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Ausgabe 06, September 2022

Vorsorge

Black-out: was habe ich – was brauche ich – was geht noch? Fünf Modelle zur Eigenstrom–Notversorgung – auch in der gemieteten Etagenwohnung.

Im Dunkeln sitzen, keine Nachrichten und kein warmes Wasser für die Babynahrung? Mach’s anders! Halten wir doch mal fest: fast jeder hat bereits einen eigenen Stromspeicher und sogar einen Stromgenerator. Der Stromspeicher ist der dicke Akku im Auto. Bei einem Dieselfahrzeug mit einem 80 Ampere-Akku stehen uns bis zu 500 W zur Verfügung. Etwas weniger ist es beim Benziner. Zusätzlich ist der Motor im Auto wie ein eigenes E–Werk. Er treibt einen Generator (Lichtmaschine) an. Bei laufendem Motor entsteht Strom mit einer Spannung von 12 bis 14,5 V. Dieser Strom ist so stark, dass nicht nur der Akku geladen wird. Parallel hierzu steht noch viel Strom für weitere Verbraucher zur Verfügung. Wer sich schlau macht und sich vorbereitet, bei dem gehen nicht alle Lichter aus. Und wer ein Wohnmobil besitzt, sollte auch prüfen, ob alle Gasflaschen gefüllt und Kraftstoffvorräte vorhanden sind. Und es gibt noch viel mehr….. 


Anlagenschema

Modell I: Was geht noch ohne große Investitionen?

Im Niederspannungsbereich einer Autobatterie (12 V) gibt es viele elektrische Geräte. Sie sind (noch) im Campinghandel oder Elektro-Versandhäusern erhältlich:


12-VoltversorgungGeräte, Spannungswandler u. Ladegeräte

Tauchsieder, Kühlbox, kleine Kaffeemaschine, Heizteppiche, Autositzheizmatten, Gebläse, Ventilatoren, Autoradio, Spannungswandler fürs Smartphone (z.B. um Radio-App zu nutzen), kleiner Spannungswandler 220 V zum Laden von Akku Rasierer, Kameras, Akkulampen und Betrieb eines Ladegerätes für 1,5 V–Akkus.


Stromquelle vor der Haustüre: 12 V – Autosteckdose

Diese Elektrogeräte verbrauchen unterschiedlich viel Strom.

  • Ein Tauchsieder mit 150 W zwingt eine gute Batterie schon nach circa 3 Stunden in die Knie.
  • Eine 12 V–LED mit zum Beispiel 3 W leuchtet einen Tisch rund 150 Stunden gut aus.
  • Ein 12 V – Fernseher mit 60 W bringt es auf gut 7 Stunden. Das entspricht rund 30 Nachrichtensendungen, um auf dem Laufenden zu sein.
Das alles ist besser als gar nichts

Und so lange noch Kraftstoff (– Vorräte) vorhanden sind (und das Auto noch anspringt!), steht uns für all diese Verbraucher erneut Energie zur Verfügung. Einen Spannungsmesser zum einstöpseln oder ein Messgerät sollte im Haushalt vorhanden sein, um den Ladezustand des Akkus kontrollieren zu können. Unter 12 V und bei eisigen Temperaturen streikt sonst der Anlasser. Dann hilft nur noch ein gutes Starterkabel.

Ladezustand eines Autoakkus
Ruhespannung (Volt) Ladezustand (%)
>12,8 100
12,55 75
12,3 50
12,2 25
<12,0 0

Der Akku sollte in den letzten 24 Stunden weder benutzt, noch geladen werden.

Hinweis: bei vielen Autos ist die 12 V – Steckdose bei einem abgestellten Fahrzeug stromlos. Eine Kfz-Werkstatt kann dies jedoch (rechtzeitig!) ohne großen Aufwand ändern.

Modell II: Akku im Haus und das Licht geht nicht aus.

Alternativ entnehme ich den (geladenen) Akku aus einem PKW, oder besorge mir einen gebrauchten mit guter Restkapazität (zum Beispiel Rollstühle) oder investiere in einen neuen Akku. Im Sommer lagere ich ihn auf dem Balkon und spätestens im Winter in der warmen Wohnung. Wird er auf ein Rollbrett montiert, kann er je nach Bedarf in verschiedenen Räumen genutzt werden. So bleiben auch die Leitungen kurz und die Spannungsverluste geringer. Bei der Einhaltung aller gesetzlicher Vorschriften (zum Beispiel Sicherungen, Leitungsquerschnitte, Lasten) kann ich den Akku für die aufgeführten 12 V Verbraucher unter Beachtung der Betriebsanleitungen einsetzen. Es ist zu beachten, dass einige Akkutypen ausgasen (Knallgas, Wasserstoff) und für eine ausreichende Belüftung gesorgt werden muss!

Ein Wiederaufladen des Akkus durch den PKW über eine lange Leitung ist jedoch wegen des hohen Leitungswiderstandes so gut wie unmöglich. Motor starten geht gar nicht – Vorsicht Brandgefahr!

Ein Vorhandensein eines leistungsstarken 12 V–Ladegerät wäre sinnvoll. So wäre der Akku bei einem Black-out immer voll und könnte bei vorübergehender Netzstromversorgung auch geladen werden.


Stromspeicher gebrauchte Autoakkus mit Ladegerät

Modell III: Wird der Akku leer – was gibt die Sonne her?

Eine nachhaltigere Lösung wäre die Investition in einen 12 V-Sonnenkollektor und ein passender Laderegler. Ein sehr preiswerter Kollektor (z.B. von solartronic.de),


Ein Kollektor kann billiger sein als eine Balkonverglasung

den ich im Format passend zur Glasbalkonbrüstung ausgewählt habe, kostete um die 70 €. Die Leistung des Kollektors wird mit 100 W angegeben (Alu Rahmen, Glas, Steckerverbindungen, TÜV-geprüft). Der notwendige Laderegler für diesen Leistungsbereich dürfte noch für 50-80 € beschaffbar sein (zum Beispiel 12 V/10 A/120 W). Gemäß den Bedienungsanleitungen der einzelnen elektrischen Komponenten wird der Laderegler erst mit dem Akku verbunden und dann mit dem Kollektor. Bei einem intern elektronisch geregelten LFP–Akku musste ich die Verdrahtung in der Dunkelphase (nachts, oder abgedeckter Kollektor) durchführen. Andernfalls entstand ein Regelchaos mit Spannungssprünge zwischen 12 und 21 V! Bei dem Einsatz eines normalen Bleiakkus trat allerdings dieses Problem nicht auf.

Wegen der geringen Spannung (12 V) sind die Leitungen so kurz wie möglich und der Leitungsquerschnitt entsprechend der Ströme so dick wie möglich anzulegen (Tabelle). Der Laderegler, der den Strom und die Spannung für den Akku optimal einstellt, sollte unmittelbar am Akku sein. Am Laderegler der Firma Büttner–Elektronik können unterschiedliche Ladekennlinien eingestellt werden, um eine bestmögliche und besonders schonende Ladung durchzuführen. Will man einen Spezialakku (zum Beispiel LFP) verwenden, sollte man sich unbedingt schlaumachen!


Laderegler nah am Akku

Mit der Installation dieser Komponenten wird der Akku nun täglich geladen, insbesondere wenn die Sonne im rechten Winkel auf den Kollektor scheint. Führe ich den Kollektor sogar der Sonne nach (Balkon), erhöhe ich die Ausbeute beachtlich. Es können über Stunden ein Vielfaches dieser 100 W in den Speicher geleitet werden. Ist der Akku voll, kann der Strom zusätzlich dazu in Verbrauchern genutzt werden. Die maximale Leistung des Akkus kann also während des Sonnenscheins um die Kollektorleistung noch erhöht werden. Das gibt zusätzlich Power.

Und wer keinen Balkon hat, platziert den Kollektor in ein Fenster, das möglichst lange von der Sonne beschienen wird. Auf jeden Fall ist sichergestellt, dass der Speicher bei einem plötzlichen Stromausfall zunächst mal gefüllt ist.

Bei großen professionellen Solarspeichern ist dies keineswegs immer sichergestellt: Es kann ja sein, dass man gerade sein E–Auto geladen hat und der Speicher leer ist…

Bei den in "machanders!" beschriebenen Modellen habe ich natürlich die Möglichkeit, den vom Netz unabhängigen Speicher jederzeit zu vergrößern. Ich erhöhe dazu die Anzahl der Akkus oder setze größere ein. Da bieten sich für „Sparfüchse“ gebrauchte 12 V–Akkus von Rollstühlen oder Bordakkus von Wohnmobilen an. Bei mehreren Akkus nebeneinander (Parallelbetrieb) sollte die Restspeicherfähigkeit nicht stark voneinander abweichen. Erst beim Black-out werden wir feststellen, dass wir für einen kleinen Aufwand und geringen Kosten einen dann sehr großen Nutzen bekommen.

Modell IV: Wenn die Spannung steigt, wird es spannend.

Will man eine komfortable und umfassende Lösung, sollte man auch eine weitere Investition ins Auge fassen: Für 70 € konnte ich bei Campingbedarf „Berger“ (Sonderaktion) ein Sinus–Wechselrichter erwerben. Das Gerät wandelt eine 12 V–Niederspannung in eine 220 V-Wechsel–Spannung um und besitzt eine normale Steckdose. Fast alle Verbraucher, die unter 150 W benötigen, lassen sich dort anschließen. (Die bei solchen Spannungswandlern angegebenen Spitzenlasten bis zu 300 W, stehen im Ausnahmefall nur für ein bis 2 Sekunden zur Verfügung)

Die Notstromversorgung umfasst jetzt eine ganze Reihe weiterer Geräte, die in der Regel im Haushalt bereits vorhanden sind. So spart man sich die Neuinvestitionen in 12 V-Geräte.

  • 220 V – Fernsehgerät mit Tuner und Satelliten-Antenne, kleine Stereoanlage, Radio und so weiter
  • 220 V – Ladegerät für Elektrofahrräder, bedingter Einsatz je nach Ladezustand und Größe des Fahrradakkus
  • 220 V – Ladegeräte für Geräte spezifische Akkus von Werkzeugen(!), Gartengeräte, Handstaubsauger, Akkulampen, Powerbank, Smartphone, für Schließanlagen, Alarmanlagen, eventuell auch automatische Rollläden.

Bei Geräten mit Elektromotoren muss man jedoch die hohen Anlaufströme berücksichtigen. Der Anlaufstrom eines Motors (zum Beispiel Kühlschrank) kann für circa 2 Sekunden bis zum zehn–fachen des Nennwertes betragen. Akku betriebene Geräte sind hingegen die erste Wahl: Der geräteeigene Klein–Akku sammelt für längere Zeit so viel Strom, dass der Motor anlaufen kann. Akku-Werkzeuge machen fast unmögliches möglich: Das beste Beispiel ist der Betrieb meiner Kettensäge…


Verschiedene Wechselrichter

Modell V der Königsweg: Neben Notstrom auch Sparpotenzial!

Stellen Sie sich vor, der Strom fällt aus, alle Straßen sind stockdunkel und aus keinem Fenster schimmert Licht. Geisterstunde! So fühlte sich das an, als in Ochtrup und Umgebung im Jahr 2005 tagelang der Strom ausfiel.

In unserer Einfahrt tuckerte da ein kleines Benzin-Notstromaggregat. Unsere Hausfront mit großem Glasgiebel war jetzt der einzige Lichtblick. Wir hatten an diesem Wochenende zu unserer Museumsausstellung eingeladen und erwarteten wieder über 150 Besucher. Jedoch keiner traute sich in dieser gespenstischen Finsternis, sein eigenes Haus zu verlassen…

Jedoch schon nach 45 Minuten war der kleine 3/4 Liter-Tank leer und auch die Benzinvorräte neigten sich bald dem Ende. Die nahen Tankstellen waren tot und auf den Landstraßen lagen Hochspannungsleitungen. Ich fasste einen Beschluss: Das wird mir nie wieder passieren!

Mittlerweile habe ich meine netzgebundene Solaranlage (Süd/West) mit einem neuartigen Notstromwechselrichter (Fronius) umgerüstet. Im Jahr 2021 habe ich zusätzlich eine netzunabhängige Solaranlage am Balkon (Süd/Ost) installiert. Bei dieser Anlage geht es mir nicht um eine wirtschaftliche Ertragssteigerung, sondern um ein Experiment zum Bau einer einfachen und besonders preiswerten Notstromversorgung.

Schließlich ist nicht jeder in der Lage, eine gewinnorientierte, professionelle Anlage mit Speicher für 20-30Tausend € zu installieren oder zu finanzieren. Selbst bei solch einer kostspieligen Anlage ist zudem nicht ausgeschlossen, dass im plötzlich auftretende Notstromfall der Speicher gerade leer ist. Aber genau dann stellt sich heraus, ob das Kosten-/Nutzen-Verhältnis wirklich positiv ist.

Was kann eine „Balkon Anlage“ leisten, die unter 2.000 € kostet?

 
Es müssen nicht 9 Kollektoren sein - aber es bietet sich hier geradezu an.

A) 12 V-Betrieb

Aus optischen Gründen wurden neun Kollektoren zu je 100 W an der Balkonbrüstung befestigt (Gesamtpreis circa 600 €). Zwei LFP Spezialakkus (Preis je 450 €) mit je 60 A stellen zusätzlich noch eine Speicherleistung von bis zu circa 1400 W zur Verfügung. Bei Sonnenschein und vollen Akkus können zeitlich begrenzt durchaus auch hohe Ströme angefordert werden. Die im Modell I beschriebenen 12 V Verbraucher, können während der Sonnenscheindauer, aber auch während der Dunkelphase entsprechend lang betrieben werden. Um überschüssige, nicht abgerufene Energie nutzen zu können, experimentiere ich zur Zeit auch mit einem Nachtspeicherwärmeblock (12 V Heizkabel).

B) 220 V-Betrieb

Mit so einer Anlage können alle im Modell III aufgeführten 220 V–Verbraucher entsprechend länger genutzt werden (Akkubetrieb oder Akkusolarbetrieb). Zusätzlich ist diese Anlage auch für folgende Verbraucher begrenzt nutzbar:

  • Intervallbetrieb einer Gefriertruhe, 220 V/80 W (Anlaufströme circa 1200 W)

  • Kleiner Heizstrahler mit zum Beispiel 400 W

  • Akkus von Fahrrädern und Rollstühlen

  • Im Ausnahmefall medizinische Geräte

  • Im Ausnahmefall Kühlung von Spritzen und Medikamenten

Diese Anlage könnte also im Notfall wichtige Beiträge für eine Grundversorgung leisten (Nahrung Sicherheit, Mobilität, Gesundheit etc.). Sie kann zumindest eine Stromversorgungslücke überbrücken, da Hilfsdienste möglicherweise überfordert sind und ausreichende Vorsorge nicht vorhanden ist.

C) Betrieb ohne Notstromsituation

Ohne Speichertechnik (Akkubetrieb) lassen sich Ladezyklen (Akku Verschleiß) sparen, und Wechselrichter sowie Laderegler haben je nach Wirkungsgrad einen gewissen Eigenstromverbrauch. Der direkte Verbrauch der 12–20 V, die am Kollektor anliegen, kann eventuell effektiver sein. Beispiel: Heizdrähte (12 V), die 20 V verkraften, wenn die Hitze gut abgeleitet wird (Erwärmung von Wasser oder das Erdreich von Frühbeeten). Auch 12 V Wasserpumpen für Springbrunnen, Bachläufe, Beleuchtungen, Ventilatoren, Motorantriebe sind da ein Versuch wert (Gegebenenfalls mit Widerständen arbeiten). Empfindliche 12 V Geräte verkraften die Überspannung nicht (Laderegler und Batterie erforderlich).

Wechselrichterbetrieb mit Fernsteuerung können Sinn ergeben, wenn man ein vom Netz unabhängigen 220 V-Stromkreis rund ums Haus angelegt. So erreicht man relativ einfach fast alle Räume. Über eigene Steckdosen können nun verschiedene Verbraucher vom Netz entkoppelt und unabhängig mit eigenem Strom versorgt werden. Da bietet sich zum Beispiel der Fernseher, die Ladestation für die Elektroräder und vieles mehr an. Kleinvieh macht auch Mist und man spart an teuren Netzstrom. Eine Verbindung von 220 V-Notstrom mit 220 V-Netzstrom wäre brandgefährlich!

Die Betriebsstunden lassen sich grob berechnen. Man teilt den Inhalt des Akkus durch den Verbrauch. Hinzukommt bei Sonnenschein noch die Kollektor-Leistung je Sonnenstunde. So kommen zeitweise beachtliche Leistungen zustande. Beispiel Wohnmobil: Mit einem einzigen sechs Kilogramm schweren LFP Spezial-Akku (60 A/720 W) und zwei Kollektoren A 100 W betreibe ich das Bordnetz inklusive Fernseher und lade täglich die Akkus der zwei Elektroräder nach (ausführlicher Beitrag in Vorbereitung).

Hauptziel bleibt jedoch die Versorgungssicherheit für wichtige Verbraucher im Krisenfall. Jede Kilowattstunde ist dann Gold wert!


Mobiler Energieblock im Einsatz für Fernsehen

Technische Details, Händlernachweis, Verfügbarkeit und ungefährer Preis der benötigten Komponenten folgen in der Fortsetzung. Der Verfasser versichert, dass er für die Benennung von Produkten keine finanziellen Vergütungen erhalten hat bzw. erhalten wird. Er beschreibt Aufbau/Funktion seiner Anlage und übernimmt keine Verantwortung für einen eventuellen Nachbau. Er verweist auf die Betriebsanleitung der Komponenten und Bestimmungen zur Elektroinstallation.

machsanders.eu

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 Münstersche Zeitung: Artikel zum Thema vom 27.08.2022



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