Ein Bordnetz ist keine Hausinstallation mit kleinerer Spannung. Es arbeitet mit Gleichstrom, mit begrenztem Speicher und mit Strömen, die bei gleicher Leistung zwanzigmal so hoch sind. Daraus folgen die vier Größen, die jeder Planung zugrunde liegen: Systemspannung, Verbrauchsbilanz, Spannungsfall und Masseführung.
Warum an Bord andere Regeln gelten
Leistung ist Spannung mal Strom. Ein 1000-Watt-Verbraucher zieht am 230-Volt-Netz gut 4 Ampere, am 12-Volt-Bordnetz über 80. Derselbe Verbraucher braucht damit ein Vielfaches an Querschnitt, eine ganz andere Absicherung und Verbindungsstellen, die diesen Strom dauerhaft aushalten.
Dazu kommt der zweite Unterschied: Der Speicher ist endlich. Im Haus kommt der Strom aus dem Netz und die Frage lautet nur, ob die Leitung ihn trägt. An Bord lautet sie zusätzlich, ob genug davon da ist — und wie lange.
| Hausinstallation | Bordnetz | |
|---|---|---|
| Spannung | 230 V Wechselstrom | 12 oder 24 V Gleichstrom |
| Strom bei 1000 W | rund 4 A | 83 A bei 12 V, 42 A bei 24 V |
| Quelle | Netz, praktisch unbegrenzt | Batterie, begrenzte Kapazität |
| Maßgebend für den Querschnitt | Erwärmung | meist der Spannungsfall |
| Rückleitung | Neutralleiter im selben Kabel | eigene Minusleitung, gleicher Querschnitt |
Die letzte Zeile ist der Punkt, an dem die meisten Selbstbauten scheitern: Die Rückleitung ist keine Nebensache, sondern die Hälfte der Strecke.
Die Systemspannung
12 Volt ist der Standard bei kleineren Anlagen, weil Geräte, Ersatzteile und Zubehör überall verfügbar sind. 24 Volt halbiert bei gleicher Leistung den Strom — und damit den nötigen Querschnitt und den Spannungsfall. Ab einer gewissen Anlagengröße ist das kein Komfort mehr, sondern der Unterschied zwischen machbar und unbezahlbar.
Die Entscheidung fällt früh und ist teuer zu korrigieren, weil sie jedes Gerät betrifft. Sie hängt an drei Dingen: der Größe der Verbraucher, den Leitungslängen und dem, was der Motor beziehungsweise das vorhandene Bordnetz vorgibt.
12 V oder 24 V an Bord
Was für welche Spannung spricht, wo die Grenze verläuft und wie sich beide Ebenen in einer Anlage kombinieren lassen.
Ausführlich lesenDie Verbraucherbilanz
Sie ist die Eingangsgröße für alles Weitere: Batteriegröße, Ladeleistung, am Ende auch die Querschnitte. Aufgestellt wird sie je Verbraucher aus Stromaufnahme mal täglicher Laufzeit — das Ergebnis sind Amperestunden pro Tag.
Zwei Feinheiten entscheiden über die Brauchbarkeit. Erstens die Trennung nach Betriebszustand: In Fahrt lädt die Lichtmaschine mit, in der Liegezeit zählt nur, was in der Batterie-Bank steckt. Zweitens die Ehrlichkeit bei den Laufzeiten — ein Kühlschrank läuft nicht durchgehend, aber im Sommer deutlich länger als im Datenblatt.
Verbraucherbilanz erstellen
Wie eine belastbare Tagesbilanz entsteht, welche Verbraucher regelmäßig unterschätzt werden und welcher Zuschlag sinnvoll ist.
Ausführlich lesenDer Spannungsfall
Jede Leitung hat Widerstand, und jeder Strom erzeugt daran einen Spannungsfall. An Bord ist er die eigentlich bestimmende Größe für den Querschnitt — nicht die Erwärmung. Bei 12 Volt sind drei Prozent gerade einmal 0,36 Volt, und das ist für empfindliche Verbraucher bereits die Obergrenze.
HinweisGerechnet wird immer mit der einfachen Länge mal zwei — Hin- und Rückleitung. Wer nur die Strecke bis zum Verbraucher ansetzt, halbiert das Ergebnis und wählt den Querschnitt zu klein.
Daraus folgt eine Planungsregel, die viel Geld spart: Große Verbraucher gehören nah an die Batterie, nicht ans andere Ende. Jeder Meter, den eine 100-Ampere-Leitung kürzer wird, spart Querschnitt — und Kupfer ist der teuerste Teil der Verkabelung.
Spannungsfall berechnen und vermeiden
Die Formel, die Grenzwerte für drei und zehn Prozent und die Entwurfsentscheidungen, die den Querschnitt kleiner machen als jede Rechnung.
Ausführlich lesenDie Masse
Die Minusseite ist die Hälfte jedes Stromkreises und bekommt trotzdem selten die Hälfte der Aufmerksamkeit. Wird sie als Kette geführt — von Verbraucher zu Verbraucher —, läuft der Strom aller nachfolgenden Geräte durch die erste Verbindung. Was dort abfällt, fehlt allen dahinter, und ein Fehler an einer Stelle wirkt sich auf alle aus.
Die saubere Form ist der Sternpunkt: eine zentrale Sammelschiene, von der jeder Verbraucher seine eigene Rückleitung bekommt. Das kostet etwas mehr Kabel und löst dafür eine ganze Klasse späterer Fehler — von schwankenden Anzeigen bis zu Störungen in der Elektronik.
Masse führen: Sternpunkt statt Kette
Warum die Rückleitung eigene Aufmerksamkeit verdient, wie ein Sternpunkt aufgebaut wird und welche Fehler die Kettenmasse erzeugt.
Ausführlich lesenDie Begriffe, die immer wiederkehren
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Amperestunde (Ah) | Ladungsmenge: 5 A über 4 Stunden sind 20 Ah |
| Wattstunde (Wh) | Energiemenge: Ah mal Spannung — vergleichbar über Spannungsebenen hinweg |
| Entladetiefe | wie viel der Kapazität genutzt werden darf — bei Blei rund die Hälfte, bei Lithium deutlich mehr |
| Ladezustand | verbleibende Ladung in Prozent — zuverlässig nur mit Amperestundenzählung |
| Ruhestrom | Verbrauch bei scheinbar ausgeschalteter Anlage — summiert sich über Wochen |
| Shunt | präziser Widerstand in der Minusleitung, über den der Strom gemessen wird |
| Sternpunkt | zentraler Sammelpunkt, von dem jede Rückleitung einzeln ausgeht |
| Spannungsfall | Verlust über Leitung und Verbindungsstellen, abhängig vom Strom |
Amperestunden lassen sich nur innerhalb einer Spannungsebene vergleichen. Wer 12- und 24-Volt-Anlagen gegenüberstellt, rechnet in Wattstunden.
Wo es weitergeht
Dieser Bereich liefert die Größen, mit denen die anderen Fachbereiche arbeiten.
- Batterien im Bordnetz — aus der Verbrauchsbilanz wird die Batterie-Bank
- Energie an Bord erzeugen — aus der Batterie-Bank folgt die Ladeleistung
- Strom verteilen und absichern — aus Strom und Länge folgen Querschnitt und Sicherung
- Bordnetz überwachen — wie aus der Rechnung ein gemessener Wert wird
- Bordnetz-Refit — wie das alles im Bestand umgesetzt wird
Typische Fehler
- Nur die einfache Länge gerechnet. Der Spannungsfall entsteht über Hin- und Rückleitung.
- Querschnitt nach Erwärmung gewählt. An Bord ist meist der Spannungsfall die engere Grenze.
- Masse als Kette geführt. Ein Fehler am Anfang trifft alle dahinter.
- Ah über Spannungsebenen verglichen. Vergleichbar sind Wattstunden.
- Entladetiefe ignoriert. Nutzbare Kapazität ist nicht Nennkapazität.
- Ruhestrom vergessen. Er ist über Wochen die größte Einzelposition.
Was diese Größen nicht ersetzen
Eine Rechnung ist eine Planungsgrundlage, keine Abnahme. Ob die Anlage die berechneten Werte tatsächlich einhält, zeigt erst die Messung unter Last — und die deckt regelmäßig Übergangswiderstände auf, die in keiner Formel vorkommen.
Ebenso wenig ersetzen sie die Regeln der Wechselstromseite. Sobald 230 Volt im Spiel sind, gelten eigene Anforderungen an Schutzleiter, Fehlerstromschutz und Trennung, die sich aus keiner Gleichstromrechnung ableiten lassen.
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