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Elektrik Basics

Aktualisiert: 3. Nov. 2023

Elektrik, Elektronik, Strom, Ampere, Volt, Wattstunden, MPPT-Regler, Ladebooster, AGM, LiFePo4, wir geben zu, dass es beim Thema Campervan Elektrik schnell unübersichtlich werden kann. Hinzu kommen noch unzählige unterschiedliche und zum Teil widersprüchliche Meinungen, die in Foren, Blogs und Youtube kursieren. Kein Wunder, dass das Thema Elektrik bei den Selbstausbauern die größte Herausforderung darstellt[1]. Tatsächlich ist es so, dass die Mehrheit der Selbstausbauer ihr elektrisches System falsch konfigurieren[2]. Und das führt entweder dazu, dass viele mehr Geld ausgeben als nötig wäre oder dass weniger Strom verfügbar ist als gebraucht wird.

Wir geben dir auf dieser Seite eine Übersicht über die wichtigsten Begriffe, welche der Campervan Elektrik zugrunde liegen. Dabei geht es uns um die wesentlichen Informationen und Beschreibungen, um dir einen allgemeinen Überblick über das Thema zu verschaffen – das hier wird keine Abhandlung über die Tiefen der Elektrotechnik;) Wir konzentrieren uns hauptsächlich auf die funktionalen Eigenschaften der elektrischen Komponenten, welche du benötigst, um dir ein autarkes elektrisches System für deinen Campervan zu planen:

Elektrik

Wenn wir von Elektrik sprechen, dann meinen wir die Dinge, die elektrischen Strom fließen lassen. Dabei ist der Begriff Elektrik keinesfalls fest definiert, sondern wird eher umgangssprachlich benutzt und jeder meint damit ein bisschen etwas anderes. Für den Camper Van Bereich meint der Begriff hauptsächlich die Bereitstellung von Strom, also alles, was den Strom letztendlich erzeugt und leitet. Das kann zum Beispiel die Lichtmaschine im Auto sein, oder die Solarmodule auf dem Dach, oder die Kabel, welche den Strom zu deinen Verbrauchern/Endgeräten führen.


Elektronik

Gerade haben wir schon den Begriff des Verbrauchers erwähnt. Verbraucher bzw. Endgeräte sind Elektronik-Geräte. Also solche Geräte, die den ankommenden Strom regulieren und kontrollieren. Das kann zum Beispiel ein Heizlüfter sein, der den ankommenden Strom in Wärmeenergie umwandelt, oder dein Smartphone, dein Fernseher oder dein Ventilator. Elektronik meint damit also immer ein Gerät, welches den ankommenden Strom umwandelt, so dass er für dich nutzbar wird. Weitere Beispiele sind ein Föhn, eine elektrische Kochplatte, eine Kaffeemaschine und ein Toaster.


Strom

Strom ist die Bewegung von elektrischer Ladung. Dafür sind zwei Dinge Grundvoraussetzung. 1. Es wird ein Stromkreis benötigt (aufgebaut aus elektrischen Leitern) und 2. eine Spannungsquelle, welche die elektrische Ladung in eine bestimmte Richtung versetzt.

Schauen wir uns das einmal für deinen Campervan an: Du willst Strom im Camper haben. Dafür benötigst du eine Bordbatterie, das ist deine Spannungsquelle. An die Batterie schließt du Kabel an und erzeugst dadurch einen Stromkreis (die Kabel sind deine elektrischen Leiter). Jetzt fehlt nur noch ein Verbraucher, sodass du den Strom auch praktisch nutzen kannst. Das kann zum Beispiel eine Lampe sein. Also, du verbindest deine Batterie mittels Stromkabel mit einer Lampe; und zwar ein Kabel, das den Strom zur Lampe transportiert und ein weiteres Kabel, welches den Strom zurück zur Batterie fließen lässt. Tada, ein funktionierender Stromkreis in welchem Strom fließen kann!


Landstrom

Der Begriff Landstrom kommt eigentlich aus der Schifffahrt und bezeichnet die Stromversorgung, wenn das Schiff am Hafen liegt. Ähnlich ist es beim Campervan. Solange du unterwegs bist oder frei stehst, hast du keinen Zugang zur bestehenden Energie-Infrastruktur. Nur wenn du am Campingplatz stehst oder dir aus deinem Haus ein Kabel zum Van legst, bist du mit der Energie-Infrastruktur verbunden und hast dann Landstrom.


Stromstärke (Einheit: Ampere)

Bestimmt hast du die Einheit Ampere im Campervan Bereich schon gelesen. Auf Batterie-Ladegeräten findest du Ampere zum Beispiel als Maß für die Stromstärke. Wenn auf deinem Ladegerät 15 Ampere steht, dann kannst du deine Batterie mit einer Stromstärke von 15 Ampere laden.

Die Stromstärke verrät dir wie viel Strom in einer bestimmten Zeit fließt. Es gilt, je höher die Amperezahl, desto mehr Strom fließt.


Spannung (Einheit: Volt)

Die Spannung ist wie schon beschrieben eine der Grundvoraussetzungen, dass Strom fließen kann. Die Spannung erzeugt sozusagen den „Druck,“ damit der Strom durch den Leiter zum Verbraucher fließt.

Die Einheit der Spannung ist Volt. Im Camper Bereich siehst du oft 12 Volt oder 24 Volt Systeme, die Gleichstrom erzeugen, wohingegen im Haus ein 230V Wechselstrom-System herrscht. Zu den Unterschieden kommen wir gleich.

Es gilt: Je höher die Spannung, also je höher die Voltzahl, desto stärker ist der „Druck“ mit dem der Strom durch den Stromkreis fließt. Hohe Voltzahlen sind potenziell gefährlich. Bei Arbeiten mit Strom gilt daher immer, dass man mit großer Sorgfalt und Vorsicht vorgeht:


Leistung (Einheit: Watt)

Bestimmt ist dir auch der Begriff Watt geläufig; er ist auf vielen Geräten abgebildet und beschreibt die Leistung eines Verbrauchers. Die Leistung gibt an wie viel Strom in einer gewissen Zeit umgesetzt bzw. verbraucht wird. Daher findest du diese Angaben auch vorwiegend auf deinen Verbrauchern (meist auf der Rückseite oder am Boden). Die Leistung sagt dir also wie viel Strom du bereitstellen musst, damit der Verbraucher funktioniert. Als Beispiel: Die Angabe auf einem Fernseher ist 100 Watt. Das Strom-Setup muss nun also 100 Watt liefern, damit der Fernseher funktioniert.


Gleichstrom und Wechselstrom

Noch zwei Begriffe, dann wird es etwas praktischer. Gleichstrom und Wechselstrom wird dir auch in deinem Campervan begegnen. Wenn du dir einen Stromkreis im Campervan aufbaust, dann ist das Grundgerüst zumeist ein Gleichstrom-System. Gleichstrom entsteht, wenn eine Spannungsquelle (zum Beispiel deine Bordbatterie) ihre Polarität nicht ändert. Das heißt der Strom einer Gleichspannungsquelle fließt immer in dieselbe Richtung. Mit Gleichstrom funktionieren die meisten Batterien, der Akku in deinem Smartphone und Solarzellen.

Bei Wechselstrom ändert sich die Polarität der Spannungsquelle periodisch. Das heißt für einen kurzen Moment fließt der Strom in die eine Richtung, und im nächsten Moment in die andere Richtung. Und das mehrmals pro Sekunde! Wechselstrom nutzen wir Zuhause. Aus deiner Steckdose kommt Wechselstrom und die meisten Verbraucher benötigen Wechselstrom. Wie du Wechselstrom in deinem Camper bekommst, erfährst du beim Thema Wechselrichter.


Batterie

Jetzt wird es praktischer. Wir kommen zu den elektrischen Komponenten, die du in deinem Campervan benötigst, um dir ein autarkes System aufzubauen.

Bei der Batterie gibt es verschiedene Batterietypen. Für das Vanlife haben sich vor allem AGM- und Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePo4) durchgesetzt. AGM-Batterien sind Blei-Säure-Batterien, während LiFePo4-Batterien aus Lithium und Eisenphosphat bestehen. Und hier schon der erste wichtige Hinweis: Viele Hersteller werben mit Lithium-Batterien, die keine Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePo4) sind. Vor allem in Powerstations sehen wir immer wieder Lithium-Batterien verbaut. Hier solltest du aufpassen: Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben eine deutlich höhere Lebensdauer als Lithium-Batterien. Es lohnt sich hier also genau hinzuschauen.

Ganz allgemein raten wir dir zu einer LiFePo4-Batterie. Zwar sind diese deutlich teurer, jedoch bieten sie weitaus mehr Vorteile als andere Batterietypen (und auf ihre Lebensdauer gerechnet, sind sie sogar günstiger als AGM-Batterien). In der Tabelle haben wir dir die wesentlichen Unterschiede beider Batteriearten gegenüber gestellt:

LiFePo4-Batterie

AGM-Batterie

Geringes Gewicht (ca. 10kg pro Kilowattstunde)

Hohes Gewicht (ca. 30kg pro Kilowattstunde)

Höhere nutzbare Kapazität. 80% (und mehr) Entladungstiefe bei gleichbleibender Lebensdauer.

50% Entladungstiefe, um die Lebensdauer nicht einzuschränken.

Höhere Lade- und Entladeströme möglich

Je höher der Entladestrom, desto geringer die Batteriekapazität (Peukert-Effekt)

Lange Lebensdauer (ca. 6500 Zyklen bei 50% Entladungstiefe, ca. 4000 Zyklen bei 80% Entladungstiefe)

Kurze Lebensdauer (ca. 500 Zyklen bei 50% Entladungstiefe)

Weniger Kälteresistent. Es gibt allerdings Batterien mit integrierter Heizung. Nur relevant für Wintercamper in sehr kalten Regionen.

Kälteresistent

Wir wissen, dass der Preis für Lithium Batterien deutlich höher ist und sich viele Vanlifer aus diesem Grund gegen eine Lithium Batterie entscheiden. Wenn man es allerdings genau nimmt und die Kosten mit der zur Verfügung stehenden Zyklenzahl vergleicht, dann sind Lithium Batterien etwa 3-5x günstiger pro Zyklus als eine AGM-Batterie.

Weitere Vorteile sind: Eine LiFePo4-Batterie hält ihre Spannung deutlich besser als AGM-Batterien. Bei AGM-Batterien sinkt die Spannung bei niedrigerer Kapazität, wodurch einige Verbraucher Probleme bekommen können; LiFePo4-Batterien hingegen halten ihre Spannung bis kurz vor Kapazitätsende. LiFePo4-Batterien werden durch ein Batteriemanagementsystem gesteuert, wodurch die Gefahr von Überspannung, Unterspannung und Tiefenentladung deutlich minimiert wird. Die Batterien sind wartungsfrei, entladen sich nur sehr langsam selbst und können lageunabhängig verbaut werden. Das heißt du kannst die Batterien auch auf die Seite legen. Zudem können Lithium-Batterien schneller geladen werden und höhere Entladeströme abgeben.


(Batterie-)Monitor

Mit einem Batteriemonitor kannst du – wer hätte es gedacht – deine Batterie überwachen. Es gibt eine große Auswahl an Überwachungsmonitoren. Auch solche, die weit mehr als deine Batterie überwachen können. Zum Beispiel kannst du auch deine Solarladeleistung, deine Wassertanks oder deinen Kühlschrank überwachen – immer natürlich vorausgesetzt du installierst die notwendigen Sensoren und Kabel.

Viele der LifePo4-Batterien kommen standardmäßig mit einer Bluetooth-Funktion. Diese ermöglicht dir, die wichtigsten Parameter zu überwachen. Diese sind die Ladeleistung und die Entladeleistung sowie der aktuelle Batteriestand. Hier kommt es ganz darauf an, was dir lieber ist. Manche haben gerne einen Monitor, anderen reicht die Überwachung über eine App.


Solarmodul

Mit einem Solarmodul kannst du Strom erzeugen. Dadurch bist du unabhängig und kannst – Sonnenschein vorausgesetzt – dir bequem von unterwegs die notwendige Energie erzeugen, um deine Geräte im Van nutzen zu können. Es gibt monokristalline und polykristalline Solarmodule. Der wesentliche Unterschied zwischen beiden Solarzellen ist das Herstellungsverfahren, welches bei monokristallinen Zellen deutlich aufwendiger ist. Dadurch sind monokristalline Solarmodule teurer, aber haben auch einen besseren Wirkungsgrad. Wir haben dir einen kurzen Vergleich zwischen beiden Arten zusammengestellt:

Monokristallin

Polykristallin

Preis

Teurer

Günstiger

Wirkungsgrad

18-22%

15-18%

Platzbedarf

Geringer

Größer

Farbe

Dunkelblau bis Schwarz

Blau bis Dunkelblau

Da ein Camperdach nur eine bestimmte Größe bietet, macht ein monokristallines Solarmodul auf jeden Fall Sinn, da dir so noch mehr Platz auf dem Dach bleibt als bei einem ploykristallinen. Sofern du platztechnisch aber kein Problem hast und nicht auch noch das letzte bisschen Leistung aus deinem Solarmodul herausholen möchtest, dann kann auch ein polykristallines Solarmodul das richtige sein.

Wenn du aber großen Wert auf Autarkie legst und dich maßgeblich über Solarenergie mit neuem Strom versorgen möchtest, dann empfehlen wir dir auf jeden Fall ein monokristallines Solarmodul.


Solar Laderegler (MPPT und PWM)

Ein Solar-Laderegler sorgt dafür, dass deine Batterie mit einer Ladekennlinie geladen wird. Diese sollte im besten Fall auf deinen Batterietyp abgestimmt sein. Ein Solar-Laderegler sorgt also dafür, dass deine Batterie optimal geladen wird, dazu gehört auch, dass der Solar-Laderegler die Spannung vom Solarmodul und der Batterie abgleicht sowie den Stromfluss startet und stoppt (wenn die Batterie voll ist).

MPPT- (Maximum Power Point Tracking) und PWM- (Pulsweitenmodulation) Solar-Laderegler sind die beiden bekanntesten Typen von Ladereglern. Kurz gesagt: Ein MPPT-Laderegler hat bis auf den Preis nur Vorteile gegenüber einem PWM-Laderegler.

Bei Solarmodulen liegt meist eine höhere Spannung als bei den Bordbatterien an. Ein PWM-Laderegler kappt diese höhere Spannung, ohne diese anderweitig zu nutzen. Anders beim MPPT-Laderegler. Dieser kann die gekappte Spannung umwandeln und dadurch den Strom erhöhen, mit welchem deine Batterie geladen wird. Dadurch stellst du sicher, dass deine Batterie immer mit voller Leistung aus den Solarmodulen geladen wird. Gerade im Vanlife macht das eigentlich immer Sinn.


Ladebooster

Der Ladebooster, auch Ladewandler genannt, ermöglicht dir die Verbindung deiner Starterbatterie mit deiner Bordbatterie. Dadurch kannst du während der Fahrt deine Bordbatterie über deine Starterbatterie bzw. deine Lichtmaschine laden. Ein Ladebooster ist somit ein Ladegerät. Ein Ladebooster ist sinnvoll, da du damit deine Bordbatterie mit der richtigen Ladekennlinie laden kannst. Das schont die Batterie und erlaubt eine bestmögliche Ladung deiner Batterie. Mit einem Ladebooster kannst du deine Bordbatterie nicht aus Versehen überladen, da der Ladebooster den Ladezustand erkennt und sich bei Bedarf abschaltet.


Trennrelais

Anstelle eines Ladeboosters kann auch ein Trennrelais eingebaut werden. Ein Trennrelais sorgt dafür, dass deine Starterbattterie mit deiner Bordbatterie verbunden wird. Jedoch kann ein Trennrelais weder mit optimaler Ladekurve laden noch deine Bordbatterie oder Starterbatterie überwachen. Im Vergleich zu einem Ladebooster ist ein Trennrelais weniger intelligent. Er stellt lediglich eine Verbindung zwischen beiden Batterien her. Dadurch sind die Ladezeiten meist länger und deine Bordbatterie kann im schlimmsten Fall einen Schaden nehmen.


Ladegerät (Landstromanschluss)

Deine Bordbatterie kannst du nicht nur über einen Ladebooster und eine Solaranlage laden, sondern ebenfalls über ein Batterieladegerät, welches du an den Landstrom anschließt. So kannst du Zuhause oder auf dem Campingplatz schnell und einfach, deine Bordbatterie wieder vollladen. Hierfür benötigst du ein Batterieladegerät, welches du entweder flexibel oder fest verbaut an deine Bordbatterie anschließen kannst. Wichtig hierbei zu beachten ist, dass dein Batterieladegerät auf deinen Batterietyp (z.B. LiFePo4) ausgerichtet ist.


Wechselrichter

Der Wechselrichter ist das Gerät, welches du benötigst, wenn du in deinem Campervan Verbraucher mittels einem klassischen 230V-Stecker anschließen möchtest. Das kann zum Beispiel dein Laptop, ein Mixer, ein Heizlüfter oder ein Föhn sein. Der Wechselrichter, auch Inverter genannt, sorgt dafür, dass aus deinem 12 Volt Strom im Camper 230 Volt Strom wird. Aus dem Gleichstrom wird damit Wechselstrom und du kannst handelsübliche Haushaltsgeräte und ähnliches in deinem Camper verwenden.

Beim Wechselrichter kommt es stark darauf an, welche Geräte du anschließen willst. Je nach Gerät muss dein Wechselrichter eine bestimmte Leistung erzeugen. Daher ist es sehr wichtig, dass du dir im Vorfeld Gedanken darüber machst, welche Verbraucher du in deinem Van benutzen möchtest. Am besten funktioniert das mit unserem Elektrik-Planer.


Kabel und Verbinder

Beim Thema Kabel und Verbinder ist es wichtig, die richtigen Komponenten zu verwenden. Durch die Kabel und Verbinder fließen mitunter hohe Ströme, außerdem sind die Kabel Erschütterungen und Reibungen ausgesetzt. Daher wollen wir dir hier die wichtigsten Punkte diesbezüglich aufzeigen.

Zuallererst: Für den Aufbau deines Gleichstrom-Bordsystems werden sogenannte Fahrzeugkabel benutzt. Dabei solltest du auf den Zusatz „FLRY / FLY“ achten, welcher den Kabeltyp beschreibt. Dabei handelt es sich um Kabel aus Kupferlitzenleiter mit dünner Isolierung, welche das Gewicht und Volumen des Kabels beeinflussen. Diese Kabel bestehen aus mehreren dünnen Litzen, sprich das Kabel besteht nicht aus einem dicken Kupferdraht, sondern aus vielen dünnen Kupferlitzen. Darauf solltest du unbedingt achten, da diese Kabel im Fahrzeugbereich deutlich sicherer sind.

Zudem macht es Sinn, deine Kabel immer in Wellrohren oder anderen PVC-Rohren zu verlegen, damit sie bestmöglich geschützt sind und nicht an scharfen Kanten reiben. Außerdem haben diese Rohre den Vorteil, dass du nachträglich weitere Kabel verlegen kannst (vorausgesetzt du hast einen passenden Querschnitt beim Wellrohr gewählt).

Ebenfalls wichtig ist, dass du für deine Kabel immer den passenden Kabelquerschnitt nimmst. Dieser ist davon abhängig wie lang dein Kabel ist und wie viel Strom durch dieses Kabel fließt. Solltest du hier zu geringe Querschnitte wählen, so droht ein Kabelbrand!

Weiterhin gilt bei Kabeln, dass diese so kurz wie möglich sein sollten. Je länger die Strecke, desto größer die Gefahr, dass dem Kabel an einer Stelle etwas passieren kann. Außerdem hast du einen größeren Stromverlust, je länger das Kabel ist. Gegen diesen kannst du nichts machen, da ein Teil deines Stroms in Wärmeenergie umgewandelt wird und auf dem Weg zur Batterie verpufft. Daher gilt auch, dass du Kabel in deinem Van nicht aufrollen sollst. Also ein zu langes Kabel nicht einfach zusammenwickeln, sondern das Kabel auf die passende Länge kürzen.

Bei den Verbindern, also Rohrkabelschuhe und Aderendhülsen, solltest du immer darauf achten, dass diese korrekt vercrimpt (verpresst) sind. Sollten diese zu locker sitzen, so besteht die Gefahr, dass sich das Kabel aus dem Verbinder löst.


Sicherungen

Sicherungen sind unverzichtbar in deinem elektrischen System. Sie sorgen im Fehlerfall dafür, dass kein Strom mehr fließt. Damit Sicherungen optimal auslösen und funktionieren, ist es wichtig, dass du deine Sicherungen in der richtigen Größe und an der richtigen Stelle einbaust. Leider sehen wir immer wieder, dass Sicherungen zu weit von der Stromquelle entfernt eingebaut werden.

Für Sicherungen gilt, dass diese möglichst nah an die Stromquelle angeschlossen werden. In deinem Van ist deine Bordbatterie die Stromquelle, die Sicherung wird also möglichst nah zum Pluspol deiner Bordbatterie verbaut. Sollte sich dein Pluskabel an einer Stelle verzweigen (z.B. durch einen Verteilerkasten), dann müssen auch hier Sicherungen eingebaut werden. Prinzipiell kannst du dir merken, dass jedes Pluskabel mit einer Sicherung versehen werden sollte.

Es gibt verschiedene Arten von Sicherungen. Für deinen Camper kommen Flachsicherungen für Ströme bis ca. 20A und Streifensicherungen für Ströme bis zu 300A in Frage. Streifensicherungen gibt es als MIDI Sicherungen für mittlere Ströme (meist bei Ladeboostern und Ladereglern) sowie MEGA Sicherungen für sehr hohe Ströme.

Eine Sicherung wird immer auf das jeweilige Kabel und den maximalen Strom der durch das Kabel fließt angepasst. Als Faustregel gilt, dass die Sicherung ca. 20% über dem maximalen Strom liegen sollte, der durch das Kabel fließt.

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[1] Sunshine Rebel GmbH, Umfrage 2021, n=220

[2] Climbingvan Ltd, Umfrage 2021-2022, n=332

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