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Intelligente Bordstromversorgung

Werkstatt: Bordstromversorgung

Peter Rutke am 27.03.2015

Intelligente Bordstromversorgung: Ein Kombigerät aus Lader, Wechselrichter und automatischem Umschalter steuert das gesamte Energie-Managment an Bord

Unsere 19 Jahre alte Nidelv 26 wird mehr und mehr für Langfahrten genutzt. Dabei werden die gestiegenen Ansprüche an die Technik, insbesondere was den Strombedarf angeht, immer wieder deutlich.

Mobiltelefone müssen aufgeladen werden, der auch für die Navigation eingesetzte Tablet-Computer will mit Strom versorgt sein, ein Heißwasserkocher soll das Kaffee- oder Teewasser erwärmen und an verregneten Abenden läuft auch der Fernseher mal längere Zeit. Das alles soll während der Fahrt und na-türlich auch an verträumten Liegeplätzen in der Natur funktionieren.

Ladetechnik

Moderne und intelligente Bordstrom- versorgung: Das Kombigerät aus Lader, Wechselrichter und automatischem Umschalter steuert und kontrolliert das gesamte Energie-Managment an Bord

Immerhin hat unsere Nidelv schon eine Batterie für den Motorstart mit einer Kapazität von 105 Ah und eine Bordnetzbatterie mit 110 Ah. Mit einem Batteriewahlschalter wird die jeweilige Batterie für das Starten beziehungsweise die Stromverbraucher an Bord  freigeschaltet. Sollen beide Batterien während der Fahrt geladen werden, muss der Schalter in die Stellung 1+2 gebracht werden.

Das bedeutet für Skipper und Crew ständige bewusste Bedienung dieses Schalters und ist damit nicht sonderlich anwendungsfreundlich. Zeitgemäßer wäre der Einsatz eines Trennrelais oder einer Trenndiode für diesen Anwendungsfall. Eine Landstromsteckdose mit einem Fehlerstromschutzschalter und ein Automatik Lader mit IUoU Ladecharakteristik und 12 A Maximalstrom waren auch schon verbaut.

Nach Sichtung und dem Ausmessen der Platzverhältnisse planten wir den Austausch der Bordnetzbatterie gegen drei Gelbatterien mit einer Kapazität von jeweils 130 Ah, also einer Gesamtkapazität  von 390 Ah. Damit stünden netto etwa 200 Ah für den Verbrauch bis zum Nachladen zur Verfügung, wenn man davon ausgeht, dass die Batterien im Hinblick auf lange Lebensdauer jeweils nur bis maximal 50 % entladen werden sollten. Die 105 Ah Starterbatterie muss dagegen erhalten bleiben.

Zur Installation und sicheren Halterung der Batterien im Boot wurden Halter aus 20 mm Aluminium-Vierkantprofilen, passenden Verbin-dungselementen und 8-mm-Gewindestangen aus dem Baumarkt vormontiert und eingebaut. Bei dem Eigengewicht der Batterien schien uns das seriöser als eine handelsübliche Befestigung per Gurtband. Wegen der Auslaufsicherheit bei Gel-Batterien konnte auf einen extra Batteriekasten verzichtet werden.

Zur Trennung von Starterbatterie und Verbraucher-Batteriebank wurde ein handelsübliches Trennrelais verwendet und eingebaut. Bei dieser Gelegenheit wurden die alten Batterie-Polklemmen gleich mit erneuert und wieder ordentlich verkabelt. Die Ladeleistung des neuen Batterie-laders sollte der deutlich höheren Kapazität gerecht werden und für den 230-Volt-Bedarf wollten wir einen DC/AC-Wandler einsetzen, der aus dem 12-Volt Batterie-Gleichstrom 230-Volt Wechselstrom liefert.

Damit wirklich alle Geräte mit diesem Strom betrieben werden können, muss der Wechselrichter eine reine Sinusspannung liefern. Aus Platz- und Komfortgründen entschieden wir uns für den Einbau eines soge-nannten Kombi-Gerätes. Hier sind Lader, Wandler und Umschalter (Land-strom/Wandler/Gene-rator) in einem Gerät vereint.

Darüber hinaus erlaubt das Gerät eine Begrenzung der Land-stromübernahme, was insbesondere an schwach abgesicherten Landstrom-Steckdosen ein echter Komfort-Gewinn ist. Bei höherem Wechselstrom-bedarf an Bord steuert der Wandler automatisch den Mehrbedarf zu. Bei Entfall des Landstroms erfolgt automatisch und unterbrechungsfrei die Umschaltung auf den Wechselrichter.

Diese Geräte gibt es in unterschiedlichen Leistungsstufen von verschiedenen Her-stellern. Die erforderliche Größe ist zum Einen abhängig von den persönlichen Anforderungen, zum anderen könnten von den baulichen Gegebenheiten her Grenzen gesetzt sein. So macht ein Hoch-leistungswandler natürlich auch nur dann Sinn, wenn die Leistungsfähigkeit der Batterien entsprechend angepasst wird. Und insbesondere Blei-Batterien sind leider immer noch groß und schwer. 

Wir entschieden uns für einen MultiPlus 12/3000/120 von Victron Energy. Dieses Gerät hat eine Wechselrichter-Ausgangsleistung von 2500 Watt und einen maximalen Ladestrom von 120 A bei Landanschluss.
Den Kombi haben wir wie das alte Ladegerät unter das Fußpodest vor dem Beifahrersitz montiert. Vorher wurden zwecks guter Belüftung Lüftungsschlitze in die Podestwände gefräst.

Die Fernbedienung wurde mit einem RJ45 UTP Kabel an das Gerät angeschlos-sen. Da allein die wartungsfreien Gel-Batterien eine Investition von ca. 1 000 € erfordern, sollten geeignete Vorkehrungen zum Schutz der Batterien getroffen werden. Zur Überwachung der Stromspeicher haben wir uns deshalb für einen Batterie-Monitor entschieden.

Dazu muss der mitgelieferte Shunt in die Minusleitung der Batteriebank installiert, sowie ein kleines Anzeigengerät an geeigneter Stelle im Cockpit untergebracht werden. Nach vorheriger Programmierung kann man schließlich jederzeit erkennen, ob und in welchem Umfang gerade Strom entnommen, beziehungsweise durch Ladegerät oder Generator eingespeist wird.

Ähnlich einer Tankanzeige wird auch der Füllungsgrad der Batteriebank in Prozent angegeben.  Nach den ersten Touren und knapp 200 Boots-Betriebsstunden können wir eine positive Bilanz ziehen. Das Landanschlusskabel haben wir unterwegs niemals gebraucht.

Selbst nach dreitägiger Standzeit mit Nutzung von Kühlschrank, Licht, Wasserkocher, Fernseher, Druckwasserpumpe und Computer hatte unsere Batteriebank immer noch über 60% Füllstand. Zum Laden genügte jeweils der während des Fahrbetriebs am Motor mitlaufende Generator (Lichtmaschine) mit einer Leistung von 60 A.         

Material- und Kostenaufwand für die hier beschriebene Installation:

Drei Gel-Batterien 130 Ah ca. 1 041 €
Victron MultiPlus 12/3000/120ca. 1 923 €
Batterie-Monitor mit Shuntca. 231 €
Trennrelais-Kitca. 150 €
Installationsmaterialca. 400 €

Peter Rutke am 27.03.2015