Optimierung der WoMo-Bordstromversorgung durch Lithiumbatterie, Solarstrom und Ladebooster

Mein Beitrag am heutigen Nikolaustag befasst sich mit zeitgemäßer WoMo-Bordstromversorgung. —  Während der vergangenen Jahre habe ich nach und nach u. a. die Stromversorgung meines über zwei Jahrzehnte alten Wohnmobils modernisiert und optimiert. Was konnte ich, teilweise mit Unterstützung durch André Bonsch von Amumot.de, in den letzten zehn Jahren diesbezüglich ändern und verbessern?

Ziel war und ist eine höhere Stromautarkie, also Unabhängigkeit von der Landstrom-Steckdose, trotz mehr Komfort durch elektrische Komponenten und Geräte.

Das Herzstück der (autarken) Bordstromversorgung …

… ist meine 200 Ah LiFeYPO4 Batterie von FraRon, die seit Juni 2017 die bis dahin installierte 243 Ah AGM Batterie als Bordstromspeicher zu meiner vollen Zufriedenheit ersetzt.

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Aktuelles 200 Ah LiFeYPO4-Modell 2018 von FraRon

Wesentliche Vorteile der Lithiumbatterie:

  • Etwa halb so schwer und wesentlich kleiner als Bleibatterien (AGM, Gel, Säure) gleicher Kapazität,
  • durch höhere Lebenserwartung (5000 Ladezyklen und mehr bei LiFeYPO4) über die Nutzungsdauer sogar preiswerter als Bleibatterien,
  • größere nutzbare Kapazität (z. B. bei 200 Ah Lithium bis zu 90%=180 Ah gegenüber höchstens 120Ah=50% bei meiner vorherigen 243 Ah AGM),
  • muss nicht wie Bleiakkus stets vollgeladen werden, kann also längere Zeit teilentladen betrieben werden,
  • ideal in Verbindung mit Solarstromversorgung und bei Wechselrichterbetrieb,
  • schnellladefähig und hochstromfest,
  • keine besondere Ladetechnik erforderlich (angegebene Ladeschlussspannung bei der FraRon LiFeYPO4: 14,4 – 14,6 V),
  • mindestens bis -25°C ent- und aufladbar (wegen Yttrium-Dotierung),
  • integriertes Batteriemanagementsystem (BMS) zum Schutz u. a. gegen Über- und Tiefentladung, zu hohe oder zu niedrige Betriebstemperaturen, sowie zum erforderlichen Zellenausgleich,
  • integrierter Hauptschalter am massiven Aluminiumgehäuse, das bei mir bequem in den Original-Batteriekasten des FlairLIFE passt (einer der Hauptgründe für die Wahl dieser Batterie).

Nachteile (?) meiner Lithiumbatterie:

  • Wie die meisten Batterien ist sie nicht überlade- oder tiefentladetolerant (aber abgesichert durch integriertes BMS, s. o.).
  • Der hohe Kaufpreis des Produkts! Er wird aber durch mehrfach höhere Lebenserwartung gegenüber Bleibatterien wie AGM, Gel oder Säure und zahlreiche Vorteile durch günstigere Eigenschaften und gute Ausstattung relativiert.

Fazit zur Wohnraumbatterie:

Ich erkenne keine wirklichen Nachteile, aber viele Vorzüge und betrachte die LiFe(Y)PO4-Technologie daher als großen technischen Fortschritt, gerade bei Verwendung als Versorgungsbatterie im Wohnmobil.


Meine Ladesysteme

Doch der beste Stromspeicher ist nur so gut wie die Ladequellen, die dafür sorgen, dass entnommene Energie wieder aufgefüllt wird.

1. Solarenergie (netzunabhängig und kostenlos!)

Strom aus Licht zum Nulltarif! Deshalb etweiterte ich 2017 meine Photovoltaikanlage auf 500 Wp, bzw. 620 Wp unter Einbeziehung eines 120 Wp Faltmoduls. Drei Solarstromkreise beliefern somit die Lithium-Versorgungsbatterie mit Energie:

  • 1 Modul 24V 190Wp von SolarSwiss über Solarladeregler Votronic MPP 350 Duo Dig, ganz vorn montiert,
  • 1 Modul 12V 100Wp in Dachmitte rechts (Siemens, 1997) + 1 Klebemodul 12V 100Wp ganz hinten (SolarSwiss, 2010) + 1 Modul 12V 110Wp in Dachmitte (Offgridtec, 2017), also insgesamt 310Wp über Solarladeregler Morningstar TriStarMPPT45,
  • 1 Faltmodul 12V 120Wp (Offgridtec, 2017) über Solarladeregler Victron MPPT 75/15 (mobil), nur bei Bedarf!
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Das Dach ist ziemlich voll.
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Solar-Faltmodul 120Wp für Stromengpässe

Der Ertrag dieser Solarstromversorgung deckt den Energiebedarf meines WoMos in Deutschland recht zuverlässig mindestens von März bis Oktober ab, bei hellen Witterungsbedingungen auch schon ab Februar und noch im November. Ohne länger betriebene größere Verbraucher reicht der Solarstrom in Verbindung mit der LiFeYPO4-Versorgungsbatterie sogar über den deutschen Winter hinweg aus. Aber es gibt bei Bedarf noch weitere Lademöglichkeiten.

2. Lichtmaschine und Ladebooster (netzunabhängig und kostenlos!)

Eine in jedem WoMo vorhandene weitere netzunabhängige Ladequelle stellt die FahrzeugLichtmaschine dar, die bei laufendem Motor nicht nur die Starterbatterie, sondern auch die Versorgungsbatterie nachlädt. Ein Votronic Ladewandler (Ladebooster) sorgt seit November 2018 in meinem FlairLIFE für größere Effizienz und liefert kontinuierlich einen angepassten Ladestrom von bis zu 30 A bei 14,4 V Ladeschlussspannung. Sogar bei Standgas!

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Nach beispielsweise zwei Stunden Fahrt wird somit der Ladezustand der Bordbatterie um ca. 50 – 60 Ah verbessert, zuzüglich eines evtl. Solarertrages. Das gleicht z. B. zwei Tage Betrieb eines Kompressorkühlgerätes aus. Bei häufigem Ortswechsel ist es somit, abhängig von den Verbrauchsansprüchen, auch im deutschen Winter durchaus möglich, stromautark zu reisen. Im sonnigen Süden sowieso!

3. Landstrom und Netzladegeräte (netzabhängig und in der Regel kostenpflichtig!)

Bei längerem Aufenthalt, z. B. im Winter auf einem Campingplatz, bietet sich schließlich 230V Landstrom als Energieversorgung an, vor allem, wenn nicht mit nennenswertem Solarertrag zu rechnen ist (kurze Tage, Schatten, Schneefall usw.).

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Vom Schnee bedeckte Solarmodule

Dafür stehen in meinem WoMo zwei vollautomatische Netzladegeräte zur Verfügung: der ab Werk serienmäßige Lader von CBE (ca. 15A) und ein nachgerüstetes Ladegerät von Sterling (10 – 40A wählbar).

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Sterling ProCharge Ultra 40A, eingestellt auf 20 A Ladestrom

Bei Bedarf könnte daher mit insgesamt über 50 A per Landstrom geladen werden. Das nutze ich allerdings nur, wenn es gar nicht anders geht, z. B. weil es eilt, was recht selten der Fall ist. Wenn überhaupt, ist normalerweise nur ein Ladegerät in Betrieb.

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Hier wird Landstrom eingespeist (rechts Frischwasser).

4. Wie wird die Fahrzeug-Starterbatterie fit gehalten?

Damit nicht nur die Bordstromversorgung gesichert ist, sondern auch die Starterbatterie vor allem bei Kälte und längerem Stehen nicht schlapp macht, habe ich zusätzlich einen sog. StandbyCharger (Votronic) installiert, der im Standbetrieb die Fahrzeugbatterie aus der Bordbatterie auf einem Spannungsniveau von etwa 0,6 V unter der Bordbatteriespannung (auf 3 A Ladestrom begrenzt) volllädt. Das gewährleistet sicheres Starten auch nach mehrtägigen Standzeiten mit gelegentlichen Verbrauchern an der Starterbatterie wie z. B. der Standheizung. Zudem ist es der Lebensdauer einer Bleibatterie förderlich, möglichst ständig vollgeladen zu sein (im Gegensatz zur LiFe[Y]PO4!).

Vorsicht! Die Lithium-Versorgungsbatterie kann ohne Nachladung (z. B. durch Solarstrom) auch über den Standby-Charger relativ rasch durch die Starterbatterie entladen werden. Je nach Ladezustand der Starterbatterie fließen bis zu 3 A Ladestrom von der LFP über den Charger in die Starterbatterie. Das ergäbe in 24 Stunden theoretisch 72 Ah, die der Lithium-Bordbatterie entnommen werden. In der Praxis verringert sich zwar der Ladestrom mit dem besseren Ladezustand der Starterbatterie, doch gerade im Winter ohne ausgleichenden Solarstrom sollte man die Lithiumbatterie im Auge behalten und rechtzeitig (d. h. etwa bei SOC 30%) nachladen (über Lichtmaschine/Ladebooster durch Fahren oder über Landstromanschluss und Netzlader).

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Standby-Charger
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Solarladeregler

Außerdem wird die Startbatterie ggf. über den Votronic Solarladeregler mitgeladen und natürlich bei laufendem Motor über die Lichtmaschine. Letzteres ist jedoch für mich auf dem Stellplatz ein „No-Go“ und noch schlimmer als der Einsatz eines tragbaren Benzingenerators.


Elektrische Verbraucher überlegt einsetzen!

Für ein funktionierendes Bordstromversorgungssystem spielt selbstverständlich auch die Verbraucherseite eine Rolle. Schon vor Jahren stellte ich die Beleuchtung im WoMo weitgehend auf sparsame LEDLeuchtmittel um. Lediglich ein paar Sparlampen durften bleiben, nachdem ich nachgemessen und festgestellt hatte, dass ihr Stromverbrauch nahezu identisch mit dem gleichheller LEDs ist. Glühlampen und Halogenbirnchen sind jedoch tabu. Damit bin ich schon beim Thema „Strom sparen“.

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Direkte und indirekte LED-Beleuchtung an der sog. Barsitzgruppe

Meine diesbezügliche Sparphilosophie heißt: Nicht durch Verzicht, sondern durch die Wahl geeigneter Geräte und überlegten Einsatz derselben den gewünschten Spareffekt erzielen!

Hier drei Beispiele für vergleichsweise energieeffiziente Geräte:

  • Den 1000W AEG-Wechselrichter, mit dem ich ansonsten durchaus zufrieden war, ersetzte ich heuer durch das 1700W Spitzenmodell von Votronic mit Netzvorrangschaltung, weniger Eigenverbrauch und deutlich höherer Effizienz.
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Votronic Sinus-Inverter 1700 W
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Inverter-Fernbedienung
  • Mein früherer TV von Alphatronics musste schon vor Jahren einem sparsameren 22“ Modell von Grundig weichen, das mich zudem nicht nur preislich, sondern auch qualitativ und ergonomisch eher überzeugte.
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Grundig TV
  • Unsere Pedelec-Akkus werden unterwegs nicht per Wechselrichter und Originalladegerät nachgeladen, sondern energiesparend mit dem 12V-Ladegerät Powerbutler, das übrigens um das Jahresende endlich in Neuauflage auf den Markt kommt.

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  • Gegenüber neueren Modellen der AldeWarmwasserheizung geht erfreulicherweise meine Alde Comfort recht sparsam mit dem Strom um. Nur 0,25 Ah verbraucht die Umwälzpumpe pro Stunde. Neuere Heizungsmodelle brauchen angeblich ein Mehrfaches. Würde sie ununterbrochen laufen, würden meiner Bordbatterie in 24 Stunden etwa 6 Ah entnommen. Selbst bei großer Kälte ist aber eine etwa 50%ige Laufzeit mit dann ca. 3 – 4Ah pro 24 Std. realistischer. Weitere 12V-Elektrik oder Elektronik ist bei der fast 22 Jahre alten Heizungsausführung nicht vorhanden, es sei denn, man nutzt im Winter mal vor dem Losfahren die Motorvorwärmfunktion (Wärmetauscher). — Auch alte analoge Technik kann also zum Stromsparen beitragen.

Keinen solchen Sparbeitrag stellt mein Kompressor-Kühlschrank dar. Er genehmigt sich durchaus 30 -40 Ah in 24 Std. Dafür spart er Gas und kühlt (und gefriert) unter allen Bedingungen hervorragend. Im Sommerhalbjahr ist der Stromkonsum kein Problem. Im Winter aber muss man den Ladezustand der Versorgungsbatterie aufmerksam beobachten.

Erfahrungsgemäß entnehmen wir in 24 Stunden insgesamt etwa 50 Ah aus der Versorgungsbatterie. Nach drei Tagen ohne nennenswerten Solarertrag müssen wir entweder weiterfahren und per Ladebooster Strom einlagern oder Landstrom anzapfen.


Zusammenfassung und Verlinkung der Optmierungsmaßnahmen bei der Bordstromversorgung gegenüber der ursprünglichen Serienausführung ab Werk:

Möglichst schon ab Werk ordern oder gleich komplett umrüsten!

Meine Optimierungsmaßnahmen erstreckten sich über Jahre. Vorteilhafter stellen sich Lösungenaus einem Guss“ dar, also möglichst ab Werk oder zumindest komplett „in einem Aufwasch“ als Nachrüstung. Das erspart Verkabelungs- und Kompatibilitätsprobleme sowie Mehrfachausgaben und dadurch viel Zeit und Geld. Eine in diesem Sinne interessante Lösung stellt beispielsweise die LPS (Lithium Power Supply) von LEAB dar.

4D2EA5E8-6C64-4EB4-B056-C5EC04BB7ED2Integrierte Lösung von LEAB: Lithium Power Supply (LPS) in drei Versionen

Aber auch Komplettlösungen aus aufeinander abgestimmten Einzelkomponenten sind günstiger und mit weniger Verkabelungsaufwand verbunden als immer wieder mal was nachzurüsten, wie das bei mir leider der Fall war und ist. Allerdings war dafür auch teilweise die Entwicklung des technischen Fortschritts verantwortlich. Vor 20 Jahren war vieles noch gar nicht machbar. Beispielsweise stand noch keine Lithium-Batterietechnologie für die Bordstromversorgung zur Verfügung. Auch Strom sparende Flachbildfernseher gab es noch nicht. Mein erstes Gerät im WoMo war noch ein dicker, schwerer Grundig-Fernseher mit 30 oder 40 cm Bildröhrendiagonale.


Modernsisierung als Kompromiss zum Neukauf

Der technische Fortschritt vollzieht sich rascher und „smarter“ denn je. Das spüre ich angesichts eines WoMos im 22. Lebensjahr besonders deutlich. Schritt halten kann ich nicht, aber ich versuche im Rahmen der Möglichkeiten zu modernisieren.

Ich möchte meinen „NiBi“ (Niesmann+Bischoff) fahren, solange es geht, trotz Umweltzonen, Dieseldiskussion und nicht mehr ganz trendigem Outfit und Einrichtungsstil. Ein ebenbürtiges neues WoMo mit vergleichbarer Solidität und entsprechendem Ausstattungsumfang kann ich mir nicht leisten, und ein geringwertigeres, weniger komfortables Einsteigermodell reizt mich nicht. Also wird als Kompromiss weiter optimiert und modernisiert für mehr Komfort auf Reisen.

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Geiranger-Fjord, Norwegen, 2005

2 Gedanken zu “Optimierung der WoMo-Bordstromversorgung durch Lithiumbatterie, Solarstrom und Ladebooster

  1. Super Beitrag Werner,
    kann Deinen Ausführungen nur zustimmen ! Fahre seit 2 Jahren eine 160 A LiFePo4 Batterie mit dem vergleichbarem Equipment in meinem 15 Jahre alten Flair .
    Weiter so !
    Grüße Claus-Peter

    1. Danke, Claus-Peter, für das Feedback!
      Wie du weißt, verfolge ich in eurem Blog nicht nur die Reiseerlebnisse, sondern mich interessieren auch deine technischen Lösungen. Neben der Umrüstung der Rückleuchten auf LED hast du, wie ich lese, auch das Fahrlicht modernisiert. Leider dürfte es für meine eckigen Ducato 230 Scheinwerfer kein LED-Pendant geben. Oder hast du zufällig so etwas schon entdeckt?
      Mit den LED-Rückleuchten bin ich übrigens sehr zufrieden. Der TÜV hat gestaunt und die tolle Sichtbarkeit gelobt. Wechseln will ich auch noch die Begrenzungs- und Umrissleuchten. Gelegentlich melde ich mich mal per eMail, um noch einige Fragen loszuwerden.
      Einstweilen noch einen schönen Nikolaustag, einen besinnlichen Advent und natürlich eine weiterhin erlebnisreiche, aber pannen- und unfallfreie Reise.
      Beste Grüße
      Werner

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