Elektrische Installation – Handwerkliche Grundlagen, Tipps & Empfehlungen

Elektrik auf Schiffen ist leider oftmals ein stiefmütterlich behandeltes Thema. Eigner basteln selbst daran herum, freuen sich, wenn es irgendwie funktioniert und haben aber keinerlei Kenntnis davon, dass es hier eine Reihe von (sinnvollen!) Vorschriften und Empfehlungen gibt.

Das Ergebnis ist oftmals eine Elektrik, die chaotisch ist, nicht dokumentiert wurde und vor allem nicht betriebssicher ist.Wenn beispielsweise eine Quetschverbindung nicht korrekt ausgeführt wurde, kann sie durch Vibrationen oder sonstige Schiffsbewegungen irgendwann einfach mal abfallen.

Im einfache Fall funktioniert dann eine Lampe nicht mehr, im schlimmen Fall entsteht ein Kurzschluss, der vielleicht sogar nicht abgesichert ist und dadurch einen Brand verursacht.

In diesem Artikel habe ich mal ein paar handwerkliche Grundlagen notiert, die meines Erachtens nach sinnvoll sind. Darüber hinaus gibt es viele weitere sinnvolle Vorschriften und Empfehlungen, z.B. wann und wo Sicherungen einzubauen sind.

Du brauchst vor allem dieses Buch: Elektrik auf Yachten

Das, was ich weiter unten schreibe, sind nur absolute Grundlagen. Wenn du auch nur entfernt etwas mit der Elektrik auf deiner Yacht zu tun hast, ist dieses Buch Pflichtlektüre:

„Elektrik auf Yachten“, Michael Herrmann, elektronisch als PDF: https://dev.yachtinside.de/inhalt-elektrik-auf-yachten/

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Wenn der FI (Schutzschalter) am Landanschluss auf dem Steg auslöst

Heute hat auf einmal ständig der FI Schutzschalter auf dem Steg ausgelöstt, kurze Zeit (eine Minute) nachdem ich meinen Stromstecker angeschlossen und einen 230V Verbraucher angeschaltet hatte. Sehr seltsam – so ein Problem hatte ich bisher nicht.

Der Land FI hat nicht ausgelöst, wenn ich nur meinen Stecker drin hatte, aber kein Verbraucher lief (d.h. alle Sicherungen auf dem Boot auf „aus“ standen). Weiterhin bemerkenswert war, dass immer nur der Land FI ausgelöst hat, niemals der FI Schutzschalter auf dem Boot.

Bei der Ursachenforschung habe ich mir in Erinnerung gerufen, was der FI eigentlich genau macht: er vergleicht den Strom, der über den Außenleiter („Phase“) zu den Verbrauchern hin und über den Neutralleiter wieder zurückfließt. Wenn hierbei eine Differenz auftritt (z.B. weil ein Teil des Stroms durch einen Menschen zur Erde fließt), löst der FI aus und unterbricht beide Leiter (wenn es, wie vorgeschrieben, ein FI für beide Leitungen ist).

Also trat bei mir eine Differenz zwischen Außenleiter und Neutralleiter auf? So muss es ja sein, denn sonst würde der FI ja nicht auslösen.

Daraufhin habe ich die ganze 230V Installation geprüft, habe aber keinen Fehler entdecken können. Nirgends war Potential für so einen Fehler zu erkennen.

Aber warum hat denn eigentlich immer der Land FI ausgelöst, und nicht der FI an Bord? Eigentlich muss das ja heißen, dass das Problem auf dem Weg vom Land zum Boot steckt, oder?

Und genau so war es: das Landstromkabel war die Ursache. Mit einem anderen Kabel hat es funktioniert, Strom war da und der FI löste nicht aus.

Eine Untersuchung der Stecker ergab, dass bei einem Stecker der Anschluss des Schutzleiters stark korrodiert war. Aber warum kann das die Ursache sein?

Update 5.11.2012: 

Nein, ein korrodierter Schutzleiter ist zwar schlecht, kann aber nicht dafür sorgen, dass der FI auslöst. Vielmehr war in meinem Fall schlicht Feuchtigkeit die Ursache – der landseitige Stecker vom Kabel hängt auf dem Boot meistens mit dem Kopf nach unten (wenn er nicht am Landanschluss eingesteckt ist natürlich). In dieser Stellung kann tadellos Regen das Kabel herunter und durch die Manschette des Steckers in den Stecker hineinlaufen. Dadurch entstand die Korrosion innerhalb des Steckes, und es war Feuchtigkeit im Stecker. Durch die Feuchtigkeit wiederrum floss etwas Strom vom Außenleiter zum Neutralleiter, und das hat den FI an Land ausgelöst.

 

VDO Viewline Temperaturanzeige – Einbau mit Hindernissen

Ich habe zwei Temperaturanzeigen aus der VDO Viewline Serie eingebaut (siehe hier bei SVB).

Der Einbau an sich ist völlig unproblematisch, wenn man die Kabelbelegung kennt. Leider ist die Anleitung bzgl. der Kabelbelegung nicht in papierform dabei. Es gibt nur eine CD oder man muss sich die Anleitung als PDF aus dem Netz ziehen. Beides sind Möglichkeiten, die man üblicherweise im Winterlager auf dem Boot nicht hat.

Also war es ein mehrstufiger Prozess:

– Auspacken der Instrumente vor Ort auf dem Boot mit dem Vorsatz, das heute erledigt zu bekommen
– die fehlende Anleitung bemerken
– sich ärgern
– nach Hause fahren
– Anleitung aus dem Netz ziehen und per Mail auf das iPad senden
– zurück zum Boot fahren (mit dem iPad)
– Anleitung auf dem iPad angucken und die Kabelbelegung herauszufinden

Ganz ehrlich, für einen mickrigen Zettel mit der Kabelbelegung muss es bei dem Preis doch eigentlich reichen, oder?

Solaranlage auf dem Boot Xenia

Diese Saison werden wir vermutlich noch mehr und länger ankern. Meine Batteriekapazität ist so ausgelegt, dass wir 2 Tage autonom sein können – kann aber gut sein, dass das dieses Jahr nicht mehr reicht. Also habe ich Überlegungen bzgl. einer Solaranlage angestellt.

Ich habe ein 24V System für Kühlschrank und Kühlbox und ein 12V System für alle restlichen Verbraucher. Im Sommer, wenn die Heizung nicht läuft, ist das Kühlsystem der größte Verbraucher – also müssen die zuerst mit Strom versorgt werden. Wenn ich aber Strom im 24V System übrig habe, möchte ich einen Teil davon zum 12V System pumpen können.

Gelöst habe ich das nun wie folgt:

  • 2 x 100 Watt Solarmodule (mehr Platz hab ich auf dem Dach neben der Jolle nicht mehr…)
  • ein Fox 250 Laderegler
  • ein Victron BMV-600 Batteriemonitor
  • ein 24V zu 12V Batterie-zu-Batterie-Lader

Die Montage habe ich im Video dokumentiert:

Hier noch ein paar Details:

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Ständig verfügbares Internet an Bord mittels Mobilfunk/UMTS – auch in Dänemark und Schweden

Natürlich gibt es in vielen Häfen mittlerweile WLAN. Aber wann ist das Hafen-WLAN mal wirklich schnell und problemlos? Vielleicht in der Vorsaison, wenn kaum einer im Hafen liegt… ansonsten habe ich bisher eher negative Erlebnisse mit Hafen-WLANs gesammelt: nicht verfügbar, langsam, häufige Aussetzer. Außerdem hilft einem das Hafen-WLAN nicht, wenn man unterwegs ist.

Und schließlich habe ich immer ein etwas mulmiges Gefühl, wenn ich zusammen mit vielen anderen, unbekannten Geräten im gleichen WLAN bin… irgendwer trägt dort garantiert einen Schädling mit sich herum, den ich mir nicht einfangen möchte.

Also habe ich seit längerer Zeit nach Lösungen gesucht und bin nun nach diversen Tests fündig geworden:

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Meine Zielstellung für Internet auf dem Boot war wie folgt:

  • Eine von Hafen-WLANs unabhängige Lösung.
  • Internet auch unterwegs, zumindest wenn ich küstennah unterwegs bin.
  • Akzeptable Geschwindigkeit – UMTS oder höher.
  • Bezahlbar.
  • Auch in Dänemark und Schweden verfügbar – und auch dort bezahlbar.
  • Geringer technischer und installationsmäßiger Aufwand.
  • Verfügbar für alle meine Geräte und bei Bedarf auch für Geräte von Gästen.
  • Volle Kostenkontrolle, keine pauschalen monatlichen Gebühren und keine langfristigen Vertragsbindungen.

Ganz schön anspruchsvoll? Mag sein. Aber lösbar. Und zwar so:

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Stand der Heizung und ein neues Arbeitspaket

Kurz zur Heizung, die ja vorletzte Woche verreckt ist: Über Pfingsten habe ich eine neue Webasto Evo 40 eingebaut – jedenfalls fast. Ein Reduzierstück von 90mm auf 80mm Luftschlauch fehlte mir, und die Befestigung ist auch im Moment noch etwas provisorisch.

Der Ausbau der alten Webasto HL 32 und Einbau der neuen Evo 40 war… anstrengend. Eigentlich klingt es einfach: alte Heizung raus, neue rein, sonstige Infrastruktur behalten. Aber natürlich, wie es immer auf Booten so ist, ging es nicht so wie geplant.

Eineinhalb Tage habe ich geschuftet, dann war sie – bis auf das Reduzierstück – eingebaut und betriebsbereit. Danach hatte ich dann die restlichen Pfingsttage Muskelkater von der anstrengenden Hockerei im Maschinenraum. Erholsame Pfingsten also!

Und weil diese Bastelei so toll war und so viel Spaß gemacht hat, habe ich mir noch ein Projekt vorgenommen. Diese Sachen kamen heute an:

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Der Kenner sieht sofort, was das ist, und allen anderen erkläre ich es: 

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Winterlager für das Boot: Warnung bei Stromausfall oder Frost im Schiff

Ich habe gerade einen wunderbaren, kleinen Helfer für das Winterlager bekommen:

Winterlager Boot: nützlicher GSM Fernschalter und Temperaturwächter

Sieht aus wie eine Steckdose, ich weiß. Ist aber viel mehr. Doch vorher zur Ausgangsproblematik:

Die Julius liegt im Winterlager im Wasser und hängt am Landstrom. Dieses Jahr möchte ich testen, wie viel Strom (und damit Geld) verbraucht wird, wenn ich zwei Heizungen (Radiatoren) in Frostschutz-Stellung im Schiff betreibe. Die Radiatoren gehen bei 5 Grad an (durch einen eingebauten Thermostat) und sind auf kleinste Heizstufe, d.h. 700 Watt, eingestellt.

Aber: was ist, wenn der Landstrom ausfällt? Und schaffen die Radiatoren es, das Schiff innen über Null Grad zu halten? 

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Ein guter Händler!

Vor einigen Monaten hatte ich einen Sterling Lichtmaschinen-Batterielader (auch Ladebooster genannt) gekauft, damit meine Lichtmaschine auch mal gefordert wird. Auf der Xenia hatte ich auch schon so ein Gerät und war hochzufrieden.

Jetzt hat sich herausgestellt, dass der Sterling zu heiß wird. Grund: Die Lüfter laufen nicht, warum auch immer. Gekauft hatte ich bei Jörg Winkel von yachtbatterie.de.

Heute morgen hatte ich vorsichtig angefragt, ob ich zeitnah ein Austauschgerät bekommen kann. Der Sommerurlaub ist nicht mehr weit, und eine Reparatur wird wahrscheinlich zu lange dauern.

Eben nun die Antwort:

„Austauschgerät ist unterwegs, das defekte Gerät bitte zurücksenden an…“.

So gut und einfach kann es bei einem guten Händler laufen. Danke, Jörg.

Lüftung mit Temperatursteuerung

Ein einfacher Lüfter im Schrank saugt warme Luft ab.
Ein einfacher Lüfter im Schrank saugt warme Luft ab.

Letztes Jahr habe ich für meinen Navigationscomputer (einem Mac Mini) eine eigene 230V Versorgung installiert (mit so einem Victron Inverter, Link zu yachtbatterie.de). Was ich übersehen habe: So ein Inverter produziert Wärme.

Wärme, die sich im Schrank, wo der Inverter installiert ist, staut. Daher springt der Lüfter des Inverters regelmäßig an, und der ist nervig laut.

Irgendwie muss die warme Luft aus dem Schrank abgeführt werden. Das ist einfach: Ein simpler 24V Lüfter (für 12V Systeme gibt es tolle Silent Lüfter, wie z.B. den hier von Be Quiet!, und hier ist eine Spannungsstabilisierung, Links zu Amazon) saugt die warme Luft ab.

Aber: Ich will ja nicht, dass dieser Lüfter durchgehend läuft!

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Lichtmaschine zerstört durch Betrieb ohne Batterie? Mit Kommentar vom Experten!

Eine handelsübliche 12V Lichtmaschine. Hält sie einen Betrieb ohne Batterie aus?
Eine handelsübliche 12V Lichtmaschine in meinem alten Boot. Hält sie einen Betrieb ohne Batterie aus?

Ende 2011 hatte ich diesen Artikel über den versehentlichen Betrieb einer Lichtmaschine ohne Anschluß an die Batterie geschrieben. Damals hatte ich mich gefragt, ob die Lichtmaschine in diesem Fall sofort zerstört wird, warum sie ohne Batterie eine Ladespannung von 48V liefert und ob ich sie so wieder an die Batterie anschließen darf?

Fachautor Michael Herrmann hat mir dazu einige Anmerkungen geschickt, die ich Euch nicht vorenthalten möchte:

Anmerkungen von Michael Herrmann (Fachautor von yachtinside.de)

Der Grund für die „Zerstörung“ von Lichtmaschinen bei nicht angeschlossener Batterie liegt darin, dass die Spannung an den Statorwicklungen alleine durch die Restmagnetisierung (die in Eisenkernen bleibt, auch wenn kein Strom durch in diesem Fall die Rotor- (=Erreger-) Wicklung fließt) drastisch steigen kann.

Man kann sich gedanklich das Ohmsche Gesetz als U=IxR nehmen und sich dann – nur in Gedanken – mathematisch vorstellen, was geschieht, wenn der Widerstand R unendlich groß wird – als keine Batterie angeschlossen ist.

Selbst, wenn der Strom I minimal ist, wird U unverhältnismäßig groß. 48 V sind da ganz ok – der Regler kann das nicht ausgleichen, da der Regelstrom in dieser Situation praktisch bereits bei annähern 0 A liegt und nicht weiter reduziert werden kann. Die Zerstörung geschieht nun jedoch nicht in den Spulen, sondern der Reglerelektronik.

Besonders bei älteren Lichtmaschinen („außengekühlt“, der Lüfter sitzt auf der Riemenscheibe) sind die Halbleiter (Hilfsdioden, Dioden, Transistoren im Regler) nicht überspannungsfest, der Regler wird zu einem großen Kurzschluss, nichts wird mehr geregelt und die Lichmaschine liefert keinen Strom mehr.

Neuere Lichtmaschinen – so fast alle „innengekühlten“ ohne separates Lüfterrad – sind mit Halbleitern bestückt, die diese Spannungen aushalten und zudem mit Schutzschaltungen versehen sind.

Kann eine 12V Batterie 48V Spannung vertragen?

Die Anmerkung, dass eine Batterie kurzfristig eine Spannung von 48 Volt nicht mit Explosion quittiert, halte ich für ein wenig gewagt. Erstens: Wenn eine Batterie an die Lichtmaschine angeschlossen ist, entstehen erst gar keine 48 Volt. Wird eine laufende Lichtmaschine, die ohne Batterie betrieben wurde, an die Batterie angeschlossen, bricht eine eventuell vorhandene Überspannung innerhab von Millisekunden zusammen – auch hier kann kein Schaden entstehen.

Wenn jedoch eine stabile Ladespannung von 48 V (z.B. zur Ladung von Antriebsbatterien) mit einem ausreichendem Ladestrom an eine  12 Volt-Batterie angeschlossen wird, ist es nur eine Frage der Zeit, bis diese explodiert.

Hier geht es zum Originalartikel von 2011.

Überraschungspaket: VisuShip – Bootsüberwachung und Steuerung lokal und übers Netz

VisuShip Basic Paket: Sensoren, Controller, Zentraleinheit, LTE-USB-Stick... und eine ausführliche Anleitung.
VisuShip Basic Paket: Sensoren, Controller, Zentraleinheit, LTE-USB-Stick… und eine ausführliche Anleitung.

Ende letzten Jahres hatten mich meine Leser Gunnar und Marleen angeschrieben: Sie haben ein System zur Überwachung („Monitoring“ nennt man sowas eigentlich) aller möglichen Daten auf einem Boot entwickelt: Temperaturen, Spannungen, Tanks, NMEA-Daten und so weiter.  Und ob ich nicht mal Lust hätte, das zu testen?

„Klingt schon interessant, ich habe aber wenig Zeit, ich kann Euch nichts versprechen.“

War meine Antwort. Danach sind ein paar Monate vergangen, und nun kam auf einmal ein Paket mit dem System – was für eine Überraschung!

Wofür brauche ich eine Bootsüberwachung?

Zitate aus der Produktbeschreibung:

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Meinem Boot geht es gut. Ich weiß es.

Mein aktuelles Dashboard. Sind einige Daten hinzugekommen seit dem ersten Versuch.

Da hat sich erheblich etwas getan, seit meinen ersten Gehversuchen mit VisuShip. Mittlerweile gibt es VisuShip Version 2, und das ist eine erhebliche Weiterentwicklung:

Der neue VisuShip 2 Controller: Jetzt ist alles in einem Gerät vereint.

Nun ist alles in einem Gerät vereint. Das macht die Verdrahtung und Montage erheblich einfacher. Der VisuShip Controller (VSC) hat gute, abnehmbare Schraubklemmen und lässt sich mit Schrauben auf eine Oberfläche fixieren oder an eine Hutschiene klemmen.

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Wie ein 70 Euro Teil eine tausende Euro teure Batteriebank retten kann.

11,34 Volt – obwohl die Batterien voll sein sollten? Das ist doch viel, viel zu wenig!

„11,3 Volt…? What the f…?“

Im Zuge einer Recherche nach einer Möglichkeit, eine bestehende Blei-Säure Batteriebank mit Lithium Akkus zu erweitern (und nicht zu ersetzen! Und ja, ich habe da was cooles gefunden, das erzähle ich später!), bin ich auf ein anderes Thema aufmerksam geworden: Ungleichheiten in einer 24V Batteriebank, die aus mehreren 12V Batterien besteht.

Ein 24V System besteht fast immer aus mindestens zwei 12V Batterien, die in Reihe geschaltet sind: Plus der ersten Batterie geht an Minus der zweiten Batterie. Genau so wie wenn mehrere Batterien nacheinander in eine Taschenlampe geschoben werden.

Auf der JULIUS besteht das System aus vier 12V Batterien, jeweils zwei in Reihe, und diese beiden Teilbänke dann parallel geschaltet. Jeder, der auf seinem Boot ein 24V System hat, wird einen ähnlichen Aufbau haben.

„Heftiger Zufallsbefund!“

So habe also einfach mal nachgemessen. Und ich habe echt gestaunt: Auf der einen Seite hatte eine Batterie nur 11,3V, während die andere 13,2V zeigte (bei ca. 10 Grad und ca. 8A Last, auf die normierten 20 Grad gerechnet sind das ca. 11,6V und 13,5V).

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Suche nach der optimalen Batterie: Blei-Nass, Gel, AGM oder Lithium?

Viel zu wenig Spannung bei meiner Bleibatterie.

Vor etwas mehr als zwei Wochen erzählte ich von dem heftigen Zufallsbefund: Bei meinen in Reihe geschalteten Batterien hat sich eine erhebliche Ungleichheit entwickelt (was die Ursache ist und wie so etwas mit einem Balancer für wenig Geld verhindert wird habe ich hier beschrieben).

Auch wenn meine Tests zum Zustand der Batterien noch laufen sind mindestens zwei der vier Batterien beschädigt, vermutlich sogar alle – in unterschiedlicher Ausprägung. Denn: sie wurden über eine unbekannte Zeit mit entweder zu hoher Spannung geladen oder dämmerten im teilweise entladenen Zustand mit niedriger Spannung vor sich hin.

Die Chemie in Blei-Säure Batterien ist im Detail nicht ganz trivial. Daher nur kurz angerissen: Schäden aus Teilentladung (genauer: wenn sich Teile der Blei-Paste, die an Gittern hängt und an den chemischen Prozessen teilnimmt, zu Kristallen verhärtet hat und damit nicht mehr mitspielen kann) können über längere Zeit durch einen Pulser „repariert“ werden (d.h. die Kristalle werden aufgebrochen und das Material steht wieder zur Verfügung).

Bei Ladung mit zu hoher Spannung verliert die Batterie Elektrolyt („Wasser“), was bei den meisten heutigen Modellen auch nicht mehr nachgefüllt werden kann. Und es passiert noch mehr im Inneren der Batterie (Stichwort: Gitterkorrosion) – alles Schäden, die nicht wieder gutzumachen sind.

In Grenzen könnte sich meine Batteriebank (bestehend aus 4 x 230Ah) also wieder „erholen“ (durch die Pulser), aber die ursprüngliche Leistung werde ich nie wieder erhalten. Dazu sind die Batterien nun sicher acht Jahre alt. Bevor ich das Schiff hatte, wurden sie unterwegs nur von der Standard Lichtmaschine geladen (böse! Besser z.B.ein Lichtmaschinen-Batterie-Lader wie von Sterling – für AGM und Gel sogar Pflicht!) – insgesamt scheint die Bank reif für ein Refit zu sein.

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Neue Batterien: Einbau, optimale Lade-Infrastruktur und Überwachung

Zwei der vier neuen Q-Batteries. Zu sehen sind auch die vier noch nicht installierten Pulser.

Lange habe ich recherchiert, bewertet und überlegt (siehe Suche nach der optimalen Batterie: Blei-Nass, Gel, AGM oder Lithium?) und mich letztlich für Q-Batteries 12LC-25: AGM mit 240Ah entschieden. Sie laden schnell, können bis zu 300 mal zu 80% entladen werden und sind bezahlbar – weitere Details zu der Entscheidung kannst du in dem oben verlinktem Artikel nachlesen.

Nun war letzte Woche der Termin für den Einbau gekommen. Dazu hatte ich mir Hilfe von Engels und Kieth in Glückstadt gebucht. Und das war richtig gut angelegtes Geld. Die Kollegen von Engels und Kieth machen wirklich exzellente Arbeit und haben das durchaus anspruchsvolle Projekt souverän und ohne Kollateralschäden durchgeführt – und das war gar nicht so ganz einfach: Die schweren Batterien (über 60kg pro Stück!) mussten nämlich über Schläuche und Rohre gehoben werden.

Doch wie gesagt – die Jungs sind Profis und hatten diverses Material dabei, um Hilfskonstruktionen zu bauen:

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