Camper Elektrik
Van Elektrik ist wohl das Nummer Eins Angstthema der Selbstausbauer. Vorab muss ich hier klarstellen, dass ich kein gelernter Elektriker bin, dies hier keine Fachliche Beratung darstellt und ich somit keinerlei Haftung für eventuelle Fehler oder Schäden übernehmen kann und werde.
Dennoch will ich hier ein Bisschen meine Erfahrungen und Tipps für ein solides Setup geben. Unter diesem beitrag findest du eine Liste mit allen Materialien die für dein Setup relevant sind.
Einführung in die Elektrik - Planung
Vor allem bei der Elektrik ist die Planung sehr wichtig, damit letztendlich die elektrische Anlage auch das hergibt was du brauchst und du nicht auf einmal im Dunkeln sitzt. Bevor man startet sollte man sich über ein paar Sachen also im Klaren sein. Diese werde ich vorab in diesem Artikel einmal durchgehen.
In jedem Van finden sich unterschiedlichste Verbraucher, die alle mit Strom versorgt werden wollen. Am Ende richtet sich die Größe des Setups und die Komplexität daran wie viele Verbrauchen man nutzen möchte und wie viel Strom diese Verbrauchen. Zudem muss man sich entscheiden ob man Autark sein möchte oder auf Landstrom zurück greifen will. Autark bedeutet in diesem Fall, das wir im Van genügend Strom Produzieren, dass es den Verbrauch übersteigt. Zur Stromerzeugung im Van gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste ist die Stromgewinnung mit einer Photovoltaik Anlage, umgangssprachlich auch Solar genannt. Die andere Möglichkeit ist das Laden der Batterie durch die Lichtmaschine der Bordbatterie.
Typischerweise muss man mit ein paar festen Verbrauchern rechnen die auf Strom verbrauchen. Dazu gehören Licht, Kühlschrank oder Kühltruhe, Heizung und Wasserversorgung. Darüber Hinaus gibt es natürlich weitere Geräte die man persönlich in seinem Van und im Urlaub nicht missen möchte.
Stromverbrauch berechnen
Um das richtige Setup wählen zu können sollten wir uns vorab einen Überblick über alle Verbraucher verschaffen und errechnen wie der Durchschnittliche Stromverbrauch ist. Dafür brauchen wir einen kleinen Exkurs in die Theorie. Ich möhte euch erstmal einige Begriffe erklären. KFZ Fahrzeuge benutzen 12V Batterien, dementsprechend nutzen wir auch 12V für die Stromversorgung im Van. Es gibt in diesem Bereich einige Kennzahlen die wir vorab erklären. Bei dem Verbrauch von Strom nutzen wir standardmässig Ampere (A)
Ampere (A), oder Stromstärke beschreibt, wie viel elektrische Ladung in einer bestimmten Zeit durch einen elektrischen Leiter fließt. Je mehr Strom in einer bestimmten Zeit fließt, desto höher ist die Stromstärke. Die Stromstärke berechnet sich dabei folgendermaßen:
Verbraucher werden meist mit einer bestimmten Leistung in Watt angegeben. Diese Findet ihr meist in der Produktbeschreibung oder den angelieferten Unterlagen. Da ihr nun sowohl die Leistung des Verbrauchers als auch die Spannung habt, könnt ihr die Stromstärke eines jeden Verbrauchers errechnen. Um den gesamten Verbrauch pro Tag zu errechnen, rechnen wir die Anzahl der Verbraucher mal die Stunden pro Tag die sie im Schnitt im Einsatz sind mal die Stromstärke jedes Verbrauchers:
An dieser Stelle macht es Sinn sich eine Tabelle zu bauen in der man den Verbrauch jedes einzelnen Gerätes errechnen kann. Hier ein Beispiel:
In diesem Beispiel haben wir also einen gesamten Verbrauch von 210Ah pro Tag. Dies ist nun die Ausgangsbasis für die weitere Planung.
Wähle das richtige Setup
Das elektrische Setup besteht aus vielen Bestandteilen, die miteinander Kommunizieren und die für die Einspeisung und die Verteilung im Van unverzichtbar sind. In den folgenden Abschnitten gehen wir die wichtigsten Bauteile im einzelnen durch und erklären ihren Zweck.
Die Batterie
Die Batteriekapazität wird standardmäßig in Amperestunden gemessen (Ah). Wie der Name sagt, bedeutet dies, wieviel Ampere eine Batterie in einer Stunde liefern kann. Lasst uns das einmal in einem Rechenbeispiel zusammenfassen, um dies ein bisschen besser zu veranschaulichen. Angenommen wir haben einen Verbraucher der bei 12V Spannung einer Stromstärke von 10A. Diesen schließen wir an eine Batterie mit 100Ah an. Diesen Verbraucher könnten wir somit in der Theorie 10 Stunden lang betreiben.
Das Rechenbeispiel oben soll verdeutlichen, inwiefern die Anzahl der genutzten Verbraucher Einfluss auf die notwendige Gesamtkapazität der Batterie Einfluss hat. Wenn man die Summe der Stromstärke die alle Verbraucher, die pro Stunde laufen, durch die Gesamtkapazität der Batterie in Ah rechnet, bekommt man die Anzahl der Stunden die unsere Batterie den Van mit Strom versorgen kann. Natürlich muss man hier mit einberechnen, dass manche Verbraucher (Kühltruhe) durchgehend betrieben werden, andere nur punktuell eingesetzt werden (Wasserversorgung) oder wieder andere in regelmäßigen Abständen (Heizung/Licht).
die meisten Batterien für den Einsatz im Van starten bei 100Ah, bis oben hin sind dabei jedoch keine Grenzen. Ich persönlich würde 100Ah allerdings als absolutes Minimum einschätzen, um die wichtigsten Verbraucher wie Licht und Wasserpumpe zu betreiben. Langfristig eine Kühltruhe oder Heizung so am laufen zu halten, ohne Einspeisung aus dem Landstrom wird damit eher Schwieriger. Wir zum Beispiel haben eine 150Ah Batterie im Einsatz. Mit einer Batterie zwischen 150Ah und 300Ah ist man in so den meisten Fällen gut beraten.
Die gesamt Amperestunden Zahl die auf einer Batterie angegeben ist, beschreibt wie viel Gesamtkapazität die batterie hat. Wie viel sie abgeben kann ohne Schaden zu nehmen hängt jedoch von der Art der Batterie ab. Eine normale Bleisäure Batterie wie sie in den meisten Autos als Starterbatterie Einsatz findet hat einen anderen Wirkungsgrad als eine LiFePo4 Batterie. Der Wirkungsgrad einer Batterie beschreibt das Verhältnis der entnehmbaren Energie zur zuführbaren Energie. Mit anderen Worten, wie viel Strom wir der Batterie entnehmen dürfen. Bei einer einfachen Bleisäure oder Nasszellen Batterie liegt dieser Wirkungsgrad bei 50%. Das heißt von einer 100Ah Batterie haben wir effektiv 50Ah zur Verfügung. Bei einer AGM Batterie liegt dieser bei Knapp 70% und bei einer LiFePo4 Batterie bei 90%.
Wie groß unsere Batterie also am Ende sein muss, um alle Verbraucher betreiben zu können, hängt am Wirkungsgrad bzw. der Art der Batterie ab. Da meine Batterie eine LiFePo4 Batterie ist, kann ich effektiv 135Ah der 150Ah auch wirklich nutzen. Bei einer Bleisäure Batterie wären es lediglich 75Ah und bei einer AGM Batterie wären es 105Ah. Allerdings sind natürlich LiFePo Batterien deutlich teuerer. Jede Batterie hat auch eine bestimmte Anzahl an Batterie Zyklen (Anzahl der Ladungen bevor sie kaputt geht). je besser die Batterie desto mehr Zyklen.
Ich würde nicht sagen, dass man immer eine LiFePo4 Batterie braucht. Eine gute, entsprechend größere, AGM Batterie kann ein genauso gutes Preis- Leistungsverhältnis haben und völlig ausreichen. Unten findest du einige Batterien von Ective, die ich sehr empfehlen kann.
LiFePo4 Batterie 150Ah
LiFePo4 Batterie 200Ah
AGM Batterie 180Ah
AGM Batterie 230Ah
Solar & Solarladeregler
Wenn du dich dazu entscheidest, autark sein zu wollen mit deinem Van, ist Photovoltaik oder umgangssprachlich auch Solar genannt, unabdingbar. Mit Solar kannst du auch im Stand deine Batterie wieder aufladen. Je nach Fahrzeug und Elektik Setup, eignen sich hier verschiedene Solarmodule. Es gibt Flexible Solarmatten und feste eingerahmte Solarplatten.
Flexible Solarmodule
Sie sind leicht und flexibel einsetzbar. Sie eignen sich vor allem wenn man keine Dachträger hat und ein unebenes Dach. Denn man kann sie auch auf leichten Wölbungen montieren. So sind sie zum Beispiel perfekt für Hub- oder Aufstelldächer. Man kann sie einfach mit Montagekleber auf dem Dach verkleben. Allerdings leiten sie Wärme weniger gut ab und haben so vor allem an sehr heißen Tagen einen geringeren Wirkungsgrad als klassische Solarmodule.
Klassische Module aus Glas
Die wohl häufigste Variante sind die klassischen starren Module. Sie unterscheiden sich in Wirkungsgrad und natürlich Watt je nach Größe und Modell. Sie lassen sich mit speziellen Spoilern direkt auf dem Dach verkleben oder aber auf Dachträgern verschrauben.
Welche Arten von Solarzellen gibt es?
Dünnschichtzellen
- Diese Zellen sind mit einem Halbleiter beschichtet, bestehen allerdings nicht komplett daraus. Dadurch kann nicht so viel Energie erzeugt werden. Der Wirkungsgrad aus dieser Solarzellen ist deutlich geringer als andere. Er liegt bei ca. 10%
Polykristalline Zellen
- Diese Zellen bestehen aus mehreren Siliziumkristallen, wodurch es beim Transport von Strom zu Energieverlust führt. Ihr Wirkungsgrad liegt bei bis zu 21%
Monokristalline Zellen
- Sie bestehen aus einem Silizium Kristall, was einen effizienten Stromfluss innerhalb des Solarmoduls gewährleistet. Sie haben damit den höchsten Wirkungsgrad von bis zu 27%.
Wie viel Solar brauche ich?
Wie viel Solar man benötigt hängt wie bereit erwähnt von 2 Faktoren ab:
- Wie groß die Bord Batterie ist
- Wie hoch der Verbrauch pro Tag ist.
Dabei macht es keinen Sinn sein Dach einfach mit Solar zu zu pflastern. Denn zu viel Solar ist nicht immer gut. Batterie und Solar sollte dabei auf einander abgestimmt sein.
Zu wenig Solar und die Bordbatterie schafft es bei eingeschalteten Verbrauchern nicht die Batterie soweit wieder aufzufüllen, dass die Batterie die Nacht überlebt. Denn ist die Einspeisung niedriger als der Tagesverbrauch ist es nur eine Frage der Zeit, bis man im Dunklen sitzt. Zu viel Solar und die Batterie ist sofort wieder auf 100% hat man kein intelligentes Solarladegerät kann das der Batterie schaden. Ein solches Ladegerät ist also sehr empfehlenswert. Selbst bei verbautem Ladegerät ist natürlich zu viel Solar immer noch ineffizient. Denn man muss auch bedenken das Solar Panele einiges Kosten.
Komplett Sets
Mittlerweile verkaufen viele Anbieter Komplett Sets. Sie verkaufen alles was du für die Installation brauchst. Inspiratio findet ihr hier:
Flexible Solarzelle 175W
Komplett Set 220W
Komplett Set 320W
Monokristalline Zelle 200W
Solarladeregler
Warum man einen Laderegler verbauen sollte und man die Solarzelle nicht einfach so an die Batterie an klemmen sollte, habe ich im Absatz oben bereits angedeutet. Denn dann würde die Solarzelle die Batterie weiter laden, auch wenn die Batterie die volle Kapazität erreicht hat. Dadurch schadet man der Batterie und die maximale Anzahl der Zyklen sinkt. Die Batterie geht schneller Kaputt.
Ein sogenannter MPPT Solarladeregler verhindert dies. Er erkennt, wieviel die Batterie geladen ist und passt den eingespeisten Strom an. Sobald die Batterie 80% erreicht läd er mit ensprechend weniger Ampere. Ihr kennt das vielleicht von euren Handys. So wird die Batterie viel schonender geladen. Ist die Batterie voll wechselt der Regler in einen Erhaltungsmodus. Es fließt gerade so viel Strom um die Batterie nicht zu überladen und sie auf 100% zu halten.
Ladebooster
Zusätzlich zum Laden über Solar kann man die Starter Batterie auch während der Fahrt wieder aufladen. Mithilfe eines intelligenten Ladebooster wird die Batterie durch die Lichtmaschine wieder aufgeladen. Dazu wird der Ladebooster zwischen Starter Batterie und Bordbatterie eingebaut. Dieser funktioniert grundsätzlich gleich wie ein Solarladeregler.
Er misst die Batterie Kapazität und läd sie optimal.
Ladebooster Votronic
Solarladeregler Votronic
Ladebooster Victron
Solarladeregler Victron
Shunt & Controlpanels
Um den Verbrauch zu überwachen setzt man einen sogenannten Shunt ein. Dieser misst am Minuspol der Bordbatterie die Stromstärke und ermittelt so verschieden Kennzahlen die hilfreich sind, die Steuerung der Elektrik zu gewährleisten. Der Shunt kommt mit einem LCD Bildschirm, auf dem die wichtigsten Kennzahlen übersichtlich einsehbar ist.
Wechselrichter & Batterie Ladegerät
Standardmäßig nutzen wir 12V Gleichstrom im Van. Einige Verbraucher brauchen jedoch 230V Wechselstrom um zu funktionieren. Damit wir diese ebenfalls benutzen können, muss der Strom umgerichtet werden. Dazu benutzen wir reine Sinus Wechselrichter. sie richten den 12V Gleichstrom in 230V Wechselstrom um. Wie viel Watt ein Wechselrichter schafft ist von Gerät zu Gerät unterschiedlich. Man sollte vorab also checken wie viel Watt der größte 230V Verbraucher benötigt bevor man einen Verbaut. Viele Wechselrichter haben ebenfalls eine Netzvorzug Schaltung verbaut, wodurch der Wechselrichter abschaltet und den Landstrom durchlässt sobald dieser Angesteckt ist. Somit haben wir die volle Leistung aus der Steckdose. Ist Landstrom angeschlossen sind wir also nicht mehr von der Wattzahl des Wechselrichters abhängig. Wir nutzen den Ective CSI 10 Wechselrichter mit 1000W Leistung. Wir nutzen ihn weil er zudem ebenfalls ein Batterie Ladegerät hat. Sobald Landstrom angeschlossen ist, lädt er automatisch die Bord Batterie wieder auf.
Ective CSI 10 Wechselrichter
Ective CSI 15 Wechselrichter
Victron Wechselrichter
Batteriewächter & Abschaltrelais
Batteriewächter sind optionale Relais, die die Verbindung trennen, sobald die Spannung unter einen bestimmten Wert fällt. Dies ist eine Sicherheitsmaßnahme, um die Batterie nicht tiefen zu entladen. Es sitzt vor dem Verteilerkasten in dem die einzelnen Stromkreise mit einer Sicherung abgesichert ist. Man kann ein solches Relais auch durch einen Steuerstrom ansteuern um es manuell abschalten zu können. Wir nutzen diese Funktion um alle Verbraucher im Van einfach über das Steuerelement im Van abzuschalten, sollte der Van längere Zeit stehen.
Shaltplan Elektrik
Nun, da du einen Überblick über die wichtigsten Bauteile und ihre Funktionsweise hast, geht es darum, alle Bauteile zu einem Schaltplan zusammen zu fassen. Das Beispiel, welches ihr unten findet ist nur ein grober Schaltplan und lässt eventuelle Steuerströme etc. aus. Er dient in erster Linie dazu, sich einen Überblick zu verschaffen was alles verbaut werden muss und wo was hin gehört. Wir haben unseren Schaltplan mit Powerpoint gebaut, es reicht aber an sich auch Papier und Stift.
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Welches Werkzeug brauche ich für die Elektrik?
Man arbeitet natürlich nicht täglich mit Elektik. Was du alles benötigst um Vorbereitet zu sein erfährst du hier: