Dieser Blog soll auch für diejenigen unter euch gedacht sein, die sich zum ersten Mal mit dem Thema autarke Stromversorgung auseinandersetzen. Daher beginne ich in diesem Beitrag ganz von vorne.
Bei einer autarken Stromversorgung geht es darum, mit seinem Gefährt irgendwo im Nirgendwo ohne öffentliche Infrastruktur mit Strom versorgt zu sein. An dieser Stelle kommt dem einen oder anderen Leser vielleicht der Gedanke: „Hmm, das trifft für mich nur bedingt zu. Ich werde auch öfter mal auf einem Campingplatz stehen oder in einer Marina anlegen.“ Das ist ein wichtiger Aspekt, der für die weitere Planung berücksichtigt werden sollte. Meiner Meinung nach ist dies auch das Szenario, das am häufigsten vorkommt und umgesetzt wird. Genau genommen sprechen wir also über ein Hybridsystem, welches für das jeweilige Gefährt geplant werden soll. Hybrid bedeutet, sich zum einen autark mit Strom versorgen zu können und zum anderen die Möglichkeit zu haben, sich an ein öffentliches Netz anzuschließen.
Um sich ohne öffentliches Netz mit Strom zu versorgen, braucht es einen oder am besten mehrere elektrische Energieerzeuger. Für den mobilen Einsatz auf Rädern oder auf dem Wasser sind gängige Energieerzeuger:
– die Lichtmaschine, angetrieben durch den Motor des Gefährts während der Fahrt,
– ein oder mehrere Solarmodule, befestigt am oder auf dem Gefährt oder daneben gestellt,
– ein kleines Windrad, befestigt am Gefährt oder daneben aufgestellt, sowie
– eine Brennstoffzelle, betrieben mit einem Gas.
Für ein autarkes System ist es wichtig, den erzeugten elektrischen Strom auch speichern zu können, damit die Verbraucher auch dann versorgt werden, wenn die Sonne nicht scheint, der Wind nicht weht oder der Motor, und damit die Lichtmaschine, gerade nicht läuft. Dies erfolgt mittels eines wiederaufladbaren Akkumulators (kurz: Akku). Mehrere Akkus kann man entweder in Reihe schalten, um die Systemspannung zu erhöhen, z. B. von 12 VDC auf 24 VDC, oder parallel schalten, um bei gleicher Spannung (z. B. 12 VDC) die Ladung (ugs. Kapazität) zu erhöhen. Im Kraftfahrzeugbereich hat sich eine Systemspannung von 12 VDC durchgesetzt.
Damit der oder die Energieerzeuger den Akku laden können, wird ein Laderegler benötigt, der auf den verwendeten Akkutyp abgestimmt ist. Soll der Akku auch über Landstrom (also durch Anschluss an ein öffentliches Netz) geladen werden, braucht es zusätzlich einen Laderegler, der die Netzspannung an die Akkuspannung anpasst.
Schauen wir uns nun die Verbraucherseite an. Im Kraftfahrzeugbereich ist vermutlich die bekannteste Stromversorgung die 12 VDC-Steckdose, die früher für den Zigarettenanzünder verwendet wurde. Für diese Art von Steckdosen gibt es zahlreiche Geräte, von Kühlboxen über Wasserpumpen bis hin zu Kompressoren.
Viele neuere Geräte sind mittlerweile mit einem USB-Anschluss ausgestattet, etwa Handys, Kopflampen oder Lichterketten. Da der USB-Anschluss eine Eingangsspannung von 5 VDC hat, kommt man um einen Spannungswandler, der die Systemspannung (z. B. 12 VDC) auf 5 VDC herabsetzt, nicht herum.
Weitere Geräte, die jeder aus dem Haushalt kennt und die dank moderner, leistungsstarker Akkus immer häufiger auf Reisen Verwendung finden, benötigen eine Spannung von 230 VAC. (Wer sich an dieser Stelle fragt, was der Unterschied zwischen AC und DC ist: AC steht für Wechselstrom und DC für Gleichstrom.) Um aus einer Gleichspannung eine Wechselspannung zu erzeugen, ist ein Wechselrichter notwendig. Auf einen Wechselrichter verzichten könnte man in einem Hybridsystem nur dann, wenn die 230 VAC im Gefährt ausschließlich zur Verfügung stehen sollen, wenn eine Verbindung zum Landstrom besteht. Das ist jedoch etwas, das jeder für sein eigenes Projekt entscheiden muss, je nachdem, wann welche Verbraucher betrieben werden sollen.
Dies sind die Kernkomponenten, die man benötigt, um eine autarke Stromversorgung aufzubauen und gleichzeitig die Möglichkeit eines Anschlusses an Landstrom zu haben. Natürlich sind noch viele weitere Komponenten (z. B. Sicherungen, Schalter, Relais, Klemmen, Leitungen etc.) erforderlich, um das System zu vervollständigen. Für einen späteren sicheren Betrieb ist es dabei enorm wichtig, alle Komponenten richtig zu dimensionieren und anschließend fachgerecht zu installieren.