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Notstromversorgung: Verkabelungs-Tipps


Wer für seine Funkanlage eine Notstromversorgung bauen will, stößt schnell auf spezielle Probleme. Das gilt vor allem, wenn man die Akkus mit Solarmodulen laden will. Diese Seite fasst meine einschlägigen Erfahrungen zusammen.

(13.07.22) Die erste Fassung dieser Seite erstellte ich am 11.06.22, als ich den ersten präsentablen Zustand erreicht hatte. Ich sammle aber weiter Erfahrungen, die ich hier nachvollziehbar machen will. Deshalb gibt es am Ende Abschnitte, die zu späteren Zeitpunkten angefügt wurden. Das wird mich natütlich nicht daran hindern, bei Bedarf überall redaktionelle Änderungen vorzunehmen. Ganz unten gibt es einen Abschnitt zur Funkentstörung.

Unverzichtbares Werkzeug

Mittlerweile halte ich Crimpzangen für unverzichtbar, vor allem für Adern-Endhülsen. Früher haben wir dickere Drähte und Litzen mit Lüsterklemmen verbunden. Litzen haben wir vor der Montage verzinnt, damit die einzelnen Drähtchen nicht irgendwo an der Schraube vorbei liefen. Nach einiger Zeit stellten wir dann fest, dass die Schraube der Lüsterklemme längst nicht mehr so fest saß, wie wir sie einst angezogen hatten: Das Lötzinn fließt unter Druck. In einer 12-V-Versorgung fließen oft größere Ströme, da sind solche Schwachstellen gefährlich: Sie können ziemlich warm werden.

Adernendhülsen nach AWG

Noch vor wenigen Jahren kostete die billigste Crimpzange für Adernendhülsen an die 100 EUR. Mittlerweile gibt es sie schon ab ein paar 20 EUR, zusammen mit einem umfangreichen Sortiment an Adern-Endhülsen. Die beiden schlechten Nachrichten dazu:

  • Ernsthaft dicker als 10 mm2 dürfen die Adern nicht sein. Das ist manchmal zu wenig.
  • Die Adern-Endhülsen solcher Billigangebote sind für amerikanische Drahtstärken (AWG) gedacht.

Das Bild zeigt das Einlegeblatt meines Sortimentskastens. Handschriftlich habe ich den Adernquerschnitt nach AWG in mm2 angegeben. Die Unterschiede zwischen den aufgedruckten und tatsächlichen Querschnitten sind teilweise beträchtlich. Das Ergebnis: Manche Adernendhülsen lassen sich nur schwer auf die Litze aufschieben oder die gekrimpte Adernendhülse wirft Falten – siehe unten. Der erste Effekt ist für gelegentliche Arbeiten zu verkraften, der zweite kann den Kontaktwiderstand deutlich erhöhen. Wohl deshalb erzählen einem Profis pauschal, das China-Zeug sei Schrott. Es lohnt sich also, für die wichtigsten Kabelquerschnitte metrische Adern-Endhülsen zu beschaffen. Je nach Größe kosten 100 Stück einige wenige EUR.

Adernendhülsen gebastelt

Etwas Basteln ließ sich trotzdem nicht vermeiden: Meine Adernendhülsen für 16 mm2 und die größeren Kabelschuhe kann ich immer noch nicht crimpen.

  • Die Kabelschuhe bekomme ich nur mit meinem 100-W-Lötkolben in den Griff. Dazu spanne ich sie mit ein paar Lagen Papier als Wärmeisolierung mit dem flachen Teil in den Schraubstock ein.
  • An einigen Stellen nutze ich wegen des Widerstandes 16 mm2-Leitungen, obwohl das zugehörige Loch nur für 7 AWG gedacht ist. Da schneide ich dann ein paar Litzendrähte weg, bis das Kabel in eine 7-AWG-Adernendhülse passt. Dann kann ich auch wieder mit meiner Crimpzange arbeiten. Ja, ich weiß, das macht man nicht so! Aber die Strombelastbarkeit ist auch so reichlich.
  • Wenn es wirklich 16 mm2 sein müssen, dann muss ich mir entweder jemanden mit passendem Werkzeug suchen oder einen wirklich inoffiziellen Weg gehen: Ich quetsche die Adernendhülse mit einer Lüsterklemme, die innen einen passenden Blechstreifen enthält. So wird die ganze Hülse flach und es gibt kein Loch, wo sich die Schraube hinen gebohrt hat. Das hält aber nicht zuverlässig, weshalb ich das offene Ende der Adern-Endhülse mit dem Lötkolben behandle. Für das Beispiel im Bild habe ich mit einer Klemme für 25 mm2 gequetscht, passt natürlich auch nur in eine solche Klemme rein.

geschmolzener 12-VStecker

Gute Verbindungen sind wichtig!

Schon bei vergleichsweise kleinen Strömen können sich schlechte Kontakte enorm erhitzen. In diesem Beispiel flossen kaum je mehr als 4 A, denn darüber wurde ein kleiner Rechner versorgt. Die Diagnose war leicht: Der Computer bootete ständig neu und es roch entsprechend. Da half es auch nicht, dass ich die zugehörige Buchse schon prophylaktisch mit einer dickeren Zuleitung und einer stärkeren internen Verdrahtung versehen hatte.

An der zugehörigen Steckdose kann man noch besser nachvollziehen, wie warm es wurde: Der Zinnüberzug des Kontaktbleches für Plus ist geschmolzen. Auch das Gehäuse hatte sich verformt, wie man im Bild unten sehen kann.

Dieser Zwischenfall ließ mich überlegen, ob ich mich überhaupt noch auf diese Zigarettenanzünder-Steckdosen einlassen sollte. Sie sind halt recht praktisch, wenn man Geräte mit entsprechenden Steckern einsetzen will. In dem Fall war es ein Spannungswandler von 12 V auf 19 V. Mein entsprechender Eigenbau hatte zwar Powerpoles, kam aber nicht mit der dynamischen Stromaufnahme des Computers klar.

geschmolzene 12-V-Buchse

Die Verbindung zwischen Ladegerät und Akku ist kritisch

Vor allem wenn man die Akkus mit Solarstrom laden will, wird der Ladestrom leicht ziemlich groß. Das gilt selbst für QRP-Stationen, bei denen das Funkgerät selten mehr als 5 A zieht: Die Sonne scheint relativ selten. Also muss der Ladestrom wesentlich größer sein als der maximale Entladestrom. Die Solarmodule mit dem niedrigsten Preis pro Wp haben mittlerweile Nennleistungen um die 400 W und sind bis 2 m2 groß. Mit zwei solchen Solarmodulen kommt man schnell auf Ladeströme jenseits der 20 A.

Bei meinen ersten Versuchen mit aktuellen Solarmodulen verwendete ich zwischen dem Solar-Laderegler und den Akkus ein Stromkabel für Kurzwellen-Transceiver aus der Bastelkiste. Erst mal war ich verblüfft, dass das gut handwarm wurde. Ich maß 0,5 V Spannungsabfall: 0,5 V * 20 A = 10 W!

Das wirkliche Problem war aber ein anderes: Der Solar-Laderegler konnte die Batteriespannung nicht korrekt messen. Bei Blei-Akkus beliebiger Technik ist das kein großes Problem, denn während des Ladens steigt die Ladespannung bei 12 V Nennspannung um bis zu 3 V an.

Lithium-Akkus haben eine viel steifere Klemmenspannung, die in meinem Fall selbst im Extremfall nur zwischen 12,7 V (bei 2 kW/160 A Entnahme) und 13,9 V schwankt. Bei bis zu 0,5 V Spannungsabfall regelt der Laderegler also schon bei 13,4 V Batteriespannung langsam ab. Bei einem konventionellen Ladegerät könnte man einfach die Ladeschlussspannung erhöhen, weil der Ladestrom immer konstant ist. Bei Solarstrom geht das nicht, denn der Ladestrom schwankt stark mit der Sonneneinstrahlung.

Die Ladeschlussspannung habe ich mit diversen Messungen des Ladestroms bestimmt, wobei das ausdrücklich nur für meine Akkus gilt: Ab 13,6 V steigt die Klemmenspannung beim Laden plötzlich ziemlich steil an. Dabei fällt auf, dass der Ladestrom immer wieder in Stufen abfällt – offensichtlich eine Wirkung des eingebauten Batterie-Managementsystems (BMS). Wesentlich Ladung kriegt man dann nicht mehr rein – vielleicht noch 1% der Nennkapazität. Deshalb die 13,9 V Ladeschlussspannung. Anfangs benutzt ich 13,8 V, was aber die letzten 10% der Ladung deutlich verzögerte. Oft genug blieb der Ladeprozess stecken, obwohl genug Solarenergie zur Verfügung gestanden hätte. Der restliche Ladevorgang ist aber für den Zellenausgleich wichtig, der im Winter oft über mehrere Wochen kaum passierte.

Meine Empfehlung: In einem 12-V-System mit LiFePO4-Akkus sollte der maximale Spannungsabfall zwischen Laderegler und Akkus bei maximal 0,15 V liegen. Mittlerweile haben alle Leitungen zwischen Solar-Laderegler, Akku und Wechselrichter einen Querschnitt von 16 mm2.

Akkus absichern

Häufig sieht man diverse Batterien, die mit dicken Leitungen direkt miteinander verbunden sind. Diese Konstruktionen verlassen sich offensichtlich darauf, dass ggf. das BMS eines Akkus bei Überstrom abschaltet. In einer Notstromversorgung gelten etwas andere Regeln, weil der Akku die Verbraucher über diverse Tage versorgen soll. Entsprechend arbeitet man auch gerne mit dünneren Leitungen. Zudem ist Amateurfunk ein experimenteller Funkdienst, was auch für die Stromversorgung gilt. Deswegen habe ich die ganze Notstromversorgung anders abgesichert:

Akku mit Sicherung
  • Die Laderegler enthalten wechselbare 40-A-Sicherungen.
  • Zwischen Batterie-Schiene und Verbraucher-Schiene liegt eine 80-A-Sicherung.
  • Unmittelbar an jedem Akku liegt eine 80-A-Sicherung, obwohl jeder der beiden Akkus völlig problemlos 100 A liefern könnte.
  • Alle Leitungen an der Batterieschiene haben mindestens 16 mm2 Querschnitt und halten bei einem Kurzschluss den maximal denkbaren Strom zumindest so lange aus, bis die Sicherungen auslösen.

Der Sinn der Übung ist, den Strom in jeder einzelnen Leitung auf einen möglichst geringen Wert zu begrenzen. Der 600/800-W-Wechselrichter zieht im Extremfall für Sekundenbruchteile 70 A. Die kleineren 12-V-Verbraucher liegen hinter der 80-A-Sicherung und einer 25-A-Sicherung. So könnte ich anschließend mit 2,5 mm2 Querschnitt arbeiten, obwohl ich wegen der Spannungsabfälle nach Möglichkeit mit 4 mm2 arbeite. Kleinere Geräte bekommen nochmal eine eigene Sicherung, z.B. mit 7,5 A.

Die Sicherungen direkt an den Akkus haben auch einen anderen positven Effekt: Ich kann an den Akkus herumbauen, ohne die ganze Notstromversorgung außer Betrieb zu nehmen. ich ziehe einfach die Sicherung eines Akkus und kann ihn dann problemlos abklemmen. Im einfachsten Fall will ich seine Anschlussleitung anders verlegen. Im Ernstfall kann ich, wenn meine Lithiumakkus leer werden, meine alten Blei-Gel-Akkus im laufenden Betrieb anklemmen. Genauer: Alle Akkus sind immer angeschlossen. Aber die Sicherungshalter der Blei-Gel-Akkus sind meist leer. Alle paar Monate prüfe ich die Klemmenspannung der Blei-Gel-Akkus und lade sie ggf. getrennt nach.

Anlaufströme beachten!

Es gibt genug Gelegenheiten, bei denen einem Anlaufströne das Leben schwer machen. Im Niederspannungsbereich können das Stützkondensatoren sein, wie sie z.B. in manchen Wechselrichtern eingebaut sind. Die wird man meist über einen Vorwiderstand aufladen und das Gerät dann fest mit dem Akku verbinden. Viel unschöner sind die Anlaufströme von Motoren.

Mein alter Kühlschrank brauchte maximal 100 W, zog aber beim Einschalten des Kompressors gemütlich 700 W. Das Problem hat sich mit meinem neuen Kühlschrank aber erübrigt. Noch schlimmer ist mein Luftentfeuchter: Im Betrieb zieht er gut 200 W, aber die Anlaufleistung ist sicher über 1 kW. Im Gegensatz dazu ist der Anlaufstrom der Küchenmaschine völlig unauffällig, obwohl sie auch bis zu 150 W zieht. Meine Vermutung ist, dass die Kompressor-Motoren auf geringe Verluste getrimmt werden, denn sie laufen ja sehr viel. Das bedeutet u.a. geringe Wicklungswiderstände. Erst während des Anlaufs reduziert die Gegen-EMK des Motors die Stromaufnahme.

Nicht umsonst haben Wechselrichter in aller Regel zwei Leistungsangaben: Spitzenleistung und Dauerleistung. Mein Wechselrichter liefert 600/800 W. Diese Leistungen muss auch der Kreis zwischen Akku und Wechselrichter liefern können, und zwar auch bei minimaler Akkuspannung. Nehmen wir 12 V Minimalspannung an, dann bedeuten 800 W einen Strom von 67 A - ohne die Verluste des Wechselrichters. Auch deshalb quäle ich mich mit 16 mm2-Leitungen ab!

Die 12 V kann ich übrigens nur bei meinen LiFePO4-Akkus annehmen. Ich habe sogar 12,5 V als Abschaltschwelle eingestellt. Unter 12,72 V ist mir die Akkuspannung bislang noch nciht mal bei 1,8 kW auf der 230-V-Seite abgefallen. Für Blei-Akkus muss man mit 10 V rechnen. Dann ist man schon jenseits der 80 A.

...und so sieht es aus!

Verkabelung Solar-Notstrom

Nichts ist so anschaulich wie ein Beispiel. Deshalb zeige ich hier die zentrale Verkabelung meiner Solar-Notstromversorgung.

  • Links unten ist die Batterie-Sammelschiene. Hier sind alle Akkus angeschlossen.
  • Rechts davon ist der 12-V-Hauptverteiler. Zwischen beiden Klemmenpaaren ist auf der Minus-Seite der Batteriestrom-Shunt zum Messen des Stroms und auf der Plus-Seite eine 80-A-Sicherung (unten). Der Shunt hat M10-Schrauben, entsprechend groß sind die Kabelschuhe. Links kann man sehen, dass die 16-mm2-Leitung angelötet ist.
  • Links oben ist der Solar-Laderegler. Dessen Eingang nutzt 2,5 mm2-Leitungen, denn da sind maximal 6 A bei grob 100 V unterwegs. Am Ausgang hängen 16-mm2-Leitungen, weil der Laderegler bis zu 35 A liefern kann.
  • Rechts oben sieht man den Wechselrichter. Der hängt über einen 1-F-Kondensator ("Powercap") am Hauptverteiler. Der primäre Sinn des Powercap ist das Puffern der Stromspitzen, die der Wechselrichter zieht. Das schont die Akkus und reduziert die Leitungsverluste, denn die gehen ja mit dem Quadrat des Stroms. Außerdem unterstützt der Powercap bei Einschalt-Stromstößen, siehe oben. Wenn der Wechselrichter für 1/100 s 100 A aus dem Powercap zieht, sinkt dessen Spannung um 1 V. Powercaps benutze ich schon seit vielen Jahren in meiner KW-Mobilstation. Dort ermöglichen sie mir 100 W SSB-Betrieb aus der ganz normalen 12-V-Steckdose im Kofferraum.

Wer sich über meine unüblichen Maxi-Sicherungen wundert: Ich wollte nur eine Bauart Hochstromsicherungen nutzen und an den Akkus hatte ich kaum Alternativen. Außerdem kann ich die 80-A-Sicherung so mit optimal kurzen Leitungen anschließen. Der Rest der Sicherungen sind ganz normale KFZ-Sicherungen – sowohl im Solar-Laderegler als auch im Verteiler für die 12-V-Verbraucher. So gibt es in dem System eine 12-V-"Verteilersteckdose" mit zwei USB-Ausgangen, die ich zur Funkentstörung umgebaut habe.

Erkenntnisse durch höhere Ladeströme

(12.07.22/24.05.23) Vor allem die Aussicht auf zeitweilige Stromabschaltungen (Brownouts) führte dazu, dass ich ein 30-A-Ladegerät integrierte.

Mit 1 kWp an Solarmodulen komme ich regelmäßig auf 35 A Ladestrom. Das führte zu weit über 200 mV Spannungsabfall allein an der 80-A-Sicherung zwischen Batterie-Sammelschiene und 12-V-Schiene. Deshalb regelten die Laderegler bei einer Klemmenspannung der Akkus von 13,5 V bereits den Ladestrom ab. Ich wollte aber umgekehrt die Ladeschlussspannung nicht über 13,9 V anheben.

Deshalb habe ich die Plus-Leitungenl von Solar-Laderegler und Ladegerät auf die Batteriesammelschiene umgesetzt. Die Minus-Leitungen hängen nach wie vor auf der Verbraucherseite des Strom-Shunts, mit dem der Batteriestrom gemessen wird. Sicherheitstechnisch ist das unproblematisch: An der Batterie-Sammelschiene hängen vier Leistungsquellen, die jeweils mit 40 A abgesichert sind. Hier können also maximal 160 A fließen. Alle hier angeschlossenen Kabel haben 16 mm2 Querschnitt. Sie halten also kurzfristig mehr als 160 A aus und sind auch so niederohmig, dass ein Kurzschluss sicher die Sicherungen auslöst.

Zwar gibt es an diesem Punkt noch die 80-A-Sicherung zu den Verbrauchern. Aber von dieser Seite kann höchstens ein Stromstoß aus dem 1-F-Kondensator kommen. Deshalb habe ich diese 80 A bei obiger Rechnung nicht berücksichtigt.

Im nächsten Schritt will ich mich um die Steuerung der Notstromversorgung kümmern:

  • Zunächst will ich das Nachladen aus dem Stromnetz bei niedrigem Ladestand automatisieren. Das Steuersignal liefert die Batterieüberwachung: Wenn der Ladestand unter z.B. 40% fällt, will ich das Ladegerät einschalten lassen. Bei z.B. 50% soll das Ladegerät wieder ausgeschaltet werden. So bleibt genug Kapazität für die Ernte eines kompletten Sonnentags. Dieses Thema habe ich einstweilen mit Hilfe des Ladegerätes entschärft: Wenn ich z.B. in den Urlaub fahren will, schalte ich das Ladegerät auf 13,05 V Festspannung. So lange genug Solarenergie verfügbar ist, zieht das Ladegerät kaum Stron aus dem Netz. Aber wenn der Ladezustand der Akkus unter etwa 50% fällt, verhindert das Ladegerät die weitere Entladung der Akkus – zumindest fast: Schon geringe Ladeströme fließen nur dann, wenn die Klemmenspannung um etwa 200 mV erhöht wird. Das macht aber nur der Solar-Laderegler.
  • Der Steuerung will ich auch beibrigen, dass sie den Akku auf Wunsch mit dem Ladegerät komplett lädt. Stichwort Brownout.
  • Mein Wechselrichter ist relativ schwach, damit der bei den typischen Lasten einen möglichst guten Wirkungsgrad hat. Das bedeutet aber, dass ich möglichst nur einen Verbraucher anschließen sollte: Der alte Kühlschrank brauchte zwar im Betrieb keine 100 W, aber der Einschalt-Stromstoß des Kompressors fordert den Wechselrichter voll. Deshalb will ich der Notstromversorgung mehrere 230-V-Ausgänge verpassen, die ich automatisch ein- und ausschalten kann. Anwendungsfall Brownout: Kühlschrank und Heizung bekommen abwechselnd Strom.
  • Aus Sicherheitsgründen werde ich nur einen Teil dieser Funktionen über meine Hausautomatisierung steuern.

Wechselrichter-Verluste

(24.05.23) Mein 600/800-W-Wechselrichter verbraucht ohne Last 8 W, was vergleichsweise wenig ist. Selbst mein 300-W-Wechselrichter mit "modifiziertem Sinus" kommt schon auf 6 W. Es gibt Messungen von Powerstations der 2-kW-Klasse, wo der Wechselrichter ohne Last bereits 25 W verbraucht. Das widerspricht nicht den Angaben von weit über 90% Wirkungsgrad bei Nennleistung, aber bei Teillast sinkt der Wirkungsgrad enorm ab!

Diese 8 W machen bei meinem neuen Kühlschrank die Hälfte des Verbrauchs aus: Auf 230-V-Ebene verbraucht der Kühlschrank gut 200 Wh/Tag. Vor dem Wechselrichter maß ich 420 Wh/Tag! Messbedingungen: Solarmodule und andere Verbraucher abgeklemmt, gemessen mit dem Batterie-Überwachungssystem. Üblicher Energie-Zwischenstecker auf 230-V-Ebene.

Bei den reichlich 800 Wh/Tag des alten Kühlschranks machten die Verluste des Wechselrichters relativ wenig aus.

Wer also eine Notstromversorgung für längere Zeit und mit entsprechend niedrigen Lasten betreiben will, kommt mit den meisten Powerstations nicht sehr weit. Ein Ausweg könnte eine Powerstation sein, die einen ungeregelten 12-V-Ausgang hat. Nur hier kommt man direkt an die Batteriespannung heran und erspart sich die Verluste eines Spannungsreglers. An diesem 12-V- Ausgang kann man dann einen entsprechend sparsamen Wechselrichter anschließen oder die 12 V direkt nutzen. So mache ich das z.B. mit meiner Funkstation.

Aber auch wenn man diese ungeregelten 12 V erst noch durch einen Spannungswandler auf 12 V (WLAN-Accesspoint) oder 19 V (Notebook) stabilisiert, hat man viel gewonnen: Kleine Wandlermodule von einer Gleichspannung auf die andere sind viel einfacher als Wechselrichter und haben sehr geringe Leerlauf-Verluste. Das gilt beispielsweise auch für USB-Lader, wie sie vielfach im Auto benutzt werden. Es lohnt sich, nicht den Umweg über das routinemäßige Netzteil von Notebook oder Smartphone zu gehen!

2-kW-Wechselrichter

(31.10.23) Im Sommer wusste ich nicht mehr, wohin mit meinem Solarstrom: Funkstation und Kühlschrank brauchen kaum mehr als 1 kWh/Tag, ich konnte aber bis zu 3 kWh/Tag ernten. Da kam es gerade recht, dass eine regionale Baumarkt-Kette einen 2-kW-Wechselrichter für 139 EUR anbot. Damit kann ich jetzt den Luftentfeuchter betreiben, der im gleichen Kellerraum stationiert ist. Den konnte ich nicht mit meinem bisherigen 600-W-Wechselrichter betreiben, weil der Einschalt-Stromstoß des Kompressors im Luftentfeuchters weit über 1 kW hinaus geht. Die maximal 300 W im laufenden Betrieb wären nicht das Problem gewesen.

Verdrahtung Wechselrichter

2 kW bei 12,5 V bedeuten 160 A! Dafür sind 16 mm2 zu dünn. Wozu das führt, sieht man beispielsweise in diesem Video. Das nächste Problem: Die 80-A-Sicherung zwischen Batterie-Sammelschiene und Hauptverteiler hat nur 80 A. Die darf ich auch nicht durch eine stärkere ersetzen, denn sonst müsste ich die ganzen Leitungen verstärken. Also schloss ich den Plus-Pol des neuen Wechselrichters direkt an der Batterieschiene an und den Minus-Pol an der Verbraucherseite des Batteriestrom-Shunts. Die Sicherung ist dann im Wechselrichter.

Dem Wechselrichter lagen zwar zwei 50 cm lange 25-mm2-Leitungen bei. Die waren mir aber zu kurz und hatten die falschen Kabelschuhe. Zudem wollte ich einen Batterieschalter und ein 200-A-Relais einbauen, damit ich den Wechselrichter sowohl manuell als auch über die Steuerung von den Batterien trennen kann. 25 mm2 führen auch zu ziemlich störrigen Leitungen. Ernsthaft Biegungen bekommt man da nur hinein, wenn man sie erst biegt und dann die Kabelschuhe montiert. Ich ging deshalb den Weg, jeweils 2 16-mm2-Leitungen parallel zu verlegen. Wie bekannt gehen die Verluste eines Leiters mit dem Quadrat des Stroms. Ich reduziere so die Leitungsverluste auf ein Viertel.

Gerade überlege ich, wie ich diese vier parallelen Leitungen befestigen soll: Am saubersten wäre ein Kabelkanal, der aber die Wärmeabfuhr behindert.

Wer jetzt moniert, dass die Akkus ja nur mit 16 mm2 angeschlossen sind: Ich habe ja zwei davon parallel geschaltet. Da habe ich auch wieder 32 mm2. Bei diesen Strömen sorgen die Batterieleitungen auch für eine gleichmäßige Stromaufteilung zwischen den beiden Akkus.

Von den Akkus, über die Leitungen, zwei Sicherungen, den Schalter und das Relais, habe ich bei 1,8 kW Entnahme auf 230 V einen Spannungsabfall von 700 mV. Das bedeutet rund 100 W Verluste – siehe die Diskussion mit der Leitungsbefestigung oben. Wenn die Akkus voll sind, kann ich also auch mal mit dem Wasserkocher das Kaffeewasser erhitzen oder ein Induktions-Kochfeld anschließen.

Funkentstörung

(31.10.23) Immer wieder werde ich gefragt, ob ich denn keine Funkstörungen hätte. Nein, habe ich nicht. Das ist aber nicht selbstverständlich, wie z.B. dieses Video zeigt. Ich habe insgesamt drei Solar-Laderegler aus dieser Serie, die bei mir völlig unauffällig ihren Dienst tun. Selbst der Billigst-Wechselrichter im Bild oben erforderte nur die zwei Ferritringe im rechten Kreis.

Die erfahrungsgemäß wichtigste Maßnahme dafür sind Mantelwellendrosseln an beiden Enden des Antennenkabels! Dass unmittelbar an den Antennenanschluss eine Mantelwellendrossel gehört, sollte sich langsam rumgesprochen haben. Aber auch Martin, DK7ZB, trommelt bei jeder passenden Gelegenheit für Mantelwellendrosseln am geräteseitigen Ende des Antennenkabels. Beide Mantelwellendrosseln fehlen beim oben verlinkten Video.

Die meisten Funkamateure fallen hier gedanklich in zwei Löcher:

  • Antenne ist überall da, wo unsymmetrische Ströme fließen können. Denn unsymmetrische Ströme strahlen. So gehört sehr häufig mehr zur Antenne, als die Betreiber glauben.
  • Die meisten Störungen werden drahtgebunden übertragen. Beispielsweise ein USB-Netzteil, sehr beliebte Störungsquelle, ist als Antenne viel zu klein. Die Störsignale wandern also an allen erreichbaren Leitungen entlang. Man muss sie vor allem daran hindern, den Empfängereingang zu erreichen.

Man muss einkalkulieren, dass ein Koaxkabel hochfrequenzmäßig drei von einander isolierte Leiter enthält: Innen- und Außenseite der Abschirmung sind durch den Skineffekt voneinander isoliert. Die Mantelwellendrossel an der Antenne verhindert also auch, dass eine Störung auf der Außenseite des Kabels die Innenseite und damit den Antenneneingang des Empfängers erreicht. Zudem gibt es genug Möglichkeiten, wie sich ein Antennenkabel kapazitiv oder induktiv Störsignale einfangen kann.

Meiner Erfahrung nach ist hier das größte und häufigste Loch, durch das man sich nicht nur Funkstörungen einfangen kann, sondern auch störende Beeinflussungen erzeugt.

Wo HF rein kann, kann auch HF raus!

Redundanz

(31.10.23) Gerade bei einer Notstromversorgung ist es hilfreich, sie bei Arbeiten nicht komplett abschalten zu müssen. Meine Notstromversorgung ist deshalb so aufgebaut, dass die meisten Funktionen praktisch immer verfügbar sind.

  • Wenn ich die Sicherung an einem Akku ziehe, liefert der zweite Akku über Stunden genug Strom für die üblichen Verbraucher. Ohne Sicherung kann ich den Akku problemlos von der Batterieschiene abklemmen. Selbst wenn sich die beiden Adernendhülsen berühren, passiert nichts.
  • Wenn ich Solar-Laderegler oder Ladegerät von der Batterieschiene trenne, passiert nichts. Ich kann keinen Kurzschluss produzieren und die Akkus versorgen die Verbraucher weiter.
  • Im linken Kreis im obigen Bild sieht man eine kurze Leitungsschleife am Mini-Block. Wenn ich eines der Enden mit dem Minus-Block der Verbraucherschiene verbinde, schließe ich die Batteriestrom-Shunt kurz. Das brauchte ich beispielsweise, um den neuen Wechselrichter anschließen zu können. Wenn die Batterieüberwachung mal für ein paar Minuten den Batteriestrom nicht messen kann, stört das nicht weiter. Wenn die Akkus mal wieder voll sind, synchronisiert sie sich sowieso selber.

Nachdem ich jetzt zwei Wechselrichter angeschlossen habe, überlebe ist auch den Ausfall eines Wechselrichters. Selbst einen (etwas kleineren) Solar-Laderegler habe ich noch da liegen, falls einer den Geist aufgibt.

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Alexander von Obert * http://www.dl4no.de/thema/notstro1.htm
Letzte Änderung: 31.10./05.12.23 (redaktionell überarbeitet, Kapitel am Ende ergänzt)


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