Stromversorgung

Das Thema Stromversorgung denke ich vorzugsweise vom Amateurfunk her. Meines Wissens war ich der erste, der eine 100-W-Kurzwellenstation an der 12-V-Steckdose im Auto betreiben konnte. Erst später kam ich auf die Idee, daheim eine Notstromversorgung für den Katastrophenfall aufzubauen. Für einen Funkamateur liegt dieser Gedanke wohl näher als für die normale Bevölkerung, die solch unangenehme Gedanken eher wegschiebt: Wer, wenn nicht wir, kann bei einem Stromausfall noch Kommunikationslinien offen halten?

Mittlerweile entwickelte sich das Thema zu einem ingenieurgemäßen Spielgebiet. Diverse Detailthemen sind über die Linkliste links zugänglich. Hier will ich die große Linie meiner Installation vorstellen.

Das Konzept meiner Notstromversorgung

Die wichtigsten Antriebe für die hier beschriebenen Aktivitäten sind, ich geb's ja zu, Neugier und Erkenntnisgewinn. Auch möchte ich zeigen, dass man eine Notstromversorgung recht einfach und ohne großen finanziellen Aufwand bauen kann: Gebrauchte Solarmodule gibt es für fast kein Geld; für diesen Zweck tun sie es noch lange. Gebrauchte Blei-Gel-Akkus kann man auch billig auftreiben. Für Alarmanlagen oder unterbrechungsfreie Stromversorgungen mögen sie zu schwach sein. Aber 50 W für eine kleine Amateurfunkanlage, zum Laden von Geräten usw. holt man da noch immer raus.

Die Notstromversorgung der Funkanlage ist bereits ein mehrjähriges Projekt. Abgesehen von Solarreglern, Wechselrichtern und Montagematerial habe ich fast nichts neu gekauft. Meine Solarmodule haben mich gebraucht maximal 20 EUR/Stück gekostet. Die Mehrheit bekam ich geschenkt – beispielsweise aus einer Solaranlage, in die der Blitz gefahren war.

Aktuell betreibe ich 2*70 Wp amorph und 3*130 Wp monokristallin. Kürzlich bekam ich 2*175 Wp polykristallin für zusammen 20 EUR. Alle Solarmodule gemeinsam darf ich aus rechtlichen Gründen nicht betreiben: Die Bagatellgrenze liegt bei 600 Wp. Wer mehr Solarmodule betreibt, muss sich mit der Bürokratie auseinandersetzen. Ich habe nicht vor, meinen selbst erzeugten und selbst verbrauchten Strom zu versteuern und EEG-Umlage abzuführen. Irgendwann kommt es noch so weit, dass man Einkommenssteuer zahlen muss, weil man sich sein Essen selber kocht.

Bislang nutze ich 12-V-Blei-Gel-Akkus. Vor ein paar Jahren gab es bei einem meiner Lieferanten mal 25 Ah für 25 Eur oder so, da habe ich mir zwei geleistet. Über Ebay Kleinanzeigen liefen mir 2*100 Ah für zusammen 30 EUR über den Weg. In Attaching (regelmäßiger Amateurfunk-Flohmarkt) bekam ich 30 Ah für 30 EUR. 2*25 Ah bekam ich geschenkt. Ich schätze, dass ich so um die 2 kWh Energie speichern kann. Zum Vergleich: Wären die beiden 100-Ah-Akkus neu, hätten schon diese zwei mehr Kapazität.

Mehr als 500 Wh pro Tag verbrauche ich selten, ehe die Akkus wieder geladen werden. Auch diese Energie stammt meist zu einem großen Teil direkt aus den Solarmodulen. Wie ich die Akkus fahre, merke ich wenig von der Alterung.

Die Preise für Lithium-Eisenphosphat-Akkus sinken schnell. Deren Eigenschaften (Spannungskonstanz, Zahl der Ladezyklen...) sind so viel besser, dass ich wohl keine Blei-Akkus mehr anschaffen werde. Allerdings ist die Entladekurve dieser Akkus so flach, dass die folgende Konstruktion damit wohl nicht mehr funktioniert:

Die 7 Akkus mit ihrem guten Zentner Blei wollte ich nicht alle in der Funkbude haben. Zudem ist die Funkbude unter dem Dach und wird im Sommer recht warm - nix für nasse Chemie. So stehen oben nur die drei letzten Akkus und der Rest steht im Keller. Beide Bänke sind mit einer Leitung verbunden, die etwa 0,3 Ω Widerstand hat. Das funktioniert ganz überraschend gut.

Ich lade ausschließlich mit Solarstrom, mit Victron-MPPT-Reglern. Einer ist in der Funkbude, der andere im Keller. Nachdem ich vorzugsweise in der Funkbude Strom ziehe kommt es durchaus vor, dass der Solarregler im Keller die Hälfte seinen Ladestroms direkt nach oben schickt. Es ist auch normal, dass die Akkus in der Funkbude über Nacht mit 1-2 A aus dem Keller geladen werden. In 24 h sind es öfter mal 200 Wh oder mehr, die von unten nach oben fließen. Siehe den roten Rahmen im Bild.

Meine eine Station besteht aus einem Funkgerät mit 5 W Ausgangsleistung, einem hochwertigen Kurzwellen-Modem und einem Rasperry Pi. Bedient wird das mit einem Android-Tablet mit Bluetooth-Tastatur. Unter anderem diese Anlage hängt an einem eigenen Amateurfunk-(W)LAN, das vollständig an der Notstromversorgung hängt. Eine Richtfunkverbindung zum Olympiaturm (DB0TVM) verbindet mich mit dem Amateurfunk-Intranet (HAMNET). Im Prinzip könnte ich im HAMNET einen Port freigeben, über den man meine Funkstation aus der Ferne bedienen kann. Die Amateurfunk-Einrichtungen am Olympiaturm hängen am Notstromdiesel. Das zeigte sich vor einigen Jahren, als es im Münchner Norden zu einem Stromausfall kam: Sprechfunk- und Datendienste des Amateurfunks waren weiter einsatzfähig.

Die meiste Solarleistung verbrauche ich im Normalbetrieb mit meinem Notebook und 24-Zoll-Monitor. Nachdem es mir nicht gelingt, mit einem 19-V-Spannungswandler den Akku im Notebook zu laden und der Monitor keinen 12-V-Einhang hat, betreibe ich beides über einen 300-W-Wechselrichter. Der zieht typisch 30-50 W aus der Notstromversorgung. Mein Überwachungsinstrument zeigt eine kurzzeitige Spitzenleistung von gut 100 W. Dank des 1-F-Kondensators führt das aber zu keinem wesentlichen Spannungsabfall.

So lange das Wetter leidlich sonnig ist, benutze ich ausschließlich Solarstom für den Rechner. Am zweiten bedeckten Tag nutze ich lieber Netzstrom: Für den Notfall sollen die Akkus immer leidlich voll sein. Ein Stromausfall kündigt sich nicht an.