Auf der Überfahrt nach Sizilien
Auf der Überfahrt nach Sizilien

Die Photovoltaik Anlage (PVA)

Die Dimensionierung einer PVA erfordert einer Anzahl an Grundkenntnissen der Elektrotechnik. Über- oder Unter dimensionierte Anlagen bringen nur Ärger. PV-Panel, Wohnraum-Batterie, Solarladeregler und EBL müssen optimal aufeinander abgestimmt sein. Im Internet gibt es zahlreiche Ausbauratgeber, ich vertraute auf meine eigenen Berufserfahrungen. Von Günstig bis zum Apothekerpreis ist alles zu finden. Hier sei angemerkt, der teuerste Anbieter ist nicht immer der Beste!

Nachdem wir den durchschnittlichen, täglichen Leistungsbedarf unter Einbeziehung aller möglichen Verbraucher erhoben haben, entschieden wir uns für ein Monokristallines Solarmodul mit 155 Wp (Watt peak) und einen MPPT Duo Solarladeregler. MPP-Regler arbeiten mit dem Maximum-Power-Point-Regelverfahren. Sie ermitteln einerseits, automatisch, immer die optimale Leistungsausbeute (Watt Peak) vom Solar-Modul, andererseits wird der Spannungsüberschuss zwischen Solar-Modul und Batterie auf einen höheren Batterie-Ladestrom umgewandelt. Die Ladestromzunahme beträgt gegenüber herkömmlichen Reglern bis zu 30%. Da wir (Roland und ich) gleich drei WOMO`s mit dieser Technologie aufrüsteten, war der Anschaffungspreis dementsprechend super-günstig. Die PV-Anlage lässt den autarken Betrieb von Juni bis September zu.

Praktischer Betrieb: Die Anlage war eine Woche vor unserer langen Reise 2014 nach Sizilien fertig installiert, ein kleiner Test am Klopeiner-See bestätigte die hervorragenden Leistungsmerkmale. Bei dementsprechender Last und ausreichendem Sonnenschein konnten Ladeströme über 7 A gemessen werden. Somit war in den Sommermonaten die Steckdose an der Stromsäule kaum mehr ein Thema. Die Kostbarkeit heißen Espressos, erzeugt mit ÖKOSTROM, zu jeder Zeit und überall verfügbar zu haben rechnet sich keinesfalls, dennoch wir möchten diese Technik nicht entbehren!  

 

PV-Panele am Dach
PV-Panele am Dach

Aufrüstung der PV-Anlage

Die Entscheidung fiel im November 2015. Ursprünglich wurde die Anlage für den autarken Betrieb in den Monaten Juni bis September dimensioniert. Unsere Reisegewohnheiten änderten sich, wir nutzen nun unser WOMO auch im Dezember und unsere erste Reise findet in der Semesterferienwoche im Februar statt. Zwei Probleme galt es zu lösen, einerseits der höhere Stromverbrauch, die Gasheizung läuft manchmal auch tagsüber, andererseits die geringeren Sonnenstunden zu kompensieren. Eine völlige Abkopplung von ortsfesten Spannungsversorgungen über längere Zeit ist in der lichtarmen Jahreszeit nahezu unmöglich.  Berechnungen ergaben eine erforderliche Leistungsaufstockung auf rund 1000 Wp, was natürlich an der verfügbaren Dach-Fläche scheiterte. Ich gab mich mit etwa zwei bis drei Tagen autarken Betrieb in den Wintermonaten Dezember und Jänner zufrieden, da ohnehin keine längeren Standzeiten in dieser Jahreszeit zu unseren Reisegewohnheiten gehörten. Die Berechnung ergab eine Aufstockung von 100 Wp.   Aktueller Leistungs-Stand der PV-Anlage sind nun 255Wp, was bei guter Sonneneinstrahlung rund 12A-13A Ladestrom bringt. Auf Grund der niedrigen Temperaturen haben PV-Module in den Wintermonaten einen höheren Wirkungsgrad. Der autarke, bzw. teilautarke Betrieb lässt sich aus den nachfolgenden Abbildungen ablesen. In den Sommermonaten kann die überschüssige Energie zur Aufbereitung von Warmwasser und zum Betrieb des Absorber-Kühlschrankes tagsüber verwendet werden.

PV-Generatorleistung 255 Wp

In den Monaten März bis September ist ein nun völlig autarker Reisebetrieb möglich. In den Monaten Oktober bis Februar ist ein teilautarker Reisebetrieb möglich.

Ursprüngliche PV-Generatorleistung 155 Wp

Einbau des Wechselrichters
Einbau des Wechselrichters

Der Sinus-Wechselrichter

Ein  Wechselrichter generiert aus einer 12V /24V oder 48 Batteriespannung eine 230V AC Sinusspannung. Reine Sinus-Spannung Wechselrichter zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad etwa 90%, stabile Ausgangsspannung im Lastbetrieb aus und sind geeignet für hohe kapazitive und induktive Blindströme insbesondere im Anlaufbetrieb. Darüber hinaus haben hochwertige Geräte einen Last- und Temperatur gesteuerten Lüfter, einen Elektronik-Schutz für Kurzschluss, Überlast, Über- und Unterspannung sowie Übertemperatur. Wichtig für den Betrieb im Wohnmobil ist das E-Kennzeichen (e-mark). Dieses Kennzeichen sagt aus, dass das Gerät zu Land und zu Wasser in Fahrzeugen betrieben werden darf!

 

Kaffeemaschinen: Espressomaschinen (Pad- oder Kapselmaschinen) funktionieren übrigens nur zuverlässig an Sinuswechselrichtern, da einerseits der Anlaufstrom relativ hoch ist und andererseits die 19 bar Schwinganker Pumpen hohe induktive Ströme hervorrufen. Diese Pumpenform, die durch einen schwingenden Anker anstelle eines rotierenden Motors angetrieben wird, findet hauptsächlich in Kaffeemaschinen Verwendung. Sie ist in zwei wesentlichen Bauformen anzutreffen: Als Membranpumpe sowie als Vibrationspumpe. Zur Erzeugung des erforderlichen Wasserdrucks zwischen etwa19 Bar bei Fördermengen von rund 0,2 – 1,2 l/min eignen sich Membranpumpen sehr gut. Die Standzeit dieser Pumpen liegt mittlerweile weit über 60.000 Betriebsstunden. Die Leistungsaufnahme dieser Pumpen beträgt ca. 50-90 Watt. Die Gesamtleistungsaufnahme dieser praktischen Geräte beträgt zwischen 1200 bis 1600 Watt.

 

Entscheidung: Wir entschieden uns für einen Fraron, der erfüllte als Einziger meine kritischen Ansprüche. Dieser Wechselrichter ist mit einer Leistungsspitze von 3500 Watt für 2 Sekunden ausgelegt und einem Dauerbetrieb von 2200Watt, überdies ist  bereits ein FI-Schutzschalter fest integriert. Natürlich können auch alle anderen Geräte mit einer Leistungsaufnahme bis 2200 Watt betrieben werden wie beispielsweise eine Klimaanlage, Filter-Kaffeemaschine, Föhn, Staubsauger, Toaster, Mikrowelle, Beleuchtung, Ventilatoren, DVD, Video, Ladegeräte für Digitalkamera, Handy, Videokamera, Werkzeuge, Motoren, Gartengeräte und elektrische  Heizungsanlagen.

Dreh- und Angelpunkt der Hightech  ist jedoch die Umschaltung von Landstrom auf Wechselrichterbetrieb. Die 230V Versorgungen dürfen jeweils nur einzeln und separat auf die 230V Bordnetzversorgung geschaltet werden. Ein gleichzeitiger Betrieb würde unweigerlich zur Zerstörung des Wechselrichters führen. Im Handel gibt es bereits elektronische Umschaltgeräte ab €50.- aufwärts. Wir verwenden eine Umschaltung aus meiner eigenen Entwicklung, eine einfache aber intelligente Elektronik übernimmt diese Funktion. Im Download-Bereich kann das Schaltbild angesehen werden.

Wichtig: Handelsübliche Umschaltgeräte schalten der Einfachheit halber die Spannung des Wechselrichters auf das Wohnmobilboardnetz, dabei wird auch der EBL also das Ladegerät mit 230V versorgt. Ein Kreislauf beginnt, aus der Boardbatterie wird der Wechselrichter versorgt, dieser betreibt den EBL und das Ladegerät im EBL lädt wiederum die Battterie...... also ein sinnloser Kreislauf, der nur wertvolle Energie vergeudet.

Abhilfe: Eine kleine Zusatzelektronik schaltet bei Wechselrichterbetrieb die EBL Versorgung ab. Bedauerlicherweise habe ich bei keinem Campingausstatter so eine Elektronik gefunden.

Unser Kaffeeautomat
Unser Kaffeeautomat

Ohne Wechselrichter kein Kaffee!

Wer allzeit eine gute Tasse Kaffee oder einen Espresso bevorzugt kommt nicht herum einen hochwertigen Wechselrichter einzubauen. Außerdem wird die Anschaffung einer Espresso Maschine notwendig. Auch in unserem Womo fehlt dieses wichtige Küchen-Gerät nicht. Auf Knopfdruck fährt das gute Stück heraus und verschwindet ebenso schnell wieder im Schrank. Die Esspressomaschine ist auf dem Schienenauszug fest verschraubt und muss nicht extra verstaut oder befestigt werden. Der Zugang zum Wassertank bzw. die Reinigung ist dennoch bequem möglich. Im Kasten habe ich eine 230V Steckdose gesetzt, über diese wird die Maschine versorgt und braucht während der Reise auch nicht abgesteckt werden.

Einbau der E-Heizung
Einbau der E-Heizung

Die Elektroheizung

Die Entscheidung eine E-Heizung nach zurüsten ist rasch gefallen. Das Hantieren mit einem tragbaren Heizstrahler ist nicht nur unpraktisch, sondern auch höchst gefährlich. Warum überhaupt eine E-Heizung, wenn Gas als Heizquelle vorhanden ist? Mancherorts gibt es pauschal angebotene Stromanschlüsse an Stellplätzen oder Campingplätzen, der Verbrauch wird hier noch nach Zeit und nicht nach KWh abgerechnet. Ist genügend hoch abgesichert (min.3 A) so empfiehlt sich elektrisch zu heizen, die Ersparnis an Gas ist beachtenswert.

 

Zertifizierte E-Heizungen für Schiffe und Wohnmobile sind im Handel zwar erhältlich, jedoch ohne genaue Programmiermöglichkeit. Eine zeitabhängige Zweipunkt-Temperaturregelung war die Lösung! Die Regelung ist eine Eigenentwicklung, wobei eine genaue Temperatureinstellung, sowie eine frei programmierbare Hysterese zum Ein- und Ausschalten der unterschiedlichen Leistungsstufen die Prämisse waren. Die Schaltung der Heizung wurde durch ein Solid-State Halbleiterrelais bewerkstelligt, dadurch gab es keinerlei Schaltgeräusche, welche die nächtliche Ruhe stören.

 

Das Heizelement: Zur Umwandlung der elektrischen Energie in Wärme entschied ich mich für ein PTC-Heizelement der Marke Ecomat 2000 das Produkt einer Schweizer Firma, also kein China-Erzeugnis. Umgangssprachlich werden diese Heizgeräte auch Keramik-Heizlüfter genannt. Rasche Wärmeabgabe, ein kugelgelagerter Ventilator, Stahlblechgehäuse, hohe Brandsicherheit, bestmöglicher Wirkungsgrad sowie eine gute Regelmöglichkeit standen dabei im Vordergrund. Die Vorzüge der Ecomat standen klar fest, ein kaum wahrnehmbares Betriebsgeräusch und 3 Leistungsstufen, somit war der Betrieb auch für süd-italienische Verhältnisse (3 A Absicherung) möglich.

 

Funktion: Eigen-erwärmte PTC Halbleiter Elemente haben die Eigenschaft, dass ab einer bestimmten Temperatur der Halbleiterwiderstand immer höher wird, infolgedessen wird die Leistungsaufnahme geringer, ein eigener Regelkreislauf also. Zusammenfassend ist dadurch eine Überlastung/Überhitzung ausgeschlossen. Darüber hinaus kann durch einen Staubfilter kein Schmutz angesaugt werden, jeder kennt den berüchtigten Funkenflug eines klassischen Heizlüfters, wenn Staub, Haare durch die Heizspiralen geblasen werden. Heizspiralen haben Oberflächentemperaturen von einigen hundert Graden. Die Oberflächentemperatur des PTC Elements ist geringer als der einer althergebrachten Heizspirale, dafür ist die PTC Fläche ungleich größer.

Praxisbetrieb: Nach einem Jahr praktischen Einsatz kamen die Vorteile klar zum Tragen. Unser erster Probebetrieb, Ostern 2014 auf einem italienischen Campingplatz in Levanto nächst der Cinque Terre, verlief zu vollsten Zufriedenheit….. Wärme wie von unserem Kachelofen….
 

Kühltechniken

Für das Kühlen in einem geschlossenen Systems sind derzeit drei verschiedene Verfahren gängig: die Absorptionstechnologie, das Peltierelement als elektrothermischer Wandler, und das  Kompressorprinzip.

 

Die Absorber-Kühlung

Das Absorberprinzip arbeitet mit Hilfe der Schwerkraft und braucht eine möglichst waagerechte Ebene. Es ist für den mobilen Einsatz abseits der Straße und auf dem Wasser nur eingeschränkt geeignet.

Funktionsprinzip: Im Kocher verdampft Salmiak. Daraus entsteht Wasserdampf und Ammoniak, die sich im Kondensator getrennt verflüssigen. Das Ammoniak entzieht auf dem Weg durch den Verdampfer direkt Wärme aus dem Kühlschrank. Auf dem Rückweg vermischt sich Ammoniak und das Wasser im Absorber wieder zu Salmiak. Der Kreislauf ist geschlossen. Der Betrieb ist mit Gas, einer 12V DC, oder 230V AC Heizpatrone möglich. Jedoch Achtung der Kühlschrank darf nur jeweils mit einer der 3 Energiequellen betrieben werden!

 

Vorteile:   sind die Unabhängigkeit von elektrischer Energie, da es mit 12Volt,  mit 230Volt, und auch mit Gas als Energieträger funktioniert. Völlig geräuschloser Betrieb, Wartungsfrei, keine beweglichen Teile, Selbstregulierend, es ist nicht zwingend externe, elektrische Energie notwendig,  Tagsüber ist der Betrieb, an einer ausreichend dimensionierten PV-Anlage, direkt  (12V Betrieb) oder über einen Wechselrichter (230V) möglich. Überschüssige Wärme (Abwärme) kann mitunter auch in der kalten Jahreszeit zum Heizen verwendet werden.

Nachteile: Maximale Kühlleistung ca. 20 Grad unter der Umgebungstemperatur. Ist die Wärmeabgabe über den Kondensator eingeschränkt oder die Umgebungstemperatur zu hoch (ab etwa 35 °C), verringert sich die Kälteleistung des Gerätes erheblich. Überdies entsteht im Wärmetauscherbereich ein Hitzestau, welcher durch die herkömmliche Konvektion nicht abtransportierbar ist. Geringfügig abhängig von der Umgebungstemperatur sowie geringer Wirkungsgrad.

Abhilfe: Ein optimiertes Kühlsystem in Form einer Temperatur- und Drehzahl-gesteuerten Luftkühlung des Kondensators (Wärmetauschers). Absorber Kühlschränke benötigen durchschnittlich 8 bis 12 Ampere bei 12 Volt, infolgedessen ist ein Dauerbetrieb an einer Photovoltaik-Anlage nicht ratsam. Der Kühlschrank kann nur in Betriebslage betrieben werden. Schräglagen und Bewegung beeinträchtigen die Kühlleistung insbesondere bei GASBETRIEB:


Tangentiallüfter
Tangentiallüfter

Die Temperatur-Drehzahl-gesteuerte Luftkühlung des Kondensators

Handelsübliche Kühlsysteme basieren auf Thermostat-gesteuerten PC Lüftern. Der Ventilator schaltet ein oder aus und arbeitet dabei immer mit maximaler Drehzahl, also eine elegante Zweipunkt-Regelung. In der Regelungstechnik wird dies auch als unstetige Regelung bezeichnet.

Die stetige Regelung:

Der Gedanke einer temperaturabhängigen Drehzahlregelung ist nicht neu und wird bei Personal- Computern angewendet. Zusatzkühlungen werden im Handel angeboten, bedauerlicherweise ohne Drehzahlregelung und meist nur mit zwei PC Lüftern, welche in der Regel nicht kugelgelagert sind.

 

Funktionsprinzip der PWM Regelung: Der Ventilator beginnt mit einer niedrigen Drehzahl ab einer Umgebungstemperatur von etwa 27°, was bereits den Wirkungsgrad des Absorbers geringfügig erhöht und somit den Gasverbrauch reduziert. Bei kleinen Drehzahlen ist praktisch kein Ventilator-Laufgeräusch wahrnehmbar. Mit steigender Umgebungstemperatur steigt proportional auch die Drehzahl der Lüfter. Ab einer Umgebungstemperatur von etwa 34 und darüber sollten die Lüfter zumindest mit 90 Prozent Drehzahl oder höher laufen, um den Wärmestau im Kondensatorkasten abzutransportieren. Fällt die Temperatur, fällt auch wieder die Drehzahl. Unter 27° Umgebungstemperatur ist keine zusätzliche Kühlung des Kondensators notwendig.

 

Version 1: Die Temperaturabhängige-Drehzahl Reglung

Ursprünglich hatte ich eine digitale Reglung mit einem Mikrocontroller (Arduino UNO) geplant. Die Schaltung lief sehr präzise, dennoch Parameteränderungen ließen sich nur über die Software bewerkstelligen. Ich entschied daher die Schaltung neu zu überarbeiten und es wurde eine Regelung mit einer PWM- (Pulsweiten-Modulation) Erzeugung. Der Vorteil ist die komfortable Einstellung der  Starttemperatur und der Spannweite der Drehzahl-Regelung mit zwei Potentiometern. Darüber hinaus schien mir eine einfache Analogregelung betriebssicherer.

Dreh und Angelpunkt der ausgeklügelten Regelung bildet ein 4-fach Operationsverstärker. Bei einer einstellbaren Starttemperatur von ca. 27° °C wird der Lüfter mit minimaler Leistung (Drehzahl) gestartet. Innerhalb eines ebenfalls einstellbaren Temperaturbereichs (5 bis 12 Grad Celsius) fährt die Steuerung die Lüfterleistung auf 100 % hoch. Die PWM-Schaltfrequenz liegt bei 30 kHz, was  einen knurr-freien und ruckelfreien Lauf der 3 kugelgelagerten Lüfter garantiert. Im Leistungsteil der Schaltung arbeitet ausnahmsweise nicht ein MOSFET Halbleiter sondern ein Darlington Transistor, welcher die eigentliche Drehzahl in Abhängigkeit der PWM nahezu verlustfrei regelt. Ein NTC Halbleiterwiderstand wandelt die physikalische Temperaturgröße im Wärmetauscherkasten in eine elektrische Große um. Um den Hitzestau  zu erfassen  ist es sinnvoll den NTC Temperaturfühler Anfang des oberen Drittel des Absorber-Bereiches zu positionieren. Die Stromaufnahme der 3 Stück kugelgelagerten Delta 12V DC 3-Wire Blower FAN beträgt bei Volllast rund 1,5A, die Ruhestromaufnahme der Elektronik ist 25mA. Warum 3 Lüfter? Fällt während eines längeren Urlaubes in südlichen Breiten ein Lüfter aus, so bleibt dennoch genug Reserve für eine ausreichende Kühlung.

Version 2: Die Temperaturabhängige-Drehzahl Reglung mit Funk-Komfortschalter

Prinzipiell handelt es sich um die gleiche Temperatur-Drehzahlregelung jedoch mit der Erweiterung einer drahtlosen Fernbedienung. Über die Fernbedienung kann die Regelung vollständig abgeschaltet werden, sollte das Lüftergeräusch in der Nacht stören.  Darüber hinaus besteht die Möglichkeit die Steuerung auf Automatikbetrieb zu schalten, bzw. auf maximale Drehzahl. Der sogenannte "max-Drehzahlbereich" hat sich bei Temperaturen um die 40 Grad und darüber bestens bewährt. (2015 war einer der heißesten Sommer, wir hatten auf Sizilien auch mal >45 Grad)

Erfahrungsberichte: Im Praxisbetrieb kam letztendlich heraus, Temperaturen um die 36 Grad stellten nunmehr kein Problem dar, die Lüfter liefen auf ca. 70-80 Prozent, eine Kühltemperatur von ca. 7 Grad bei einer Außentemperatur von 36 Grad war ohne Schwierigkeiten zu erreichen. Seit Frühjahr 2015 verrichtet Version 2 zur vollsten Zufriedenheit seinen Dienst. Bis etwa 43 Grad konnten wir dieses System zuverlässig testen, bei diesen Außentemperaturen und einer Lüfterleistung von etwa 95 Prozent waren durchwegs Temperaturen um 7-9 Grad im Kühlschrank noch zu erreichen. Steigt die Umgebungstemperatur merklich über 40 Grad, so sind der Absorberkühlung physikalische Grenzen gesetzt.

 

Montage Einbau und Abgleich: Die gesamte Elektronik ist in einem Metallgussgehäuse der Schutzart IP 68, also explosionsgeschützt, Staub- und Wasserdicht eingehaust. Der Vorteil dieser robusten Gehäuse liegt in einer hohen Brand- und Betriebssicherheit, Schutz gegen elektromagnetische Einwirkungen und einer hohen Korrosionsbeständigkeit. Der einmalige Abgleich der Elektronik erfolgt mit den beiden Potentiometer bei einer Temperatur von ca. 28 Grad.

Warum Tangential-Lüfter? Einerseits würden herkömmliche Lüfter bei einem Total-Ausfall den natürlichen Luftstrom blockieren. Erkennbar am Bild Lüftereinbau.  Andererseits ist das Luftvolumen bei diesen Lüftern besser und die Geräuschentwicklung geringer.  Derzeit werden Tangential-Lüfter mit Schrägmontage noch nicht im Campingzubehör angeboten.

Wirkungsweise: Über dem Wärmetauscher beträgt die Temperatur bei hohen Außentemperaturen oftmals über 50 Grad und auch mehr. Die Lüfter bewirken eine Reduktion der Temperatur von ca. 15 Grad über dem Wärmetauscher, abhängig von der Drehzahl. Infolgedessen ist ein Anstieg der Umgebungstemperatur auf rund 40 Grad gerade noch vertretbar bei einer Kühlleistung von 10 Grad. Neue Absorberkühlschränke mit Ventilatorkühlung erreichen maximal eine Temperaturdifferenz von ca. 25-30 Grad niedriger, gegenüber der Außentemperatur.

Peltier Element

Das Peltier-Element ist ein elektrothermischer Wandler, basierend auf dem Peltier-Effekt. Durch den Stromdurchfluss wird eine Temperaturdifferenz an den beiden Elementplatten oder bei Temperaturdifferenz ein Stromfluss (Seebeck-Effekt) erzeugt. Peltier-Elemente können zur Kühlung als auch, bei Stromrichtungsumkehr, zum Heizen verwendet werden.

Vorteile: Beträchtliche Vorteile eines Peltier-Elements sind die geringe Bauform, keine beweglichen Bauteile, ausgenommen der Ventilator zur Kühlung, keinerlei Gase und Flüssigkeiten, der Betrieb mit einer Photovoltaik Anlage ist möglich und darüber hinaus auch lageunabhängig.

Nachteile: Der niedrige Wirkungsgrad, welcher zu hoher Leistungsaufnahme bei vergleichsweise geringer Kühlleistung bzw. Temperaturdifferenz führt. Elemente über einer Größe von 60 mm x 60 mm sind kaum erhältlich. Die Kühlleistung beträgt maximal 15-18° unter der Umgebungstemperatur. Somit ist diese Art der Kühlung im Hochsommer bedingt brauchbar. Die Elemente können nur mit Gleichspannung gespeist werden. Ständiges Lüftergeräusch, da das Element gekühlt werden muss.


Kompressor Kühlung

Der Kompressor-Kühlschrank ist eine Kompressionskältemaschine die den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme beim Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig nach gasförmig ausnutzt.

Vorteile: gute Kühlleistung (bis zu -22°) großteils unabhängig von der Umgebungstemperatur, Konstante Kühltemperatur, präzise regelbar, geringer Stromverbrauch im Verhältnis zur Kühlleistung (hoher Wirkungsgrad), mit 12V DC, 24V DC, 110V AC und 230V AC betreibbar, die Kühlleistung ist nur bedingt unabhängig von der Lage der Kühlbox vorhanden.

Nachteile: hoher Preis, bauartbedingte Laufgeräusche des Kompressors, bewegliche Teile, nur mit elektrischer Energie betreibbar, infolge des Stromverbrauches nur bedingt mit einer Photovoltaik betreibbar. Der Kühlbetrieb bei schlechtem Wetter oder während der Nacht geht zu Lasten der Bordbatterie infolgedessen sind bei Dauerbetrieb hohe Batteriekapazitäten, bzw. ein Notstromaggregat oder eben Landstrom  notwendig. Kein Gasbetrieb möglich. Ständige Abhängigkeit von elektrischer Energie.


Die Alarmanlage

Alle handelsübliche Alarmanlagen haben eines gemeinsam, sie sollen unwillkommene Eindringlinge abhalten. Aber sie haben noch etwas gemeinsam, die gleichförmige, industrielle Fertigung infolgedessen auch deren Funktionsweise. Spitzfindige Langfinger machen sich die Untersuchung von Einbruchmeldeanlagen zum Hobby. Rasch ist das Funktionsprinzip durchschaut und genauso schnell auch die Manipulation der Anlagen. An Hand der meist sichtbar verbauten Sensoren lassen sich eindeutige Rückschlüsse auf das Modell der Alarmanlage ziehen.

Der Einbau einer EMA, bietet jedoch noch lange keinen ausreichenden Schutz. Um ein angestrebtes Schutzziel zu erreichen, muss eine Gefährdungsanalyse und Risikobeurteilung durchgeführt werden. Wer glaubt, die fortschrittlichste Alarmanlage mit kabellosen HF Funkmeldern sei sabotagesicher, der irrt. Die Öffnungsüberwachung (z. B. von Türen oder Acryl-Fenstern) sollte durch Magnetkontakte erfolgen, die gegen eine Manipulation durch Fremdmagnetfelder geschützt sind oder auf eine derartige Manipulation überwacht werden.

Die Überlegung: Ein Modell aus industrieller Fertigung kam für uns nicht in Frage, also  machte ich mir meine eigenen Gedanken…. Nachfolgende Merkmale mussten erfüllt werden: hohe Manipulations- und Sabotagesicherheit, Ausschluss von Fehlalarmen, telefonische Alarmübermittlung im Mobilfunknetz, einfache Bedienung, autarke Spannungsversorgung der Zentrale und der Sensoren, sowie der Melder, automatisches  an- und abmelden von einzelnen Sensoren bei geöffneten Fenstern/Dachluken, unabhängig vom KFZ-CAN-Bus, also keine Gleichschaltung mit KFZ Bus-Systemen, da diese alles andere als manipulationssicher sind. Darüber hinaus ein Lage-Bewegungs-Druck Sensor, welcher bei geringfügigen Bewegungen des Fahrzeuges alarmiert. Eine komfortable, einfache Anwendung selbstverständlich mit Fernbedienung rundet das gesamte Paket ab.

Weitere technische Details darf ich nicht preisgeben.

 

Mobiles Internet im Wohnmobil

Geradeswegs im Urlaub möchte man auf den gewohnten Kontakt ins WEB nicht verzichten. Sei es der aktuelle Wetterbericht am Urlaubsort, die Öffnungszeiten eines Museums, oder ein geeigneter Stellplatz, aber auch eine E-Mail, eine Skype-Verbindung können  auf Reisen oftmals sehr von Nutzen sein. Darüber hinaus laden wir gleich online, während unseres Urlaubs, so manchen interessanten Reisebericht auf unsere Homepage. Was sich simpel anhört hat aber leider auch seine Tücken.

 

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, portabel auf Reisen, ins Internet zu gelangen, einige davon habe ich hier erörtert und selbst getestet.

 

Satelliten-Internet

Einige Hersteller  bieten eine mehr oder weniger ausgereifte Technik an, ab rund € 3000.- ist man mit automatisch ausrichtenden 85 cm Parabolantennen dabei. Dazu noch den probaten Provider ausgesucht und es kann funktionieren. Mit nicht garantierten Geschwindigkeiten bis 10 Mbit/s im Download und rund 1,5 Mbit im Upload gibt es Flatrate-Angebote schon ab etwa €20.- pro Monat. Höhere Übertragungsraten bis zu 20 Mbit/2 Mbit Up-/Download bescheren Internetfreuden ab rund €50.- im Monat. Dreh-und Angelpunkt dieser Technik ist ein „Sende- und Empfangsfähiger LNB“ welcher die bidirektionale Verbindung zu einem geostationären Satelliten (Astra oder Eutelsat, etc.) aufrechterhält.

UMTS, 4G, LTE….

Von handelsüblichen USB-UMTS-Sticks bzw. im Laptop eingebauten 4G Modems halte ich wenig, wenngleich in gut versorgten urbanen Gebieten ein durchaus brauchbarer Betrieb möglich ist. Das Dilemma beginnt fast immer in dünn besiedelten Gebieten, hier ist die Standortdichte geringer und die Distanz zum Mobilfunkstandort dementsprechend größer. Auch der Vorteil, dass das Smartphone in bis zu drei Standorten gleichzeitig eingeloggt ist, kommt am Lande kaum zum Tragen. Darüber hinaus schirmen bestimmte Kunststoffe, Holz und Metalle, wie die KFZ-Karosserie, Aluminium aber auch Acrylfenster, bzw. metallbedampfte Thermofenster, das Signal auf 2100 MHz (2,1 GHz) beträchtlich ab. Die Ausbreitungsbedingungen in diesem Frequenzbereich erfolgen quasioptisch (auf Sichtverbindung) und  nach einigen Hundert Metern kann die Übertragungsbandbreite bereits abfallen. Die Feldstärke von Funksignalen nimmt zum Quadrat der Entfernung ab.

Sehr gut eignet sich ein sogenannter „Mobiler 3G/4G/UMTS-WLAN-Router“ welcher am Dach des Wohnmobils, wenn spritzwasserfest ausgeführt, oder an einem geschützten Ort möglichst hoch außerhalb, sehr gute Sende- und Empfangseigenschaften ermöglicht. Wir verwenden den TP-Link M5350 und sind vollends zufrieden. Ab etwa € 50.- ist man dabei und dieses Modell lässt sich sehr einfach konfigurieren. Es besitzt eine eigene Energieversorgung, kann an einem Ladeadapter mit 230V AC, aber auch an einem 12V-Board-Netz über einen geeigneten Adapter betrieben werden. Das eingebaute WLAN garantiert immer eine verschlüsselte Verbindung zum Laptop, insofern ist keine Kabelverbindung nach innen in das Wohnmobil notwendig.

Das ursprüngliche WLAN Equipment
Das ursprüngliche WLAN Equipment

Die gute, alte WLAN-Verbindung

Wer in der Lage ist einen Wireless Access Point, noch dazu einen „Freien“, zu erreichen, belastet weder das Mobilfunkkonto noch laufen unüberschaubare Roaming-Gebühren (in nicht EU-Ländern) an. Doch auch hier wird man mit herkömmlichen Home-WLAN Equipment langfristig nicht zufrieden sein. Was funktechnisch für UMTS als physikalisches Gesetz gilt, gilt auch für WLAN, der Frequenzbereich liegt im ISM Band auf 2,5 GHz. Um einem quasioptischen Sende-Empfangsprinzip gerecht zu werden empfehle ich eine USB-Außen-Einheit mit drei Meter langen USB 3.0 Kabel zum Laptop, die direkte Verbindung garantiert immer die höchstmögliche Bandbreite. Wer kabellos bzw. mit einem Tablett arbeitet bzw. Internet Fernsehen anstrebt, wird um einen Access Point, welcher als Repeater konfiguriert werden muss, nicht herum kommen. Der Nachteil dieser Bequemlichkeit ist rasch erklärt. Alle WLAN Repeater funktionieren nach dem gleichen Prinzip der Signalwiederaufbereitung, bzw. -Verstärkung. Dabei empfängt die Antenne des Repeaters das Signal, bereitet es neu auf und sendet es danach verstärkt wieder ab, demzufolge kann ein Repeater nicht gleichzeitig Senden und Empfangen, wodurch die Geschwindigkeit, respektive die Bandbreite, mathematisch halbiert wird.

 

Unser erster Prototyp: Wir verwendeten anfangs einen umgebauten WLAN-Stick mit einer 8 dB zirkular polarisierten Richt-Antenne der Firma Skycon. Mit 4 kleinen Neodym-Magneten wird dieses Equipment am Wagendach befestigt. Die Empfangsleistung im Vergleich zum eingebauten Laptop-WLAN indoor war ungleich besser. Preis des gesamten Equipments rund €25.-

Der Ordnung halber weiße ich darauf hin, dass auf alle Fälle darauf zu achten ist, dass die höchste, erlaubte, abgestrahlte Sendeleistung (EIRP das ist die „äquivalente isotrope Strahlungsleistung“) auf 2,4 GHz, des jeweiligen Landes nicht überschritten wird. In Europa beträgt dieser Wert 20 dBm oder 100mW.

 

Außeneinheit
Außeneinheit

WLAN Version 2

Version 2 ist aktuell eine omnidirektionale Rundstrahlantenne mit einer Länge von 1m. Am Sockel der Antenne ist ein wasserdichter Hohlraum vorhanden. In diesen wird der USB Stick mit einem möglichst kurzen Hochfrequenzkabel (ca.10cm) an die Antenne angeschlossen. Die Antenne wird im Fahrbetrieb um 90° geneigt, die Arretierung erfolgt durch eine handliche Rasterschraube.

Durch die exponierte Montage der Antenne am Wagendach und einige zusätzliche technische Raffinessen, welche ich hier nicht näher erläutere, können unter günstigen Bedingungen Reichweiten von einigen Kilometern überbrückt werden. Vom Sockel der Antenne wird ein 5m langes USB in das Wohnmobil verlegt. Ein Notebook kann nun direkt mit dem USB Stecker verbunden werde. Möchte man gleichzeitig mit mehreren Endgeräten wie Laptop, Tablet oder Smartphone ins WEB so wird der USB Stecker direkt an den „Alfa“ Accesspoint angeschlossen. Die Ausgangsleistung am AP ist regelbar und für die eingelogten Geräte wird ein Password vergeben. Der AP sollte natürlich mit einer Verschlüsselung wie WPA 2 PSK betrieben  werden.

Die Satellitenempfangsanlage Version 1

Eine der unbedeutendsten  Einbauten im Wohnmobil ist unsere  Satellitenempfangsanlage, trotzdem fehlt sie nicht. Fallweise kann es hilfreich sein, zu wissen  wie das Wetter die nächsten Tage wird. Sind wir länger unterwegs möchte man auch Nachrichten aus Österreich sehen und da wir auch in der kalten Jahreszeit reisen ist ein Fernsehabend eine willkommene Abwechslung.

So komfortabel wie sie sind, dennoch die Problematik von fest am Fahrzeug verbauten Empfangsanlagen am Wohnmobildach  ist landläufig bekannt. Gebäude, Bäume oder Schattenspender  auf Stell- oder Campingplätzen versperren häufig die unbedingt notwendige Sichtverbindung zum Satelliten.  Ein umstellen des Fahrzeuges ist oftmals nicht möglich und so kann der Fußball-Abend schnell zum Langeweile-Abend werden.

Ich überlegte folgende Kompromisslösung.  Eine Flachantenne montiert am Dach, jedoch jederzeit abnehmbar zur abgesetzten Montage auf einem Stativ. Die Ausrichtung der Antenne am Dach lässt sich über die Dachluke einfach vom Fahrzeuginneren aus mit meinem Satmessgerät WS 6818P bewerkstelligen. Ist ein Empfang mangels Sichtverbindung zum Satelliten nicht möglich wird die Antenne von der eigens angefertigten Aluminiumträgerplatte genommen und abgesetzt ausgerichtet, dazu reichen meist 10m Koaxialkabel aus. Die Abnahme der Antenne ist einfach, das lösen einer einzigen Schraube reicht. Die Aluminiumdrehplatte wurde von einem Maschinenbau-Schüler unseres Gymnasiums Werkschulheim Felbertal in Präzisionsarbeit hergestellt und ich verklebte diese mit Sikaflex Kleber am Dach. Die original Azimut- und Elevationseinstellung der Antenne wurde ebenfalls geringfügig abgeändert. Darüber hinaus wurde die Halterung noch mit einer Aluminiumleiste zusätzlich verstärkt. Die Antenne lässt sich nun zwischen 0°, das ist die Fahrstellung und 150°, für den Empfang von exotischen Satelliten, neigen und fixieren. Erste Messwerte am Astra 19,2° und am Hotbird 13° überraschten mich, wie gut der Gewinn ist. Die Antenne kann jederzeit mit einer 65cm Offset-Parabolantenne verglichen werden. Der Deklinationswinkel ist zwar einstellbar jedoch in Europa kaum von Bedeutung, sofern der Antennengewinn hoch genug ist. Eine Justage ist demnach nicht notwendig. Die Ausrichtung auf die gewünschten Satelliten geht mit einem selektiven, HD tauglichen Antennenmessgerät sehr rasch und dauert nicht länger als eine Minute. Der stabile Aufbau verursacht so gut wie keine Windgeräusche, auch nicht bei 150 Kmh. Wichtig ist, wird die Anlage nicht betrieben, so ist die F-Anschlussbuchse mit einem Blindstecker (ein sogenannter 75 Ohm-Stecker) abzusichern, statische Spannungen (Blitz) und Regen haben somit keine Möglichkeit in die Antenne zu kommen. Einziger Nachtteil dieses Bautyps ist die Empfindlichkeit gegenüber Hagel, eine Schutzhaube ist empfehlenswert.    

 

Unsere Satellitenempfangsanlage Version 2

Kommt Zeit kommt Rat, unsere Reisegewohnheiten änderten sich dahingehend, dass wir nun bei nahezu jeder Jahreszeit und jedem Wetter unterwegs sind. Der Komfort wich der Schmalspurlösung, eine elektrisch ausfahrbare Flachantenne mit Autopositionierung habe ich Frühjahr 2017 montiert. Unter der Vielzahl von Angeboten-billig-günstig-bis überteuert fällt die Auswahl nicht leicht. Wesentliche Kriterien, wie Gewicht, Aufbauhöhe, Windgeräusch, Hagelresistenz, Langlebigkeit, hohe Empfangsstärke (also Antennengewinn), rasche Ausrichtung, stabile Mechanik und der Preis, entschied ich mich für die Oyster Cytrac von Ten Haaft. Die Auslese war gut, Top Empfang auch am Rande der Ausleuchtzonen und eine beispiellose Mechanik, kein klappern auch nicht bei 150 km/h.