Lösung zum Laden der Aufbaubatterie gesucht: Solar + Lichtmaschine (+ Landstrom)

  • Hallo zusammen,
    nächstes Jahr habe ich ein Camper-Projekt auf dem Plan. Neben eine Bette ist natürlich die Stromversorgung für Kühlbox usw. ein wichtiges Thema.
    Nachdem ich bereits etwas Erfahrung gesammelt habe und meinen Strombedarf abschätzen kann, möchte ich keine übertrieben großen Batterie verbauen. Technologisch soll es auch bei einer einfachen AGM-Batterie bleiben. Um mehr Unabhängigkeit und längere Standzeiten zu erreichen, möchte ich auf eine Solarzelle zum laden setzen. Lange Rede kurzer Sinn: Ich suche eine "Kasten", an den ich folgendes Anschließen kann:

    • Aufbau-Batterie
    • Solarzelle
    • Bordnetz (zum Laden während der Fahrt, falls nötig)
    • optional: Landstrom 230V
    • das Tüpfelchen auf dem i: ein integrierter Wechselrichter mit echter Sinus-Kurve


    Gibt es so etwas oder wird es auf mehrere Kästchen hinauslaufen?


    Gruß
    Tim

  • Recht beliebt sind die Schaudt-Elektroblöcke, die schon einiges an Funktionalität mitbringen. Leider ist immer gleich alles Schrott, wenn auch nur ein Bauteil den Geist aufgibt. Entsprechende Anfragen, wie man solche E-Blöcke dann durch externe Zuschaltung von Trenn-MOSFETs oder Ladegeräten wieder zum laufen bringt, bekomme ich öfters. Weshalb ich eher zu Einzelkomponenten rate. Zumal man dann auch die Möglichkeit hat, sich genau die Geräte zu beschaffen, die für den jeweiligen Einsatzzweck optimal geeignet sind.


    Grüße, Tom

  • Danke. Sind die Geräte denn so anfällig, dass man sich über einen Ausfall ernsthaft Gedanken machen muss?
    Wenn du Einzelkomponenten emfpiehlst: Kannst du etwas empfehlen, dass eine Wünsche im Niederspannungsbereich abdeckt, also Solar-Laderegler inkl. Anschluss ans Bordnetz?
    Wenn mir das Teil sterben sollte, kann ich zur Not noch ein Trennrelais ins Auto legen und bei Bedarf auch unterwegs umklemmen.

  • Solarpanel soll ein recht kleines drauf - ich tendiere zu ca. 100Wp. Das sollte in Verbindung mit ca. 100Ah AGM mehr als reichen.
    Bzgl. Nutzung wird das Solarpanel tagsüber den Ladestrom zur verfügung stellen. Abgesehen von der Kühlbox, die tagsüber eher mehr Strom zieht (Fahrzeug heizt sich auf), wären die meisten Verbraucher am Abend laufen, wenn die Sonne weg ist.
    Sollte das Wetter mal nicht für eine so tolle Stromausbeute taugen, möchte ich das Fahrzeug über die Lichtmaschine laden können. Laut Prospekt bringt die 220A.
    In Ausnahmefällen ist Landstrom noch eine Option. Für diesen Fall könnte ich aber auch mein Ladegerät verwenden, so dass ich da nicht unbedingt eine integrierte Lösung brauchen. Die Idee war, dass es vielleicht eine fertige Box gibt, die das eh schon hat. Ich vermute, dass der Anwendungsfall nicht öfter als 1x im Jahr vorkommt, weil schlechtes Wetter und lange Standzeit da zusammenkommen müssten.


    Bzgl. Wechselrichter bin ich noch am hadern. Primär soll er nur dafür dienen Kleinverbraucher (Laptop, elektrische Zahnbürste etc.) mit Strom zu versorgen. Oder anders formuliert: Kleinkram, für den ich nicht jedesmal 12V- oder USB-Adapter kaufen möchte. Je nachdem wie es sich mit Fahrverboten oder bzgl. KFZ-Steuer entwickelt, würde ich hoffen mit einer Wohnmobil-Zulassung eine Lücke zu finden. Dann müsste ich wahrscheinlich eine 230V-Herdplatte einbauen, die (zumindest beim TÜV) auch ohne Landstrom funktioniert. Da dürfte ich aber mit einem Bleiakku vermutlich schon an die Grenzen des machbaren stoßen und müsste die komplette Stromversorgung umbauen. Von daher sollte es reichen die Kleinverbraucher zu betrachten. 150W dauerhaft sollten also locker reichen. 100W könnte in manchen Situationen etwas knapp werden. Wenn der Aufpreis gering ist, wäre eine Option zum Laden von E-Bike-Akkus auch ganz nett, wobei wir stand heute normale Fahrräder haben. Aber man wird ja auch älter und bequemer.


    Je mehr ich schreibe, um so deutlicher wird eigentlich, dass ein Solarladeregler reicht, der (in beide Richtungen) mit dem Bordnetz verbunden werden kann.
    Was vielleicht auch noch eine Rolle spielt: Die Solarzelle wird wahrscheinlich nicht permanent montiert sein (Tiefgaragenhöhe, Spritverbrauch), sondern erst am Zielort aufs Dach kommen. Bei kurzen Strecken (z.B. zum nächsten Supermarkt) bleibt sie dann aber auch während der Fahrt drauf.

  • Die 12V/100Ah-Batterie wird kein Problem mit der 230V/1,5kW-Kochplatte haben, wenn die nicht gerade länger betrieben werden soll. Insgesamt ist der maximale Verbrauchsstrom eher nicht das Problem beim Bleiakku, sondern dessen Kapazität Verbraucher über längere Zeit zu versorgen. Ich denke da insbesondere an die Kühlbox, die zwar nur einen sehr geringen Strom von 3 bis 5A aufnimmt, diesen aber über lange Zeiträume, erfahrungsgemäß wenigstens 50% der Zeit. Das sind dann in 24h schon rechnerisch 4A x 24h / 2 ~ 50Ah. Womit die 100Ah-Batterie, bei praxisnaher Betrachtung, dann schon voll ausgelastet ist.


    Das 100Wp-Modul wird vermutlich nur einen kleinen Teil der benötigten Energie zur Verfügung stellen können. Ich rate dazu, bei einem 100Wp-Modul über 24h eines Sommertages und durchschnittlich brauchbarer, aber nicht direkt schattenfrei auf die Sonne ausgerichteter Aufstellung, mit nicht mehr als 400Wh zu rechnen. Im Winter mit höchstens 70Wh, auch wenn "100Wp"sich so lesen, als könne man damit den ganzen Tag lang Kaffee kochen. 8|


    Grüße, Tom

  • Mit der Batterie komme ich hin. Die habe ich aktuell schon im Einsatz. Die Kühlbox hält im Sommer ein verlängertes Wochenende (z.B. Anreise Freitagabend, Abreise Montagabend) also etwa 3 Tage durch - ohne nachladen. Während der Fahrt drehe ich die Temperatur richtig stark runter und erhöhe Sie dann leicht während der Standzeit. Beim aktuellen Auto steht die Kühlbox in der Reserveradmulde und ist schlecht belüftet. Das würde ich beim neuen Auto anders machen - das senkt auch noch einmal den Kühlbedarf.
    Da ich aktuell einen Toyota Hybrid habe, mache ich es bei längeren Auffenthalten so, dass ich alle 2 Tage beim Frühstücken das Auto starte. Der Motor läuft dann 2-3 Mal 2 Minuten und lädt den Hochvolt-Akku. Der wiederum speißt das 12V System und lädt die Aufbaubatterie. Diese Möglichkeit habe ich beim nächsten Auto nicht. Da würde dann ein Diesel durchnageln und ich würde mit den Platznachbarn Ärger kriegen. Deswegen solar. Mit dem neuen Auto haben wir dann auch genug komfort um mal abseits von Stellplätzen mit Infrastruktur zu stehen.


    Wenn ich 50Ah (halbe Batteriekapazität) bei 12V durch 3 Tage rechne, komme ich auf etwa 200Wh/ Tag für die Kühlbox. Wenn ich an guten Tagen 400 ernten kann und an schlechten 70, passt das für mich um meine Standzeit zu verlängern. Wir bevorzugen es - nicht nur wegen der Stromernte - bei schönem Wetter zu reisen ;) Wenn absehbar ist, dass wir länger stehen und nichts ernten können, wäre Landstrom noch ein Option. Da ich nen 12V Verteiler mit Spannungsanzeige habe, sehe ich (wenn ich drauf achte ;)) rechtzeitig, wenn es Zeit wird, extern nachzuladen.
    Abseits der Kühlbox haben wir nur Kleinverbraucher. Das meiste läuft mit Akku und muss nur von Zeit zu Zeit nachgeladen werden. Im Idealfall kann das im Heimathafen oder während der Fahrt erfolgen. Klar, das Handy muss auch mal beim Frühstück drangehangen werden, um über den Tag zu kommen, aber die paar Wh, die unsere beiden Handies ziehen sind vernachlässigbar. Gekocht wird mit einem kleinen Kartuschenkocher. Ich bin von 2 Flammen sogar wieder auf 1 Flamme gegangen, weil die 2. Flamme nur 1x in 10 Tagen am Stück genutzt wurde. Die Herdplatte mit 230V wäre wenn dann nur für den TÜV drin - ich will im Auto am liebsten gar nicht kochen, weil ich den Gestank dann wieder rauslüften muss.

  • So das Auto ist da. Aber was ist das: Statt der erwarteten Batterie hat der Hersteller gleich 2 verbaut 8|

    Das sind 2x 80Ah AGM. Damit hatte ich nicht gerechnet. Die vorhandene Aufbaubatterie passt aber vom Platz her trotzdem dort, wo ich sie hinhaben will. Ist eine 95Ah AGM.


    Ich habe mir das alles nochmal durch den Kopf gehen lassen und kann meine Anforderungen reduzieren:

    • Wechselrichter brauche ich nicht. 230V-Verbraucher konnte ich elemenieren. Das Thema elektrische Kochplatte ist aktuell auch vom Tisch.
    • Die Möglichkeit Landstrom anzuschließen, benötige ich auch nicht. Für den Worstcase kann ich mein Ladegerät mitnehmen.

    Das mit den 2 Starter-Batterien verunsichert mich ein wenig, somal ich bei dem Modell auch schon einige Einträge zu defekten Batterien gefunden habe, als ich nach Einbaumöglichkeiten gesucht habe. Ich tendiere daher dazu, die Aufbaubatterie nur als Verbraucher ans Bordnetz anzu schließen. Gibt es/hat Tom sowas wie ein 12V/12V Ladegerät, dass den Strom nur in 1 Richtung fließen lässt? Im Idealfall mit nem 2. Anschluss für eine Solarzelle?

  • Dafür biete ich meine Trenn-MOSFETs an: Der Ladestrom fließt dort immer nur in Richtung Verbraucherbatterie. Je nach eingebauter Lichtmaschine (deren Maximalstrom ist entscheidend) auswählen, ob es die 120A oder die 300A-Version sein soll.


    Ob man da eine oder zwei Starterbatterien eingebaut hat, ist im Grunde egal. Eigentlich sind zwei ja sogar besser als nur eine. Also darüber würde ich mir keinen Kopp machen.


    Kleine Solarpanele lassen sich der Einfachheit halber gut direkt an die Versorgungsbatterie anschließen. Wenn die Panele größer sein sollen und dann die Gefahr von Überladung besteht, braucht man noch einen Solar-Ladecontoller. Die gibts in verschiedenen Varianten zu unterschiedlichen Preisen. Für kleine Anlagen mit Panelleistungen bis 200Wp tun es die einfachen PWM-Controller made in China, die kosten so bis 40,- Euro. Bei mehr Panelen empfiehlt es sich die wirtschaftlicheren MPPT-Solarregler zu verwenden, da gehen die Preise so ab 140,- Euro los. (Unter 100,- Euro gibt's kein MPPT, auch wenn es auf den Controllern oft draufsteht.)


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,
    Danke für die schnelle Antwort. Die MOSFETs machen einfach nur auf und lassen den Strom durch. Eine Ladeelektronik haben die nicht, richtig?
    Ich hatte im alten Auto mal den Strom gemessen, der bei einer leeren Aufbaubatterie übers Relais geflossen ist. Das waren über 50A für mehrere Minuten, bis das langsam in Richtung 30A runter ist. Anlass zum messen war, dass die 40A-Sicherung durchgebrannt ist. Eskommt zwar nicht oft vor, dass die Aufbaubatterie so weit leergenuckelt wird, aber ich will die Batterie dann nicht kochen und würde daher den Ladestrom gerne sinnvoll beschränken. Ich dachte da ein eine All-In-One-Lösung, bevor ich viele kleine Kästchen verbaue.


    Meine Bedenken mit den 2 Starter-Batterien gehen in die Richtung, dass bei mehr Batterien in Summe das Risiko einer schlechten Batterie einfach höher ist. Da die beiden Batterien (die Pole) nicht gut zugänglich sind, tue ich mich auch schwer, diese einzeln zu messen. Wahrscheinlich wäre ich eh zu faul, das regelmäßig zu tun. Auch weiß ich nicht, wie das Batterie Management des Autos auf die 3. Batterie reagiert.

  • Wenn es sich um ein Fahrzeug mit Battery-Management-System (BMS) handelt, ist es ohnehin schwierig, darüber Zweitbatterien zu laden, da das MBS üblicherweise gern die Lichtmaschine abschaltet, wenn der Motor läuft. Mit diesem "Trick" kann man den (im Wettbewerb sowie für die Festlegung des Marken-Flottenverbrauchs wichtigen) Normverbrauch von Fahrzeugen geringfügig senken. Der Kunde schlägt sich dann zwar über die ganze Lebenszeit des Fahrzeugs mit diesem nervtötenden BMS herum (weil die Starterbatterien dort naturgemäß viel schneller verschlissen sind, oder wie hier, wenn eine Zweitbatterie geladen werden soll), aber das ist ja schließlich nicht das Problem des Fahrzeugherstellers, denn dessen Probleme enden ja nach dem Verkauf. Hier würde ich also zunächst mal schauen, ob man das BMS irgendwie abschalten, herausoperieren oder überlisten kann. Für die Batterieladung ist es komplett kontraproduktiv. Sehr oft hilft es, wenn man einfach dauernd mit Licht fährt, weil dann kaum die Möglichkeit besteht, dass das BMS die Lima während der Fahrt abschaltet. Wenn nichts hilft bleibt keine andere Möglichkeit, als einen teuren Ladebooster zu verwenden, der dann bei abgeschalteter Lichtmaschine die Zweitbatterie aus der Starterbatterie auflädt, was natürlich stark zu Lasten ihrer Lebensdauer geht. Leider kommen nicht alle BMS mit solchen Systemen zurecht, denn die "merken" natürlich, wenn da hintenrum ein fetter Verbraucher (der Ladebooster) an der Batterie nuckelt und schlagen dann gern (wiederum nervigen) Alarm.


    Der Ladestrom von Bleiakkus braucht im übrigen entgegen oft gehörter Meinung nicht begrenzt werden, wenn die Ladespannung im zulässigen Bereich liegt und nicht gerade über Wochen dauerhaft anliegt. Das sieht man schon an der einwandfreien Funktion von Starterbatterien, die ja auch dauerhaft an der Lichtmaschine hängen, völlig ohne jedes Lademanagement. "Managen" muss man die Ladung nur bei NiCds, NimHs und Lithium-Akkus. Bleiakkus schließt man einfach an die Ladestromquelle an und freut sich über möglichst hohe Ladeströme (dann dauert die Aufladung nicht mehr ganz so lange). Selbst einen winzigen 1Ah-Bleiakku, gleich welcher Technologie, kann man an eine 1.000A-Ladestromquelle anschließen, ohne dass es jemals zu dem geringsten Problem käme: Jeder Bleiakku reguliert seinen Ladestrom ganz von selbst - wenn die Ladespannung stimmt!


    Anders mag es aussehen, wenn die Zuleitungen zur Batterie so schwach ausgelegt sind, so dass diese selbst vor zu hohen Strömen geschützt werden müssen. Wie z.B. Deine arme 40A-Sicherung. Ich empfehle bei Sicherungen, welche Batteriekabel gegen Brand (bei Kabelkurzschlüssen!) absichern sollen, regelmäßig 200A-Sicherungen. Allerdings ist bei hohen Strömen zumeist der Spannungsabfall durch zu dünne Kabel schon so hoch, dass gar kein hoher Ladestrom erreicht wird. Dann dauert aber die Aufladung naturgemäß länger, mit allen negativen Folgen, insbesondere einer verstärkten Neigung der Batterien zur Sulfatierung.


    Aus diesem Grund enthalten meine Trenn-MOSFETs auch kein Lademanagement, denn es ist schlechterdings unsinnig! Ich verweise mal auf mein Posting


    Battery-Mythbusters No.2: Brauchen AGM-Akkus eine deutlich höhere Ladespannung, weil sie sonst nicht voll werden?


    da gehe ich insbesondere auf den Unfug mit den umschaltbaren Ladegeräten für Bleiakkus ein und weshalb es sie gibt (und weshalb sogar ich sie im Programm habe).


    Grüße, Tom

  • Danke. Ich hoffe, das BMS erkennt automatisch die Last und macht das nicht von Schalterstellungen (Licht) abhängig.

    Gibt Ladebooster und Laderegler auch kombiniert? Ich frage das aus Platzgründen...

  • Also von mir nicht, da Ladebooster immer nur eine Problemlösung für Spannungsverluste auf langen Leitung sind und mit Solaranlagen daher in keinen einsatztypischen Zusammenhang stehen.


    Grüße, Tom

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