Wann lohnt sich der Einsatz der Lichtmaschine zum Aufladen der Zusatzbatterie?

Ökonomische Vorrausetzungen

Das hängt sowohl von den Kosten als auch von den technischen Bedingungen ab. Ganz wichtig ist jedoch das durchschnittliche Fahrverhalten. Angenommen eine typische 40 A - Lichtmaschine schafft im Schnitt 6 Ampere Ladestrom (bei Dunkelheit weniger) und man hat eine durchschnittliche tägliche Fahrzeit von 1 Stunde, hat man mit 6 Ah ungefähr soviel Strom produziert, wie man im Sommer mit einer 30 Wp Fotovoltaikanlage und im Winter mit einer 150 Wp Photovoltaikanlage erzeugen kann. Mit 6 Ah kann man z. B. 5 Stunden eine 7 Watt Energiesparbirne betreiben und einen CD Player nochmal ca 3 Stunden. Man muß nun aber nicht jeden Tag 1 Stunde durch die Weltgeschichte reisen, denn da die erzeugte Energie in einer (z. B. 110 Ah)Batterie gespeichert wird, kann man auch alle 14 Tage mal 14 Stunden fahren.

Vergleich der Kosten: Lichtmaschinenumrüstung/Solarstromanlage

Nun muß man herausfinden, wann sich der Anschluß der Lichtmaschine ökonomisch rechnet. Das ist genau dann der Fall, wenn bei obiger Fahrleistung die Umrüstung plus der während der Fahrzei erhöhte Spritverbrauch(ca 5%) genausoviel kostet wie ein 30 Wp Solarmodul und Laderegler im Sommer oder wie ein 150 Wp Solarmodul und Laderegler im Winter. Dieses sind nun sehr unterschiedliche Werte. Nehmen wir also nun eine jährliche Durchschnittsleistung einer 50 Wp Solarstrom Anlage an, die dem einer Lichtmaschinenleistung bei täglicher 1 Stunden Fahrt entspricht. Die Kosten einer Lichtmaschinenumrüstung incl. des Spritmehrverbrauchs über die Abschreibungszeit von 20 Jahren sollten also dann die Kosten 350 € sür eine solche 50 Wp-Anlage nicht überschreiten. Zu bedenken ist jedoch auch der höhere Spritverbrauch durch den höheren Windwiderstand durch die auf dem Dach aufgebrachten Module

Fährt man hingegen nur halb so häufig hin und her, erzeugt man also nur 3 Ah pro Tag, dürfen die Kosten eines Lichtmaschinenanschlußes auch nur halb so groß sein, damit es sich lohnt, weil, ja schließlich auch die PV-Anlage nur halb so groß und damit halb so teuer sein muß, da sie ja auch nur 3 Ah Vergleichsleistung bringen muß. Fährt man hingegen nur 2 Stunden pro Woche herum, sollte der Anschluß der Lichtmaschine incl. Spritmehrkosten nicht mehr als 80 € betragen. So billig wird man es aber wohl nicht hinbekommen. Diese Rechnung basiert darauf, daß der Abschreibungszeitraum 20 Jahre beträgt. üblicherweise werden PV-Anlagen im Freizeit- oder Wohnbereich auf Autos oder LKWs nicht so lange benutzt. Auch werden die Spannungswandler(s.u.) in der Regel keine 20 Jahre halten. Wenn eine Rechnung einen ökonomischen Anhaltspunkt liefern soll, müssen die individuellen Bedingungen der Anschaffung berücksichtigt werden.

Technische Vorraussetzungen des Lichtmaschinenanschlusses

Die obige Rechnung ist eine stark schematisierte Beispielrechnung, manche Lichtmaschinen sind leistungsstärker und es sollte daher zuvor der mittlere Ladestrom in den Betriebsunterlagen nachgeschaut oder wenn nicht vorhanden, gemessen werden. Man benutzt dazu eine halbleere Batterie mit ca. 12,3 Volt bei 20 °C oder 12,5 V bei 5 °C. An dem Minuspol der Batterie befindet sich eine aus Kupfer geflochtene Leitung hin zur Karrosserie. In der Betriebsanleitung des Fahrzeugs steht der Querschnitt dieses Kupfergeflechts in mm. Nun steckt man in einem Abstand von ca. 20 cm die beiden Anschlüsse eines Multimeters in das Kupfergeflecht und mißt die Spannung im 20 milliVolt Bereich. 3-5 Sekunden nach dem Anlassen wird sich die gemessene Spannung auf einen typischen Wert einstellen, der relativ langsam abfällt. Der Strom ergibt sich nun zu

_{(Ladestrom in Ampere) =}
5,9 x(Spannung in mV)x (Querschnitt in mm²)
(Länge in cm)
Jetzt ist nur noch zu klären, wie aufwendig der Lichtmaschinenanschluß ist. Dazu macht man wieder eine Messung. Man startet den Motor und mißt den Strom solange, bis er gegenüber dem obigen Wert auf ungefähr 10% gesunken ist, dann mißt man bei laufendem Motor die Ladeendspannung. Das ist die Spannung zwischen den Batteriepolen. Es gibt dabei folgende Fälle:

1.) Lichtmaschine liefert 12 Volt, Bordnetzspannung ist 12 Volt oder 24 Volt Ladeendspannung beträgt mindestens 14,4 Volt

In diesem Fall kann man eine Trenndiode zwischen Lichtmaschine und Batterie schalten. Die Trenndiode verhindert, daß die am "Zusatz"system angeschalteten Verbraucher neben der Zusatzbatterie auch noch die Starterbatterie leerzieht. Allerdings vermindert die Trenndiode die Ladeendspannung um 0,6 Volt, diese beträgt damit nur noch 13,8 Volt. Blei Säure Batterien sollten daher manchmal an externe Ladegeräte angeschlossen werden um sie ab und zu zwecks Vorbeugung vor Sulfatierung in die Gas Phase aufzuladen. Für GelBatterien sind die Werte ideal. ist die vollkommen ausreichend.
siehe auch Technische Einzelheiten für den Anschluß von Trenndioden

2.) Lichtmaschine liefet 12 Volt, Bordnetzspannung ist 24 oder 12 Volt Ladeendspannung der Lichtmaschine ist kleiner als 14,4 Volt.

Hier muß zusätzlich zum Einbau einer Trenndiode der Regler der Lichtmaschine durch einen solchen ersetzt werden, der eine um 0,6 Volt höhere Ladeendspannung hat. Diese gibt es schon zum Teil als Standard. Zu beachten ist hier natürlich der höhere Montageaufwand.

Als Alternative zu diesem Reglerersatz kommen Ladestromverteiler in Frage. Die sind aber recht teuer. Als weitere Alternative kommt auch hier der Ladeauswahlschalter in Betracht, der manuell betätigt wird, um eine Ladung zumindest der Starterbatterie bis hur Ladeendspannung zu gewährleisten.
Eventuell schafft auch der Einsatz einer Kompensationsdiode Abhilfe.

3.) Lichtmaschine liefert 24 Volt, Bordnetz hat 12 oder 24 Volt. Das "Zusatz"system hat eine Systemspannung von 24 Volt.

Dann gelten die obigen Fälle entsprechend. Die Spannungswerte sind zu verdoppeln. Die Ladeendspannung braucht jedoch nur 28,2 Volt betragen, um eine Trenndiode einbauen zu können.

4.)Lichtmaschine liefert 24 Volt, Bordnetz hat 24 Volt. Zusatzsystem hat eine Systemspannung von 12 Volt.

Hier gibt es drei Möglichkeiten.
Erstens, man kann einen Spannungswandler von 24 auf 12 Volt kombiniert mit einer Ladekontrolleinheit, erhältlich als Limakit-B zwischen dem 24 Volt Starterbatteriepol und dem 12 Volt Zusatzbatteriepol einsetzen. Wirkungsweise
Zweitens: Eine Alternative zu diesem noch nicht sehr erprobten Gerät ist der Batterielader 818-2412L von mobitronic.
Drittens:Die preisgünstigste Alternative - allerdings mit niedrigerer Ladeendspannung von 13,3 V ist das Limakit-C mit einem Spannungswandler, einer Leistungsdiode, einem Shuntwiderstand, einem Ansteuerrelais und einem Schalter.

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