Strom an Bord - Anleitung zum Einbau von Solar Modul, Akku und Laderegler auf einer kleinen Segelyacht – Aufbau einer Solaranlage auf einer Yacht

-- Artikel in Bearbeitung --

Nachfolgend möchte ich zeigen, wie ich auf meinem Boot eine Solaranlage samt Akku, Elektromotor und Laderegler eingebaut habe. Dazu gibt es eine Liste der benötigten Teile mit Einkaufstipps.

ACHTUNG! Man kann glauben, dass es auf Segelyachten ja nur Spannungen von bis zu 12 Volt gibt, daher sei der Umgang mit Strom in diesem Fall nicht besonders gefährlich.

Dies stimmt nur zum Teil. Richtig ist, dass nicht so große Gefahren vom Stromschlägen ausgehen, wie das bei 250 Volt der Fall ist. Dafür hat man es mit deutlich höherer Stromstärke (Ampere) zu tun. Und das bedeutet, dass bei schlechten Verbindungen oder zu dünnen Kabeln viel Hitze entsteht. Es besteht die Gefahr des Kabelbrandes.

In diesem Zusammenhang möchte ich darauf hinweisen, dass ich keinerlei Haftung übernehme, wenn jemand anhand dieser Anleitung sein Boot (oder anderes) verkabelt. Wer fachlich unkundig ist (kein ausgebildeter Elektriker) sollte die Finger von den Sachen lassen und besser einen Profi engagieren. Zu beachten ist auch, dass die gesamte Installation unter Umständen auch unter widrigen Umständen (auf offenem Meer) funktionieren muss. Ich segele im Binnenbereich, wenn bei mir mal der Strom ausfällt, bin ich binnen Minuten am nächsten Steg.

Akku/Batterie: zum Speichern unseres solar erzeugten Stroms

 

 

Der Akku hat an jedem Pol einen Anschluss. An diesen Anschlüssen hängen in meinem Fall zwei Kabel: die dicken schwarzen und die dünneren grauen. Bei einer normalen Seegängigen Yacht würden die grauen Kabel reichen, über diese wird der Akku direkt am Lade-Controler angeschlossen, welcher das Laden übernimmt und den Verbrauch überwacht. Entstehen zu hohe Entnahmeströme, schaltet der Controller automatisch die Verbraucher aus (ähnlich einem FI-Schalter zuhause). Genauso verhindert der Lade-Controller ein Tiefentladen der Batterie. Dazu aber später noch mehr.

In meinem Falle kommt aber noch ein elektrischer Außenbord-Motor hinzu. Da dieser mit ca. 1 PS Leistung zu hohe Ströme fließen lässt, kann ich ihn nicht über den Lade-Controller laufen lassen. Dieser würde ansonsten wegen Überlastung den Schutzschalter betätigen und die Stromversorgung kappen. Dies ist bei einem sicherheitsrelevanten Teil, wie dem Motorantrieb natürlich zu gefährlich. Weiterhin würden die hohen Ströme dazu führen, dass die dünnen Kabel zu heiß werden, es könnte ein Kabelbrand entstehen. Daher braucht der Motor Kabel mit einem größeren Durchschnitt.

Wie gesagt, dies ist nur eine Sonderkonfiguration und braucht Euch nicht zu interessieren, wenn Ihr keinen elektrischen Außenborder habt. Zu überlegen wäre allerdings, ob der elektrische Anlasser Eures Benzin-Motors nicht auch einen direkten Zugriff zur Batterie haben soll, um im Notfall trotz Überlastung durch einen Verbraucher wie Kühlschrank, Mixer, etc. den Motor noch starten zu können.

Der kleine schwarze Kasten mit dem Aufdruck 60 A ist übrigens auch ein Schutzschalter, der die Verbindung zum elektrischen Außenbord Motor kappt, wenn der Propeller durch einen Tampen oder eine Schlingpflanze blockiert wird. Somit wird ein Schaden am Elektromotor verhindert.

Aufbau einer Solaranlage bei meinem Boot mit Elektromotor: Der Motor wird direkt an der Batterie angeschlossen, alle übrigen Verbraucher laufen über den Laderegler.

 

Beim Kauf einer Batterie empfiehlt es sich, keine normale Starterbatterie für KFZ zu verwenden. Diese sind darauf ausgelegt, für kurze Zeit sehr hohe Ströme zu produzieren (Anlasser). Akkus für Caravan/Camping/Boot sind darauf ausgelegt, über einen längeren Zeitraum kontinuierlich niedrige Ströme abzugeben. Sie vertragen zudem häufig auch besser, tiefentladen zu werden – Autobatterien nehmen hier gerne dauerhaften Schaden.

Ich habe mich für die VARTA Professional Marine & Caravan mit 90 Ah [Amazon-Affiliate-Link] entschieden um genügend Reserven zum Betrieb des Elektromotors zu haben. Als reine Versorgungsbatterie genügt bestimmt auch eine kleinere 60 Ah Batterie [Amazon-Affiliate-Link].

Ein weiterer Anbieter, der anscheinend gute und günstige Batterien produziert ist Winner. Ich selber kann zu der Qualität der Akkus nichts sagen, aber die Rezensionen sind durchgängig positiv. Auch handelt es sich wie bei den oben verlinkten VARTA Batterien um Gel-Batterien, wodurch das Problem mit auslaufenden Batterien (Säure-Schutz) nicht besteht. Nachfolgend eine Amazon-Suche: Suche nach Winner Camping-Batterien [Amazon-Affiliate-Link]  

 

 

Batterieklemmen – die Verbindung von Kabel und Batterie

Um die Kabel an der Batterie anzuschließen werden Batterieklemmen benötigt. Diese werden auf die Pole der Batterie aufgesteckt und festgezogen, damit sie sich nicht wieder von alleine lösen. An den Klemmen befinden sich Schrauben, an denen die Kabel angeschlossen werden. Ich habe mit den folgenden günstigen Batterieklemmen [Amazon-Affiliate-Link] gute Erfahrungen gemacht. Es gibt natürlich noch weitere Batterieklemmen: Amazon-Suche nach Polklemmen [Amazon-Affiliate-Link].

 

Welches Kabel ist das richtige?

Nun zu den Kabeln. Es wurde ja schon gesagt, dass der Kabelquerschnitt entsprechend der durchfließenden Strommenge ausreichend dimensioniert sein muss, um einen Kabelbrand zu vermeiden. Hierzu gibt es Formeln, die aber auch nur ungenau sind. Der letztendlich gewählte Durchschnitt sollte immer etwas größer gewählt werden als die Berechnung angibt. Es fließen auch Faktoren ein wie Umgebungstemperatur, Material der Isolierung, Belüftung etc.

Ich habe mich für einen Querschnitt von 6 Quadratmillimeter entschieden (ACHTUNG, dies ist nicht der Durchschnitt – Durchschnitt ist eine Länge, Querschnitt ist die Fläche, die das aufgeschnittene Kabel an der Schnittfläche einnimmt) und habe damit selbst bei meinem 1PS Verbraucher mehr als genug Reserven.

Wichtig ist auch, dass das Kabel nicht eindrähtige ist sondern aus mehreren kleinen Drähten besteht. Solche Kabel nennt man auch Litzen. Der Grund ist, dass eindrähtige Kabel leichter brechen, was bei Booten und anderen Fahrzeugen auf Grund der Vibrationen im Gegensatz zur Installation in Wohnhäusern zu beachten ist.

Nun ist zu beachten, dass Litzen nicht einfach so in Schraubverbindungen eingeschraubt werden dürfen (nach VDE Norm). Der Grund ist auch hier, dass es zu Kabelbränden kommen kann, wenn einzelne Drähte abbrechen oder einen Kurzschluss bilden. Auch sollten die Einzeldrähte nicht eingelötet werden. Zum einen sind Lötverbindungen in Fahrzeugen weniger haltbar (Vibrationen), außerdem verformt sich das Lötzinn unter dem Druck von Schraubverbindungen und es kann hier zu Kontaktproblemen, Funkensprühen und dadurch – wieder einmal – Kabelbränden kommen. Und: brennende Kabel auf einem Boot sind doof. Die Lösung ist, das abisolierte Ende des Kabels in eine Aderendhülse einpressen. Wer es genauer wissen möchte, liest hier nach: Wikipediaartikel Aderendhülse. Hier gibt es auch hinweise zur fachgerechten Verarbeitung.

Ich habe folgendes Kabel verwendet, dass extra für Solarpanels gedacht ist: 6mm² - Solarkabel.

Amazon-Suche nach weiteren Solarkabeln.

Um das Kabel am Laderegler anzuschließen, muss es noch mit Aderendhülse (Amazon-Suche) versehen werden. Diese werden mit einer Crimpzange (Amazon-Suche) am abisolierten Kabel befestigt. Dabei darauf achten, dass alle Einzeldrähte in der Hülse sind, dass der abisolierte Bereich weder zu kurz noch zu lang ist und dass der Kragen der Aderendhülse die Isolierung komplett bedeckt – es also keinen Spalt zwischen Isolierung und Aderendhülse gibt.

Die andere Seite der Kabel muss an den Polen der Batterie befestigt werden. Hierzu werden Kabelschuhe benötigt. Diese sehen so ähnlich aus wie Aderendhülsen, sind aber mit einer Öse, einer Gabel oder einer Steckverbindung ausgestattet. Wir brauchen die mit Öse (Gabel tut es auch, ich bevorzuge aber Ösen, da die nicht rausrutschen können).

Amazon-Suche nach Kabelschuhen mit Öse für 6mm2 Kabelquerschnitt.

Anschluss-Verbindung am Kabel, um dieses mit dem Akku zu verbinden.

 Ich habe den Kabelschuh mit einer normalen Rohrzange eingequetscht. Das ist natürlich kein fachmännisches Vorgehen, besser eine Quetschzange (Amazon-Suche) verwenden. vorzugsweise ein Model mit Ratschen-Funktion, dann wird die Zange erst wieder freigegeben, wenn genügend Druck auf die Quetschverbindung aufgebracht wurde. Somit wird sichergestellt, dass es sich um eine sichere Verbindung handelt. Ich werde mir diese Crimpzange zulegen.

Befestigen der Schelle am Kabel mithilfe einer Rohrzange

Der Laderegler – Schaltzentrale unseres Solar-Mini-Kraftwerks

Nun braucht es noch einen Laderegler. Dieser sorgt für mehrere Dinge. Zum einen wird die Spannung geregelt, damit die Batterie nicht gekocht wird. Auch wird der Ladevorgang abgebrochen, wenn die Batterie voll ist. Weiterhin bietet der Laderegler eine Schutzschaltung, die den Stromfluss unterbricht, wenn die entnommene Stromstärke eine gewisse Ampere-Zahl überschreitet. Wichtig ist auch, dass der Laderegler verhindert, dass das Solarpanel Strom von der Batterie entnimmt, wenn es dunkel ist. Letztendlich werden die Verbraucher ausgeschaltet, wenn der Ladestand der Batterie zu niedrig ist. So wird eine Tiefentladung verhindert. Nachfolgend sieht man, wie ich den Laderegler eingebaut habe:

Laderegler Einbau

Laderegler eingebaut

Ich weiß, Geiz ist eigentlich nicht geil, trotzdem habe ich mich beim Laderegler für ein sehr günstiges Modell entschieden – die Kohle war einfach knapp. Nach einer Saison im Betrieb konnte ich bisher nichts negatives feststellen. Der Laderegler ist noch immer bei Amazon im Angebot.

Wer etwas hochwertigeres sucht, wird bestimmt hier fündig. Häufig wird gesagt, dass ein guter Laderegler beim Kauf von Solarzellen und Akkus sparen hilft, da die Energieausbeute enorm zwischen den verschiedenen Ladereglern schwankt. Mir war das zunächst egal: Da ich nur am Wochenende segele kann problemlos die Woche über aufgeladen werden. Sollte irgend wann mehr Strom benötigt werden, kann der Laderegler einfach ersetzt werden.

 

Das Herz der Anlage: das Solarpanel.

Ich habe mich für ein Panel mit 50Wp entschieden. Es ist ein monokristallines Panel, wodurch es etwas kleiner ausfällt, als ein multikristallines Panel. Die Preisunterschiede sind aber nicht sehr gravierend. Da es auf meinem Boot aber eher eng zugeht, war es mir wichtig, dass die Solarzelle möglichst klein ausfällt.

Was mir außerdem wichtig war, dass das Modul umanfällig gegen Teilabschattung ist. Dafür sind Module notwendig, bei denen die einzelnen Elemente nicht in Reihe geschaltet sind, sondern einzeln verschaltet werden. Der unterschied ist enorm, denn wenn auch nur ein sehr kleiner Schatten auf das Modul fällt, reduziert sich die Leistung des gesamten Moduls so weit, als wäre das komplette Modul abgeschattet. Dies lässt sich durch eine sogenannte Bypass-Diode bewerkstelligen, die sich allerdings nicht nachträglich einbauen lässt, das Modul muss gleich entsprechend produziert werden. Gerade auf einem Boot kommt es viel eher als auf dem Dach eines Hauses aber auch eines Campingbusses schnell zu teilverschattungen, z. B. wenn das Segel oder der Mast einen Teil des Moduls verdeckt. Bei mir lehnt die Solarzelle sogar an der Achter-Reling und ist eigentlich permanent teilabgeschattet, daher war mir dieser Punkt besonders wichtig.

Amazon-Suche nach monokristallinen Solarpanelen

Mein Modul wurde gleich mit Kabeln und Solarsteckern geliefert. Diese Solarstecker sind auch eine spannende und praktische Angelegenheit. Sie verbinden die Kabel wasserdicht (zumindest geschützt gegen Spritzwasser) – was natürlich auf einem Boot ideal ist. Hinzu verhindern die Stecker, dass man die Polung vertauscht. Vorausgesetzt man installiert die Solarstecker an der Batterie korrekt. Auch die Solarstecker werden wieder am abisolierten Kabel angepresst.

Solarstecker bei Amazon

 

Der Lohn der Mühe

Wenn Du alles richtig installiert hast, werden auch bei Dir die Positionslichter dauerhaft leuchten. Bis dahin: Viel Spaß und Erfolg. 

Positionslichter leuchten

 

 

Interessante Links zum Thema:

http://booteblog.net/private/jbuss/booteblog.nsf/dx/elektrische-installation-handwerkliche-grundlagen-tipps-empfehlungen.htm?opendocument&comments

http://forum.yacht.de/archive/index.php/t-131747.html?s=6c4ddd1b92e7ba804f4409ac08c6b021

http://forum.yacht.de/archive/index.php/t-140759.html?s=bd67203914f834d1c75ca40024c8ba85

Literatur zum Thema:

Elektrik auf Yachten

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