimmer, nämlich so:

Dass mit diesen Wellenformen etliche Verbraucher ihre Probleme bekommen braucht niemanden zu wundern.

Beim Anschluss über eine 12V Normdose beträgt die maximale Anschlussleistung ca. 150/180 Watt. Die Zigarettenanzünderdosen sind für einen WR ungeeignet, da sie den Stecker nicht fixieren!!.
Festangeschlossene Geräte gibt es für den Bereich von 200 bis 2000W.
Aber Achtung: bei einer Ausgangsleistung von 1300W fließt bereits ein Batteriestrom von ca. 125A (Wirkungsgrad 90%). Der WR muss direkt, mit kürzester Verbindung und genügend dickem Kabel an die Batterien angeschlossen werden. Außerdem sollte man auch die Batterien auf eine genügend hohe Kapazität ausbauen und dabei die Gel-Technik meiden. Die Batterielebensdauer verkürzt sich enorm wenn bei einer C20-Batterie 125A aus einer Kapazität von 200Ah gezogen werden.

Bitte beachten Sie auch, dass selbst moderne Wechselrichter nur einen Wirkungsgrad von max. ca. 90% haben, d.h. wenn sie 800W Leistung für den 230V-Verbraucher benötigen, müssen Sie der Batterie ca. 880W entnehmen. Die Differenz wärmt ihr Wohnmobil. Der Wirkungsgrad ist außerdem stark abhängig von der abgeforderten Leistung, auf gut deutsch kann bei einem 800W Wechselrichter und einer entnommenen Leistung von nur 100W, der Wirkungsgrad produktspezifisch auf nur 70% sinken. Der beste Wirkungsgrad wird im Betrieb bei ca. 60-80% der Dauernennleistung erreicht. Genaueres muss man typspezifisch den Geräte-Kennlinien entnehmen.
(PS: es ist wie beim Automotor und „dem besten Drehmoment“, also eine Frage der Kennlinie.

Bordnetz und Batterieladung im Wohnmobil
Diese Blockschaltbilder sollen die Batterieladung durch verschiedene Ladequellen aufzeigen.

Motor aus & Landstrom/Solarstrom liegt an:
Das eingebaute Ladegerät /EBL wird über die Außensteckdose und über den FI-Schutzschalter mit 230V aus dem Netz oder dem Notstromgenerator versorgt.
Da der Motor nicht läuft wird kein Signal auf der Steuerleitung D+ erzeugt, das Trennrelais für den Aufbau ist deshalb geöffnet. Damit wird verhindert, dass Wohnraum- und Starterbatterie zusammengeschaltet sind und die Starterbatterie entladen werden kann.
Das Ladegerät/EBL lädt die Wohnraum-/Zusatzbatterie mit einer IUoU-Kennlinie die sicherstellt dass die Batterien schonend vollgeladen werden.

Bei einigen Ladegeräten/EBL wird über eine separate Ladeleitung auch die Starterbatterie im Modus „Erhaltungsladung“ geladen.
Entfällt die 230V Außeneinspeisung, so übernimmt die Solaranlage oder eine Brennstoffzelle mit ihren Laderegler die schonende Ladung der Batterien nach einer IUoU-Kennlinie.
 

Motor läuft:
Der serienmäßige Chassis-Laderegler steuert die Spannung der Lichtmaschine zwischen 13,8V und 14,1V und lädt damit unter anderem die Starterbatterie.
Gleichzeitig wird auf der Leitung D+ ein Steuersignal erzeugt, das das Trennrelais Aufbau schließt. Damit ist auch die Wohnraumbatterie an die Lichtmaschine angeschlossen.
Da ein Chassis-Laderegler nur eine LiMa-Spannung von max. 14,1V zum Schutz vor einer „Batteriegasung“ zulässt, werden die angeschlossenen Batterien maximal zu 80% geladen.

Die Landstromeinspeisung ist (hoffentlich) abgetrennt, eventuell gibt es bei Sonneneinstrahlung noch eine zusätzliche Ladung aus dem Solarpanel.

Motor läuft und ein B2B Lader ist installiert:
Der Laderegler steuert die Spannung der Lichtmaschine zwischen 13,8V und 14,1V und lädt damit die Starterbatterie.
Der B2B-Lader erhöht diese Spannung auf bis zu 14,8V und erzeugt damit eine I/UoU kennlinienkonforme Ladespannung für die Aufbaubatterie(n)
Da die Ladespannung jetzt bis 14,8V geht wird die Batterie zu 100% geladen. Damit die Regelung des B2B-Laders nicht durch die Ladespannung des Solarreglers irritiert wird, wird dieser mit Hilfe eines Trennrelais von den Batterien getrennt wenn der Motor läuft.

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