Winterbetrieb 3: Stromversorgung

Wer wie wir gewöhnt ist, dass vor allem die Sonne die für komfortables Wohnen im WoMo benötige elektrische Energie liefert, muss bei einer Winterreise ein wenig umdenken, denn ab November kann je nach Wetterlage und Verbrauch der Solarstrom etwas knapp werden. Wie handhaben wir das mit dem jahreszeitlich bedingt geringeren Solarertrag über die Panele auf dem Dach? Ist Stromautarkie möglich? Funktioniert Solar überhaupt im Winter?

Wenn täglich gefahren wird, ist die Nachladung von Starter- und Versorgungsbatterie normalerweise kein Problem, denn da helfen Lichtmaschine und Solaranlage zusammen. Schwieriger wird es, wenn man längere Zeit auf demselben Platz steht, wie das bei uns meist über Weihnachten und Neujahr der Fall ist. Oder auch am heimischen Stellplatz! Da kommt es dann sehr auf die Tageslichtintensität an, zumal einerseits die Tage kurz sind und andererseits wegen der langen Dunkelphasen oft mehr Batteriestrom verbraucht wird, z. B. für Beleuchtung, Heizung und TV. Eine ausgeglichene Strombilanz dürfte im Dezember ohne Landstrom kaum möglich sein.

Erstmals werden wir heuer auf der geplanten Winterreise mit teilweise aufgerüsteter und modernisierter Bordstromversorgung unterwegs sein. Damit müssen wir im Winterbetrieb erst noch konkrete Erfahrungen sammeln. Ich fange daheim schon mal damit an.

Das „Solarkraftwerk“ besitzt jetzt eine Nennleistung von 500Wp (zuvor 390 Wp), verteilt auf zwei Anlagen mit vier fest auf dem Dach montierten Modulen: 1 x 190Wp (36V) und 2 x 100Wp/1 x 110Wp (12V). Dazu kommt nach Bedarf das 120Wp-Faltmodul, sofern die Witterung das Aufstellen erlaubt. Drei MPPT-Solarladeregler sorgen dafür, dass der Stromspeicher vorschriftsmäßig geladen wird.

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120Ah Solar-Faltmodul von OffgridTec

Als Stromspeicher fungiert heuer erstmals ein 200Ah LiFeYPO4-Batteriesystem von FraRon. Voriges Jahr verrichtete stattdessen noch eine 243Ah AGM-Batterie ihren Dienst. Was hat sich durch den Akkuwechsel von Blei auf Lithium geändert?

  • Das Batteriegewicht hat sich etwa halbiert.
  • Der Platzbedarf hat sich verringert.
  • Die nutzbare Kapazität ist von rund 100Ah (30 – 50 % der AGM-Nennkapazität) auf rund 160Ah (70 – 90 % der LiFeYPO4-Nennkapazität) gestiegen.
  • Die Ladecharakteristik ist jetzt günstiger. Die Lithiumbatterie nimmt in kürzerer Zeit mehr Ladestrom auf.
  • Es schadet der LiFeYPO4-Batterie im Gegensatz zu Bleibatterien nicht, nur teilgeladen zu sein, also einige Zeit nicht vollgeladen werden zu können.

Größere Kapazität und besseres Ladeverhalten könnten vorteilhaft für den Winterbetrieb sein, denn rund 60% mehr nutzbare Kapazität heißt ca. 60% länger verfügbarer Batteriestrom bei gleicher Last. Somit können Dunkelphasen besser überbrückt werden. Scheint dann wieder die Sonne, wird die Batterie schneller nachgeladen als eine Bleibatterie. Sie muss dabei keineswegs voll werden, um keinen Schaden zu nehmen.

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Neues FraRon LiFeYPO4-System beim Einbau

Nicht nur der verfügbare Ladestrom ist maßgeblich für eine ausgeglichene Energiebilanz an Bord, sondern natürlich gleichermaßen der Stromverbrauch. Es sollte nicht dauerhaft mehr Strom entnommen werden, als nachgeladen werden kann. Somit kann man natürlich auch und erst recht durch Stromsparen dazu beitragen, dass der „Saft“ länger reicht.

Wir verzichten in Situationen, wo der Strom knapp zu werden droht, erst mal auf  Wechselrichterbetrieb und größere 12V-Verbraucher wie Kühlbox, umfangreiche Raumbeleuchtung oder auch TV. Notfalls wird auch der Kühlschrank nachts abgeschaltet. Der Temperaturanstieg bis zum Morgen ist gerade im Winter unerheblich.

Wenn diese Sparmaßnahmen nicht ausreichen und die Restkapazität in meiner LiFeYPO4-Batterie auf etwa 50Ah (SOC 25%) absinkt, schalte ich die Netzladegeräte ein. Am Landstrom hänge ich im Campingpark Oberammergau bei Kälte sowieso wegen der elektrischen Fußbodenheizung. Früher wurde auch der Kühlschrank über 230V betrieben, um Gas zu sparen. Der neue Kompressorkühlschrank jedoch ist ebenso wie die Box auf 12V angewiesen. Gas sparen somit beide Kühlgeräte ein. Dafür brauchen sie Batterie-Strom. Das Gas steht dadurch ausschließlich zum Heizen und gelegentliche Herdbenutzung zur Verfügung.

Die Netzlader, das CBE Seriengerät mit ca. 15 – 18 A und das Sterling-Zusatzladegerät mit bis zu 40 A, insgesamt also über 50 A Ladestrom, bringen die Lithium-Batterie in zwei oder drei Stunden wieder in einen vernünftigen Ladezustand. Beim Sterling-Gerät lässt sich der Ladestrom auf 10, 20, 30 oder 40 Ampère begrenzen und somit die Absicherung des Landstromanschlusses berücksichtigen.

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Sterling Ladegerät ProCharge Ultra, eingestellt auf bis zu 20 A Ladestrom

Solarladeregler und Netzladegeräte sind parallel geschaltet, sodass sich ihre Ladeströme addieren. Ist die Ladeschlussspannung erreicht, regelt ein Gerät nach dem anderen zurück. Steht viel Solarstrom zur Verfügung, greife ich manuell ein und schalte die Netzlader frühzeitig wieder aus. Ihr Strom kostet Geld, der von der Sonne nicht. Landstrom vom Campingplatz wird also zum Batterieladen so wenig wie möglich in Anspruch genommen.

Bei großer Kälte nutzen wir 230V-Netzstrom gern für die elektrische Fußbodenheizung und ansonsten natürlich an Stelle des Wechselrichters, wenn wir Kaffee zubereiten oder auch mal kurz für die Kochplatte, um den Energieverbrauch möglichst gleichmäßig auf alle verfügbaren Energiearten und -quellen zu verteilen: 12V-Batteriestrom, 230V-Netzstrom, Flüssiggas und Diesel. Der Gasvorrat ist im Vergleich zu Strom und Diesel am aufwändigsten zu ergänzen. Deshalb versuche ich wo es geht, 12V-Strom, Diesel und Netzstrom (in dieser Reihenfolge) zu bevorzugen.

Wie man aus anderen Beiträgen weiß, probiere ich zur Zeit am Stellplatz vor dem Haus aus, wie lange ich ganz ohne Nachladung der Versorgungsbatterie durch Netzladegeräte auskomme. Wie lange wird es mein „Solarkraftwerk“ auf dem Dach schaffen, die Restkapazität der Lithiumbatterie nicht unter 25% sinken zu lassen? Belastet wird das Bordstromnetz dabei durch Ruheströme von insgesamt etwa 1A, durch den Kompressorkühlschrank und durch die Umwälzpumpe der Alde-Heizung bei Frostschutzbetrieb unter ca. 5°C. Bei normalem Wohnbetrieb kämen natürlich noch LED-Beleuchtung und TV hinzu. Das Versuchsergebnis ist vorhersehbar und wird in unseren Breiten wohl lauten: Im Winter benötigt man für komfortables Wohnen Landstrom (sofern man nicht täglich fährt), auch wenn kein Schnee auf den Solarmodulen liegt.

Dennoch finde ich es interessant, zu erfahren, ob bei „normalem Campingverhalten“, also ohne Fernsehen und stromzehrenden Luxus, auch über die Wintermonate mit meiner Bordstromanlage Stromautarkie realisierbar wäre. Verbräuche kann man errechnen, nicht aber die für den Ertrag maßgeblichen Witterungsbedingungen. Das muss man im Praxistest erproben.

Wenn heute die Wetterprognose zutrifft und die Sonne etwas herauskommen sollte, besteht die Chance, dass die Batterie wieder etwas mehr Energie einlagern kann oder zumindest ihr aktueller Ladezustand erhalten bleibt und nicht weiter absinkt.

Gegen Mittag stellte sich die Situation bei der Bordstromversorgung so dar:

  • Solarmodule sind wieder schneefrei.
  • Versorgungsbatteriespannung: 13,3 V
  • Solarladestrom: 5 A
  • SOC: 49 %
  • LiFeYPO4-Kapazität: 98 Ah

Es sieht also gar nicht mal so schlecht aus mit der Ladung, obwohl die Sonne doch nicht zu kommen scheint.

Am Spätnachmittag zeigen die Messgeräte dann angesichts des doch recht trüben Tages folgende Werte für die LiFeYPO4- Batterie an:

  • Spannung: 13,2 V (Last 0,6 A), 13,1 V bei Kühlschrank EIN (5 A)
  • Ladezustand: 53 %
  • Kapazität: 106 A

Fazit: Das etwas hellere Umgebungslicht mit ganz kurzem Hervorblinzeln der Sonne konnte den Stromverbrauch durch Kühlschrank usw. einigermaßen kompensieren und eine weitere deutliche Verschlechterung des Ladezustandes der Versorgungsbatterie im Tagesverlauf verhindern. Die Netzlader bleiben aus.

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