Mobile Stromversorgung

Bei diesem Artikel handelt es sich um eine Sammlung von Wissen/Methoden/etc. über die Möglichkeiten für eine mobile Stromversorgung, z.B. für PA Anlagen (Musik-/Beschallungsanlagen).

Stromerzeugungsaggregat

Stromerzeugungsaggregate (Notstromaggregate, "Generatoren") sind offensichtlich mist, da sie einen Verbrennungsmotor nutzen, (kleinere Leistungen) Benzin, Gas (Methan, Propan etc.) oder (größere Leistungen) Diesel verbrennen und damit u.A. CO2 produzieren.

Dabei gibt es im Grunde zwei Arten, traditionelle und Inverter.

"traditionelles" Stromerzeugungsaggregat

Ein normales Notstromaggregat besteht im Grunde nur aus einem Motor und einem Generator. Der Motor dreht sich mit einer Konstanten Drehzahl, damit der Generator die 230V 50Hz Wechselspannung erzeugen kann, verbraucht dadurch aber auch bei geringem Stromverbrauch eine konstante Menge an Treibstoff.

Normale Aggregate erzeugen meist eine nicht so schöne Sinuswelle.

Inverter Stromerzeugungsaggregat

Diese Aggregate besitzen ebenfalls einen Motor und einen Generator, jedoch zusätzlich einen Inverter. Der Motor dreht sich unterschiedlich schnell, abhängig von der Leistung die die el. Verbraucher benötigen. Der Generator erzeugt dadurch unterschiedliche Spannungen, aber durch den Inverter werden diese zu 230V 50Hz gewandelt. Dadurch, dass der Motor unterschiedlich schnell dreht verbraucht er unterschiedlich Treibstoff und ist somit effizienter. Außerdem produzieren Inverter Notstromaggregate eine schönere Sinuswelle. Diese Aggregate sind jedoch teurer.

Akku

Da Akkus elektrische Energie speichern können eignen sie sich vielseitig um el. Verbraucher kabelingebunden mit Strom zu versorgen. Wenn die Akkus mit Ökostrom geladen werden geschieht die Versorgung auch im Grunde CO2 neutral.

Es gibt verschiedene Typen an Akkus. Um Verbraucher zu betreiben kann man direkt Gleichspannung nutzen oder benötigt einen Wechselrichter.

Versorgung von Verbrauchern

DC Direktversorgung

Viele Verbraucher werden mit Gleichspannung (DC) (z.B. 3V, 5V, 12V, 48V) betrieben. (Beispiele wären USB Geräte, Handys, Laptops, Car-Hifi Verstärker, etc.)

Sie können Netzteile besitzen, welche die Netz-Wechselspannung in Gleichspannung umwandeln.

Verbraucher ohne extra Netzteil (direkter Gleichspannungs-Eingang) oder mit externen Netzteilen (wenn man das Netzteil weg lässt und den direkten Eingang nutzt) lassen sich am einfachsten betreiben.

Verbraucher mit eingebautem Netzteil können modifiziert werden oder benötigen einen Wechselrichter (siehe unten). Da die Umwandlung in Wechselspannung und wieder zurück zu Gleichspannung Verluste birgt ist es effizienter Verbraucher direkt mit Gleichspannung zu betreiben.

Wechselrichter

Wenn die Verbraucher eine Wechselspannung (normalerweise 230V 50Hz) benötigen, z.B. normale Aktivboxen, dann benötigt man einen Wechselrichter (Inverter), der die Gleichspannung (DC) in Wechselspannung (AC) umwandelt.

Die meisten Wechselrichter arbeiten mit Spannungsbereichen um 12V oder 48V als Eingangsspannung.

Es gibt zwei Arten von Wechselrichtern:

Modifizierte Sinuswelle (modified sine wave)

Diese Inverter geben keine richtige Sinuswelle ab, sondern die Spannung ist Stufenförmig. Sie sind verbreiteter und günstiger, aber nicht alle el. Verbraucher kommen mit der Wellenform zurecht.

reine Sinuswelle (pure sine wave)

Pure sine Inverter geben eine nahezu richtige Sinuswelle aus. Sie sind teurer, aber es sollten alle Verbraucher problemlos funktionieren.

[Bilder der Wellenformen]

Beispiel für ein Akkusystem mit Wechselrichter

• Zeit t in s (Sekunden), h (Stunden)
• Spannung U in V (Volt)
• Stromstärke I in A (Ampere)
• el. Leistung P = U·I in W (Watt)
• el. Energie Eel. = U·I·t = P·t in Ws, Wh, J (Joule)

z.B. Anlage mit 1500W, soll 3h laufen, 12V Akku, Wechselrichter braucht 20% mehr wegen Umwandlungmund Verlusten.

erstmal brauchen wir einen wechselrichter mit min. 1,5kW Leistung.

1500W·120%=1800W

1500W Ausgang, 1800W Eingang

1800W/12V = 150A

1800W·3h = 5400Wh

5400Wh/12V = 150A·3h = 450Ah

Wir brauchen einen 450Ah Akku um die Anlage für 3h zu betreiben.