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Van Elektrik

Solarpanels, Ladecontroller, B2B Charger, Wechselrichter, Akkus

Überblick:

Ich habe meinen Van komplett gasfrei gebaut. Das heißt ich habe ich ausschließlich elektrische Verbraucher (außer der Dieselstandheizung). Das Ziel war nicht auf den elektrischen Komfort von Zuhause zu verzichten und komplett (elektrisch) autark von Campingplätzen zu sein .

Normaler Fernseher, Mikrowelle, Induktionskochfelder, Kühlschrank, Ultrawidemonitor, Lausprecher, Apple TV, Klimaanlage, Warmwasser und immer genug Strom für Beleuchtung, Drohne, Laptops, Tablets, Smartphones, elektr. Rasierer, Zahnbürste, Staubsauger und Lüfter.

Mein Van hat ein Solar-Array aus 4 x 280Wp Panel mit einer Gesamtleistung 1.120Wp, die zusammen mit mit dem B2B Charger max. (840W) meine beiden Lithium-Ionen-Akkus 2x 2,4kWh (=4,8kwh) laden.

 

Warum 48V?

Anders als die meisten Wohnmobile die auf 12V oder teilweise auch 24V  laufen (meist LKW’s), habe ich mich für ein 48V System entschieden.

Zum Einen benutze ich einige leistungshungrige 230V Geräte, zum Anderen wollte ich mir wenig neuen Geräte extra für 12V/24V anschaffen.
Der 
ausschlaggebende Punkt war aber der Preis, denn 48V Lösungen sind im normalen „Hausbereich“ weit verbreitet und verhältnismäßig günstig.

Pro:
– 48V Lithium-Ionen Akkus und leistungsstarke 48V Wechselrichter sind günstiger als das 12V oder 24V Pendant 
– besserer Wirkungsgrad beim invertieren von 48V DC zu 230V DC (z.B. Victron Phoenix 12V/3000W max. 93% vs. 48V/3000W max. 95%)
– Kabeldimensionen (ein 12V/24V System benötigt bei gleicher Leistung und Effizienz deutlich größere Kabelquerschnitte oder kürzere Kabelwege, da mehr Strom fließt und mehr Wärme entsteht)

Kontra:
– Betrieb von 12V Geräten (Wasserpumpe, LEDs,…) ist ineffizienter, da 48V DC auf 12V DC konvertiert werden muss (mit Verlust) und zusätzlich ein Spannungswandler benötigt wird (zusätzliche Kosten/Kompenenten)
– der Umgang mit 48V DC ist deutlich gefährlicher als mit 12V/24V

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Verbraucher

Kühlschrank:

Bei dem Kühlschrank handelt es sich um einen herkömlichen 230V Kühlschrank (AEG SFE88831AF), der laut Herstellerangaben ca. 99kWh/Jahr verbraucht. Er zieht max. 80Watt (typischerweise unter Last nicht mehr als 40-50W).

 

Kochfeld und Mikrowelle/Ofen

Ich koche fast ausschließlich mit Induktion (Doppel-Induktionsplatte):
1 Platte 1.400W und 1 Platte 2.000W, zusammen 3,4kW max.
(Als Backup habe ich einen 2 Flammen Gaskartuschen-Kocher für den Notfall.)

Zudem habe ich eine Heißluft-Mikrowelle (Samsung MC28M6055CS/EN) die eine Mikrowelle, Ofen und Grill in einem kompakten Formfaktor bietet. Diese zieht im Mikrowellen-Modus 900W, im Grill-Modus bis zu 1.500W und im Heißluft(Ofen)-Modus bis zu 2.100W.

 

Bei Kühlschränken kann man zwischen Absorberkühlschränken und Kompressor Kühlschränken unterscheiden. Thermoelektrische Kühlschränke sind aufgrund des hohen Stromverbrauchs und schlechter Effizienz nicht empfehlenswert.

Absorberkühlschränke:

Pro:
– lautlos
– keine beweglichen Teile (kein Kompressor)
– kann auch mit Gas betrieben werden

Kontra:
– teuer
– hoher Stromverbrauch
– Problem bei hohen Außentemperaturen (max. Kühlung um 25°C unter der Umgebungstemperatur möglich) 

Kompressorkühlschränke:

Pro:
– große Auswahl an günstigen 230V „Haus“-Kühlschränken und teureren 12V Kühlschränken 
– starke Kühlleistung (ein Kühlschrank mit der Klimaklasse SN-N-ST-T kann Umgebungstemperaturen von +10°C – +43°C ab) somit ist ein Gefrierfach auch im Hochsommer kein Problem

Kontra:
– Geräusche durch laufenden Kompressor  
– für einen 230V Kühlschrank muss der Wechselrichter konstant 24/7 laufen, neben dem Wandlungverlust von 48V DC auf 230V AC (mindestens 5%) sollte man an auch an den Eigenverbrauch von dem Wechselrichter denken (in meinen Setup ca. 25W) 

Man braucht ein potentes Energiesystem oder sonnige Reiseziele und wenig andere Verbraucher damit es Sinn macht dauerhaft einen 230V Kühlschrank zu betreiben. Es gibt aber auch im Nachhinein die Möglichkeit seinen 230V Kühlschrank auf 12V/24V/48V DC Kompressor umzurüsten / umrüsten zu lassen.

Dass 230V „anders“ gebaut sind und deswegen schneller kaputt gehen als „Wohnmobil“ Kühlschränke halte ich für ein unfundierten Mythos.

 

 

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Victron Fanboy?

Spannungswandler, Wechselrichter und Solarladeregler stammen von Victron. Nach einiger Recherche stellte ich schnell fest, dass Victron ein großer Player in diesem Bereich ist. Man zahlt einen Premium-Preis, kriegt dafür aber auch hochwertige und zuverlässige Produkte. Produkte die diversen Sicherheitsrichtlinien und Normen entsprechen, gute Effizient, ein gutes Monitoring bieten (z.B. über Bluetooth) und Leistungsspitzen zuverlässig aushalten.

Dennoch wollte ich persönlich nicht über 1.000€ für einen Wechselrichter ausgeben. Meinen Phoenix Inverter habe ich aber auf Ebay-Kleinanzeigen für 620€ inklusive Versand geschossen, ein verhältnismäßiges Schnäppchen. Dies hat auch maßgeblich meine Entscheidung für ein 48V System gestärkt.

Wechselrichter und Spannungswandler:

Victron Phoenix Wechselrichter 48/3000 230V

Für alle 230V Haushaltsgeräte wandelt der Wechselrichter 48V DC in 230V AC um. Dabei hat er eine kontinuierliche Leistung von 3.000W mit einer Peak Leistung von 6.000W bei einer maximalen Effizienz von 95% (bei 25 Grad). Allerdings liegt der Leerlaufverbrauch bei ganzen 25W.

Victron Orion-Tr 48/12-20 240W DC-DC Spannungswandler

Für die verwendeten 12V Geräte ist ein Spannungswandler von Nöten, dieser macht aus 48V Gleichspannung 12V Gleichspannung. Der Orion-Tr 48/12V ist in 110W, 240W und 360W verfügbar, mehrer Spannungswandeler können parallel angeschlossen werden.  Ich habe mich für die 240W Variante entschieden, da dieser am Ehesten meinen Bedarf entspricht mit etwas Puffer. Dieser bietet eine kontinuierliche Leistung von 240W bei 25Grad280W bei 40Grad und einen Peak von 300W für 10 Sekunden mit einen maximalen Wirkungsgrad von 87%.

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Solarpanele:

Monokristalliene oder polykristalliene Solarpanele?

Solarpanels kosten weniger als ich dachte. Grob kann man zwischen den gängigen Monokristallienen und Polykristallinen Panels unterscheiden:

Monokristalline Panels

Pro:
– Wirkungsgrad 18% – 22%
– bei Schwachlicht etwas leistungsstärker
– bei gleicher physischen Panelgröße (Abmessungen) mehr Leistung

 Kontra:
– bei hoher Hitze in ineffizienter als Poly (schwarze Farbe)
– Leistungsverlust 0,3 – 0,5% / Jahr
– teurer (10-20%)

Polykristalline Panels

Pro:
– günstiger (10-20%)
– Leistungsverlust 0,2 – 0,4% / Jahr
– bei hoher Hitze effizienter als Mono

Kontra:
– Wirkungsgrad 15% – 20%
– bei Schwachlicht marginal leistungsschwächer
– bei gleicher physischen Panelgröße (Abmessungen) weniger Leistung

 

Glaspanels oder Flexible Panels?

Im Marine und Womo-Bereich wird man schnell auf flexibele Panels stoßen. Diese dünne Panels sind zu einem Gewissen grad flexibel biegbar.

Flexible Panels

Pro:
– biegbar (somit auch auf leichten Rundungen anzubringen)
– leicht und dünn (einfacher zu befestigen, geringer Windwiderstand)

Kontra:
– teuer (die Preise für gute flexible Panels ist sehr hoch, günstigen Flex-Panels halten meist nicht lange) 
– mangelnde Langlebigkeit (viele Panels gehen schnell kaputt und sinken gravierend in der Leistung)
– schwierig zu kühlen (es ist naheliegend flexible Panels einfach an die Außenwand zu kleben, doch hinter Solarpanels sollte Luft zirkulieren um bei starker Sonneneinstrahlung zu kühlen, denn dummerweise sinkt die Leistung bei Solarpanels bei großer Hitze)  

Glaspanels

Pro:
– deutlich günstiger (insbesondere „Haus“-Panels)
– Langlebigkeit und Robustheit (eine Lebensdauer über mehrere Jahrzehnte ist normal)
– Kühlung  ist einfach zu gewährleisten

 Kontra:
– Gewicht (Konstruktion aus Glas und Alurahmen)
benötigen deutlich stärkere/stabilere Befestigungspunkte

 

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