Öko-Generator

Die Grundidee des Öko-Generators ist einfach eine Kombination von Wechselrichter und Batterie. Im Prinzip eine schnurlose Kabeltrommel. Sowas wird auch als Powerpack oder Solargenerator verkauft und ist quasi die Elektroauto-Version eines klassischen Stromgenerators: Aufladen statt Nachtanken, und dafür kein Benzin, keine Abgase und keine Startschwierigkeiten. Werde ich wohl nie im Womo einsetzen, kann man aber machen. Wenn man das Modell öfter wechselt oder nur mietet, ist das praktischer als ein Festeinbau. In dieser Leistungsklasse gab es damals nichts zu kaufen, und inzwischen mag ich das Gerät nicht mehr missen: Netzspannung auf Knopfdruck, wann und wo man will. 

Die erste Version entstand aus dem Bedarf: im Garten musste was abgeflext werden, fernab vom Strom. Die nötigen Teile lagen grad rum: meine Starterbatterie, zwei Kabel, Polklemmen, ein Wechselrichter und ein Klettgurt. Zusammengebaut lief das perfekt, und ich fing an, was dauerhaftes zu bauen.

2500 W, 200 Ah

Zum Einsatz kamen vier 200 Ah / 400 Ampere LFP-Zellen, passive Balancer und ein 2,5 kW-Echtsinus-Wechselrichter. Ausserdem eine Siebdruck-Grundplatte, 2020er Aluprofile und Kupferblech und Schienen für die elektrische Verbindung. Weiterhin ein Hauptschalter, Sicherungen und ein Batteriecomputer. Niederspannung steht über einen schaltbaren Zigarettenanzünder sowie USB-Anschlüsse zur Verfügung, und über einen hochstromgeeigneten Anschluss zum Laden oder zur Verwendung im Wohnmobil (EC5 ist das bei mir). Aus den Zellen habe ich im 2x2-Setup eine längliche Batterie gebaut, die neben dem Wechselrichter auf der Siebdruckplatte steht. Der Griff ist etwas seitlich versetzt über dem Schwerpunkt. Zwischen den Zellen ist zusätzliche Isolation eine gute Idee, und später habe ich die Zellen noch zusätzlich mit Hartschaumplatten geschützt, aus denen auch das Gehäuse-Oberteil besteht. Das Bauprinzip sollte aus den Bildern ersichtlich sein. Die Gesamtkosten für die Teile lagen Anfang 2020 bei rund 800 Euro.

Praxisbericht: kurzum genial. Das Ding wiegt rund 28 kg und ist damit kein Wunder an Mobilität, aber man kann es noch irgendwo hintragen. Es liefert die 2,5 kW und bis zu einer Sekunde auch 5 kW, bevor es brav auf Störung geht. Ausgefallen ist mir das Teil zweimal, nach jeweils zehnminütiger starker Belastung mit einer Elektrokettensäge. Grund war der Hauptschalter vom Natoknochen-Typ, dessen Gehäuse angeschmolzen ist. Ich hab ihn beim ersten Mal ersetzt und auf ordentlich angeknallte Anschlüsse geachtet, beim zweiten Mal dann weglassen. Der abgeschaltete Wechselrichter sowie der Batteriecomputer verbrauchen keinen nennenswerten Strom, und damit ist das komplette Abschalten der Batterie gar nicht nötig.

BMS halte ich für überflüssig, aus Gründen, die ich auf der Batterie-Eigenbauseite dargelegt habe. Damit war ich aber ein bisschen voreilig, denn meine Argumente zählen nur bei Festeinbau der Batterie ins Womo. An den Zigarettenanzünder und den EC5-Stecker kann man ja alles mögliche anschliessen, und da würde ein BMS zusätzliche Sicherheit schaffen. Das BMS muss natürlich nur die externen Ausgänge absichern. Der WR kann direkt versorgt werden, da er selbst über eine Unterspannungsabschaltung verfügt.

1500 W, 100 Ah

Im Winter 2023/24 habe ich mir noch eine kleinere Version gebaut, weil die Teile dafür noch rumlagen. Sie wiegt weniger als 12 kg und ist ca 16x32 cm, und 26 cm hoch ohne Griff. Hier habe ich die Zellen rechts und links vom WR angeordnet, dadurch ergibt sich eine gute Gewichtsverteilung und sehr kompakte Bauform. Die Hauptsicherung sitzt zwischen Zelle 2 und 3 und ist wie die andere Sicherung für 12 V nur zugänglich, wenn man das Gehäuse öffnet. Der Shunt ist nicht separat gesichert, dafür wurde dort zur Versorgung ein sehr dünnes Kabel genommen, welches bei einem Kurzschluss durchbrennt. BMS ist wieder ein Aktivbalancer, auf zusätzlichen Schutz des 12 V-Ausgangs habe ich wieder verzichtet, weil mir der Aufwand zu gross war.

Die Bilder zeigen den schrittweisen Aufbau. Die Verbinder habe ich aus dünnem (ca 0.5) Kupferblech geschnitten, die dicken Verbinder für den Sicherungshalter hatte ich rumliegen. 

Der Wechselrichter wurde über Kupferbleche angeschlossen, Plus direkt, Minus über einen Shunt. Vom Plusblech führt ein kurzes Kabel über eine Kfz-Sicherung zu einer Wago-Klemme, an die Shunt, Ladebuchsen und 12V/USB-Teil angeschlossen sind. Minus geht an eine Ringöse für die untere Schraube des Shunt.

Interessant ist das Wärmebild im Probebetrieb. Die hemdsärmelig zugeschnittenen Verbinder machen ihren Job hervorragend, aber die dicken Verbinder aus der Kiste werden etwas warm. Es ist also eine gute Idee, die Fläche der Anschlüsse auch auszunutzen, die Blechdicke ist nicht so relevant. Natürlich ist Noalox überall drauf, und alle Verbindungen sind gut festgezogen. Und spätestens jetzt die Zellen initialisieren, solange man noch die einzelnen Zellspannungen messen kann. Dabei kann man auch gleich die korrekte Funktion des Balancers überprüfen.

Weitere Hinweise, Tipps und Gelerntes aus den beiden Eigenbauten:

• Nicht grösser bauen als nötig. Das gilt vor allem für die Akkukapazität und das damit verbundene Gewicht.
• Zellen ordentlich initialisieren, wie auf der Eigenbauseite beschrieben.
• Man kann die Hauptsicherung auch zwischen Zelle 2 und 3 anbringen, also "unten" im U. Das spart Platz und schützt auch vor internen Kurzschlüssen, wenn ein Teil der Zellen gebrückt wird. Wurde beim zweiten Generator so umgesetzt.
• Einen Hauptschalter würde ich gar nicht mehr verbauen. Will man wirklich mal die Batterie abklemmen, kann man ja die Hauptsicherung rausnehmen.
• Bei unterschiedlicher Orientierung der Anschlüsse lassen sich auch dicke Kupferschienen recht einfach im Schraubstock um 90° verdrehen.
• Die Verbinder habe ich aus dünnem (0,5-1 mm), dafür breiterem Blech gemacht. Die "Welle" bekommt man rein, indem man das Blech im Schraubstock knickt, den Knick knapp einspannt und dann die Seiten nach unten biegt.
• Die Hartschaumplatten aus dem Baumarkt lassen sich ganz gut mit Heissluft biegen. Für ordentliche, scharfe Winkel das Material weichmachen und knicken (180°). Fest werden lassen und durch erneutes Erwärmen auf das gewünschte Mass zurückbiegen. Wenn man Alublech nimmt, muss man ordentlich gegen die Zellen isolieren.
• Ich liebe 5-Yen-Münzen. Fantastisches Material, hübsch und auch noch billiger als normale Unterlegscheiben. Persönlicher Spleen, muss man nicht nachmachen. 
• Ich baue immer mit 4s LFP, wegen der Kompatibilität zur 12 V-Fahrzeugumgebung, Sicherheit, Robustheit und Langlebigkeit. Alternativen sind aber denkbar: mit höherer Spannung bekommt man die Ströme runter, und mit anderen Lithiumzellen kann man kompakter, leichter und billiger bauen. Dann aber unbedingt mit BMS und flammhemmendem Gehäuse.
• Eine weitere Option wäre eine entnehmbare Batterie, die man dann wahlweise als Zusatzbatterie im Womo, für den Generator, für eine mobile Seilwinde oder was anderes einsetzen kann.

Titelbild: Harz