Wozu ein 220 Volt Konverter?
Standardyachten haben an Board 2 Stromnetze: Das gesamte yachteigene Equipment wird aus den Yachtbatterien mit 12 Volt Gleichstrom versorgt, also z.B. Licht, Kühlschrank und die ganzen bootsinternen Technik. Die 220 Volt Steckdosen werden über Landstrom versorgt. Das reicht für die meisten Yachten schon aus, da diese die meisten Nächste in Marinas verbringen.
Auch die USB Steckdosen, die heutzutage üblicherweise in Yachten eingebauten sind, werden mit 5 Volt Gleichstrom direkt aus den Batterien versorgt. Hierfür wird kein Konverter benötigt. Die 12 Volt werden direkt in den USB Dosen in 5 Volt umgewandelt. Da heutzutage immer mehr Geräte, wie Tablets oder Handys per USB geladen werden, sind USB Dosen eigentlich die wichtigsten Steckdosen einer Yacht.
Auch wenn man mit USB weit kommt, gibt es allerdings auch einige wenige Geräte, die 220 Volt Wechselstrom benötigen. Wer wie wir den überwiegenden Teil seiner Zeit vor Anker verbringen möchte und dabei nicht auf 220 Volt verzichten kann, muss die 12 Volt Gleichstrom aus den Batterien in 220 Volt Wechselstrom umwandeln. Hierfür dienen Konverter.
Konverter sind insgesamt eine relativ kostspielige Angelegenheit. Wir haben uns daher für eine relativ simple Lösung entschieden. Diese ist aber kein mobil tragbares “Kästchen”, sondern der Konverter ist vollkommen in die Yacht integriert, erfüllt seinen Zweck und war trotzdem nicht allzu teuer.
Vorgeschichte: Warum USB-C für Notebooks nicht direkt aus dem Bordnetz funktioniert
Wenn ich all unsere Geräte durchgehe, kommt man mit USB so unglaublich weit, dass man sich tatsächlich fragen muss, ob 220 Volt überhaupt noch notwendig sind. Allerdings dient uns Bunny Bee unter der Woche als normaler Arbeitsplatz. Daher ist für uns existentiell wichtig, dass wir funktionierende Notebooks haben. Ohne Notebook, den dazu notwendigen Strom und Internet würde unser Konzept, die Langfahrt überhaupt zu finanzieren, gar nicht funktionieren.
So wie fast all unsere anderen Verbraucher, kommen auch unsere Notebooks mit USB als Stromversorgung aus. Wir verwenden die aktuelle Generation der Apple MacBooks Pro, die ihren Strom direkt aus USB-C Dosen beziehen. Wir waren begeistert! 12 Volt Gleichstrom auf 220 Volt Wechselstrom zu transferieren, nur um anschließend diesen Strom wieder in 5 Volt Gleichstrom zurück zu transferieren, bedeutet enorme Verluste. Was konnte uns also besseres passieren, als den direkten Weg von 12 auf 5 Volt zu wählen.
Dann die Ernüchterung: Eine entsprechende USB-C Einbausteckdose wird leider nicht angeboten. Das ist schlichtweg eine Marktlücke. Es gibt zwar vereinzelt solche Einbaudosen, diese liefern aber nur einen Bruchteil der benötigten Leistung. Die MacBooks sind zwar in Summe sehr sparsam, können aber trotzdem bis zu ca. 100 Watt fordern.
Unser erster Versuch war ein Adapter von USB-A auf USB-C. Damit konnten wir letztendlich die Notebooks direkt an die bereits verbauten USB-A Dosen anschließen. Die MacBooks werden dadurch auch tatsächlich geladen – allerdings über Nascht nur zu 10 bis 15%.
Schließlich fanden wir das BatPower UL 120W 90W PD USB-C Auto-Ladegerät. Dies lässt sich an den Zigarettenanzünder anschließen und verspricht, die gewünschte Leistung zu bringen. Das funktioniert grundsätzlich sogar. Allerdings muss man sehen, dass hier zwei Metalle innerhalb des Zigarettenanzünders nur einigermaßen aneinander gehalten werden und das ist mir bei der großen Strommenge als Dauerlösung zu heikel. Man kann auch entsprechende Geräusche hören, die ich für bedenklich halte. Ich halte auch ingesamt irgendwelche ineinander gesteckten Adapter als Dauerlösung für fraglich und bevorzuge fest verbaute Steckdosen.
Vielleicht werde ich eines Tages das Teil auseinanderbauen und fest mit dem 12 Volt Netz verlöten und einbauen. Für den Moment haben wir diese Überlegungen aber enttäuscht aufgegeben und sind daher auf die Konverterlösung ausgewichen. Auch wenn diese Verluste bedeutet, hat sie schließlich den Vorteil, dass das ganze schlichtweg funktioniert.
Falls ein USB-Dosenhersteller diesen Artikel liest, wäre ich sehr dankbar, wenn er die Lücke schließt und eine entsprechend starke USB-C Einbausteckdose vermarktet.
Die perfekte Profilösung: Leider sehr teuer
Die perfekte Lösung, die uns von der Werft vorgeschlagen wurde, klingt traumhaft: Es wird ein Konverter verbaut, der nicht nur sehr viel Leistung liefert (ich glaube bis zu 3.000 Watt, also fast analog zum Heimnetz), sondern alles vollautomatisch macht, ohne dass manuell umgeschaltet werden muss.
Bedeutet: Schließt man Landstrom an, wird dieser automatisch verwendet. Ist kein Landstrom vorhanden, werden sämtliche Steckdosen an Board automatisch aus den Batterien versorgt. Und liegt Landstrom an und dieser leistet nicht die gewünschte Leistung, was tatsächlich in manchen Marinas vorkommt, so schießt der Konverter aus den Batterien zusätzlich Leistung dazu.
Klingt gut, hat aber zwei Nachteile: Zum einen wurde uns das Ganze für über 2.000,- Euro angeboten, was zumindest für unsere Finanzen leider nicht in Betracht kommt. Zum anderen halte ich es für bedenklich, wenn man gar nicht mehr nachdenken muss, weil einem das Netz ohne nachzufragen alles liefert, was man will. Denn würde man tatsächlich auf die Idee kommen, 3.000 Watt aus den Batterien zu saugen, würde das bei 12 Volt 250 Ampere bedeuten. Die Batterien würde heiß werden und selbst wenn die Batterien das mitmachen, wären sie innerhalb kürzester Zeit leer. Mir ist daher lieber, mir dessen, was ich tue bewusst zu sein und den Konverter bewusst einzuschalten und zu verwenden.
Bilanz ziehen: Was muss der Konverter leisten und was ist zu beachten?
Zunächst ist entscheiden, dass der Konverter eine saubere Sinuskurve liefert, was nicht selbstverständlich ist. Günstige Konverter schalten direkt zwischen Plus und Minus hin und her, was einer eckigen Kurve entspricht. Dies ist aber nicht das Bild von normalem Wechselstrom. Bei diesem entspricht das Bild einer Sinuskurve und das können nur die etwas höherwertigen Geräte liefern. Ohne Sinuskurve kann es sein, dass das ganze vor allem mit Hightech-Geräten, wie z.B. Notebooks nicht funktioniert oder dass diese schlimmstenfalls sogar kaputt gehen.
Anschließend stellt sich die Frage, wie viel Leistung der Konverter bringen muss – und das ist für den Preis entscheidend! Während ein Victron Phoenix 12/375 Wechselrichter mit 375 Watt ca. 125 Euro kostet, kostet er mit 1.200 Watt bereite ca. 415,- Euro. Dreifache Leistung bedeutet also auch den dreifachen Preis.
Fairerweise muss man dazusagen, dass Geräte, die mehr Leistung liefern auch einen höheren Wirkungsgrad haben. Des weiteren haben viele Verbraucher einen kurzen, sehr hohen Anlaufstrom, sie vordern also kurzzeitig mehr Leistung, als langfristig benötigt wird. Das wird allerdings von den Konvertern bereits berücksichtigt und sie kommen mit kurzen Spannungsspitzen klar. Wer es sich leisten kann, sollte ruhig ein höhenwertiges Modell wählen, muss sich aber darüber klar sein, dass das Geld kostet.
In unserem Fall ist es so, dass wie bereits erwähnt 90% aller Geräte eh über USB betrieben werden. Der Rest sind – abgesehen von den Notebooks – ausschließlich Geräte, bei denen gelegentlich ein Akku geladen werden muss, z.B. ein Akku-Staubsauger. Solche Geräte ziehen sehr wenig Strom. Generell ist alles, was einen Akku verbaut hat, eine gute Idee an Board, denn diese Geräte vordern nie zu viel Strom, sind ortsunabhängig und für die meisten Segler reicht sogar die Marina, die ab und zu in Sicht kommt aus, um die Akkus der Geräte zu laden.
Bei uns bleiben die 2 Notebooks und diese fordern maximal 100 Watt pro Stück.
Wirkungsgrad: Verluste beim Umwandeln
Leider treten bei der Umwandlung eines Konverters Verluste auf, die nicht zu vernachlässigen sind. Unser Victron Phoenix 12/375 Wechselrichter hat einen Wirkungsgrad von 89%. Klingt zunächst gar nicht so schlecht. Aber drehen wir mal die Zahl um: Das bedeutet im Umkehrschluss 11% Verlust.
Hierzu ein Rechenbeispiel: Gehen wir von unseren Notebooks von einer maximalen Leistung von zusammen ingesamt 200 Watt aus. Das entspricht bei 12 Volt theoretisch 16,7 Ampere. Durch den Verlust werden aber tatsächlich 11% mehr benötigt, also ca. 18,5 Ampere. Das bedeutet einen Verlust von ca. 1,8 Ampere, was bei 8 Stunden Arbeit wiederum einen Gesamtverlust von 14,4 AH entspricht. Das wäre ein erheblicher Anteil an der Energiebilanz.
Ist diese Rechnung realisitisch? Lohnt es sich alleine deshalb, einen höhenwertigen Konverter zu nehmen?
Nein – die Realität sieht anders aus. Würden wir so viel Strom benötigen, dann würden die Notebooks insgesamt am Tag knapp 150 AH fressen, was sowieso bedeuten würde, dass das zusammen mit den anderen Verbrauchern über Wind und Solar gar nicht produziert werden könnte. Wir hätten an dieser Stelle also ganz andere Probleme.
Daher hier eine realistischere Rechnung. Solange die Akkus der Notebooks nicht gefüllt sind, verlangen diese tatsächlich viel Strom, um die Akkus schnell wieder aufzuladen. Das bedeutet aber nicht, dass dieser Strom im normalen Dauerbetrieb auch tatsächlich verbraucht wird. Der Dauerverbrauch eines MacBooks liegt je nach Anwendung in der Realität etwa bei der Hälfte. Das bedeutet einen täglichen Energiebedarf von 75 AH und ein Verlust von ca. 7 AH. Das ist immer noch ein großer Bedarf, der erst mal produziert werden muss. Auch der Verlust ist nicht gerade zu vernachlässigen.
Tauschen wir nun den Konverter gegen einen 3.000 Watt Konverter, der das 6fache kostet und einen Wirkungsgrad von 93% hat, so haben wir immer noch 7% Verlust, also nur einen Unterschied von 4%. Auf den Tag gerechnet würden wir also insgesamt 3 AH “sparen”. Wenn es nur um die Effizienz geht, rechtfertigt das alleine meiner Ansicht nacht nicht den Preisunterschied.
Zugegeben: Ich gehe hier von einem linearen Leistungsverlust aus. Dieser wird nicht unbedingt der Realität entsprechen, d.h. je mehr dem Konverter gemessen an dem, was er leisten kann, abverlangt wird, desto höher wird auch der Verlust sein. Daher sollten auf jeden Fall immer ausreichend Reserven vorhanden sein.
Was für uns gilt, muss natürlich auch jeder für sich entscheiden. Grundsätzlich ist höhenwertige Technik meistens eine gute Idee, vor allem, wenn man den Mehrpreis ins Verhältnis zu anfallenden Arbeitszeiten rechnet. Diese machen oft so viel aus, dass der eigentliche Hardwarepreis kaum noch eine Rolle spielt. Auch kommt es auf den persönlichen Bedarf an. Der Geschäftsführer unserer Werft hat mir von einem Kunden berichtet, der Gabelstapler Batterien an Board benötigt, weil sein Energieverbrauch so enorm ist. Wer also auf Mikrowelle, Föhn und Toaster vor Anker nicht verzichten kann, für den gelten natürlich andere Bedingungen.
Unsere Wahl: Victron Phoenix 12/375 Wechselrichter mit Anschluss an nur eine Steckdose
Wie schon geschrieben, haben wir aus Kostengründen eine insgesamt relativ primitive Lösung realisiert, die aber für uns und die meisten Zwecke ausreicht. Der Victron Phoenix 12/375 Wechselrichter leistet mit maximal 375 Watt fast das Doppelte von dem, was wir maximal benötigen und das mehrfache dessen, was wird durchschnittlich verbrauchen wird.
Ein Nachteil, den wir erst nach dem Kauf mit Hilfe des Yachttechnikers herausgefunden hatten ist, dass der Konverter keinen echten Stromausgang hat, sondern nur eine Steckdose. Es ist also eigentlich nicht vorgesehen, dass er ins normale Bordnetz eingespeist wird, sondern eigentlich ist es vorgesehen, genau diese eingebaute Steckdose zu verwenden. Dies war für unsere Belange unpassend. Der Konverter als solches ist unsichtbar unter dem Bett in der Achterkoje verschwunden und seine eingebaute Steckdose wurde mit einer in Bunny Bee eingebauten Steckdose verbunden.
Letztendlich haben wir folgende Einschränkung: Der Konverter ist mit genau EINER Steckdose verbunden und diese ist nicht mehr mit dem normalen Bordnetz verbunden, sondern liefert IMMER Strom aus den Batterien. Zentral in der Navi-Ecke kann der Konverter ein und ausgeschaltet werden. Das ist wichtig, da er auch dann Strom verbraucht, wenn er gar nicht in Verwendung ist. Also nix mit Automatik, sondern alles etwas hemdsärmlich, aber es funktioniert und erfüllt seinen Zweck.
Coole Sache: Unendlich autark
Es ist schon eine tolle Sache, vor Anker und überall unterwegs eine Steckdose zu haben, aus der 220 Volt Strom kommt. Bunny Bee fühlt sich damit wesentlich autarker an, als zuvor. Letztendlich haben wir also auf Bunny Bee eine eingebaute Steckdose, die ein- und ausgeschaltet werden kann, die aber immer und überall funktioniert. Dass dieser Strom letztendlich aus Solar und Wind erzeugt wird, gibt einem das Gefühl unendlich autark zu sein.
