Vollständige elektrische Selbstversorgung

In diesem Artikel stelle ich einen Idealfall dar, in dem man sich zu 100% selbst mit elektrischer Energie versorgt.

grafische Darstellung

Dieses Bild soll auf einen Blick die wesentlichen Teile des Idealfalls bei der elektrischen Selbstversorgung darstellen:

Skizze der Stromversorgung eines Modellhauses bei vollständiger elektrischer Selbstversorgung
Skizze der Stromversorgung eines Modellhauses bei vollständiger elektrischer Selbstversorgung

Haus-Stromleitungen

Anschluss am öffentlichen Netz

Das Haus ist im Normalfall vom öffentlichen Stromnetz getrennt. Das öffentliche Stromnetz dient nur als Notfallreserve, falls die selbst erzeugte Energie nicht ausreicht oder das Hausnetz einen Defekt hat, wodurch eine Selbstversorgung im Moment nicht möglich ist.

Allerdings kann man auch komplett auf den Stromanschluss verzichten, wenn man auch ein paar Tage mit wenig oder garkeiner elektrischer Energie auskommen kann.

230V-Leitungsnetz

Das 230V-Leitungsnetz besteht nur aus wenigen Leitungen, da die 230V Wechselspannung nur noch für Großverbraucher wie elektrische (Induktions-)Herde, Staubsauger, Toaster oder Wasserkocher verwendet wird. Ein Wechselrichter erzeugt mit der Energie der Akkus des 12V-Netzes die 230V Wechselspannung.

12V-Leitungsnetz

Das 12V-Leitungsnetz macht den Großteil der elektrischen Leitungen im Haus aus. Es versorgt die meisten Geräte im Haus:

Für das 12V-Leitungsnetz werden britische Steckdosen verwendet, da diese verpolungssicher sind und auch für Lasten bis 10A ausgelegt sind. Einzelne 12V-Großverbraucher (z.B. Wechselrichter, PCs) erhalten ihren eigenen Anschluss mit dicken Leitungen und Schraubanschluss. Als weitere Steckdosenart werden KFZ-Steckdosen (Zigarettenanzünder) verwendet.

5V-Leitungsnetz

Ein kleines 5V-Leitungsnetz verteilt die Energie von Mini-Solarpanelen entweder direkt zu 5V-Geräten (z.B. Handys) oder zu Akkus, die die Energie zwischenspeichern. Steht im 5V-Netz mehr Energie zur Verfügung, als benötigt wird, kann über einen Spannungswandler aus dem 5V-Netz Energie in das 12V-Netz eingespeist werden.

Für das 5V-Leitungsnetz werden universelle Steckverbinder verwendet.

Sicherungen

Der Stromnetzanschluss ist mit einem üblichen Sicherungkasten inklusive FI-Schutzschalter ausgestattet. Der Wechselrichter hat eine integrierte Schaltung, die im Kurzschlussfall und bei Überlastung abschaltet und somit den Wechselrichter automatisch vor Schaden schützt.

Im 12V-Netz wird ein extra Sicherungskasten mit (rückstellbaren) Sicherungen verwendet. Solche Sicherungskästen werden beispielsweise in Booten und Schiffen verwendet und sind in Baumärkten oder Elektronikmärkten oder beim Fachhändler erhältlich.

Das 5V-Netz ist aufgrund der geringen Last, die dort zu verteilen ist, mittels Schmelzsicherungen (z.B. aus dem Kfz-Bereich) oder Polysicherungen an Verbraucheranschlüssen gesichert. An Verteilerknoten des 5V-Netzes werden größere Sicherungen eingesetzt, um Spannungsquellen bei einem Kurzschluss in einer Leitung nicht zu überlasten.

Geräte

Beleuchtung

Die Beleuchtung erfolgt vollständig mit 12V LED-Leuchten, welche in 12V-Halogenfassungen gesteckt sind. Zusätzlich können Leuchtstoffröhren verwendet werden, welche über ein elektronisches Vorschaltgerät am 12V-Netz angeschlossen sind.

EDV + Kommunikation

Als Computer zum Surfen, Video schauen und zum Erledigen normaler Büroaufgaben werden Minicomputer wie der Cubietruck oder der Raspberry Pi verwendet. Diese Computer tragen durch ihren geringen Energiebedarf dazu bei, das die elektrische Selbstversorgung besser möglich ist. Für leistungsintensive Aufgaben wie Videokonvertierung, 3D-Modellierung, große Kompilieraufgaben oder auch zum Spielen werden Notebooks verwendet, die über einen KFZ-Adapter an das 12V-Netz angeschlossen sind. PCs werden nur in Ausnahmefällen verwendet, da diese zu viel Energie benötigen.

Bildschirme müssen für den Betrieb an 12V ausgelegt sein und werden direkt über universelle Steckverbinder an das 12V-Netz angeschlossen. Bildschirme, die 19V benötigen, können über einen KFZ-Adapter für Notebooks am 12V-Netz angeschlossen werden.

Telefone sind über einen Spannungswandler am 12V-Netz angeschlossen, sofern sie für andere Spannungen (meistens 9V) ausgelegt sind.

Unterhaltungselektronik

Lautsprecher, Radios, MP3-Player, u.s.w. sind über universelle Steckverbinder entweder an das 5V-Netz oder an das 12V-Netz angeschlossen, abhängig von der benötigten Spannung.

Energiequellen

Sonne & Wind

Über Photovoltaik und ein kleines Windrad wird der meiste Energiebedarf des Hauses gedeckt. Auf dem Dach sind genügend Solarmodule installiert, die tagsüber bei Sonnenschein den gesamten Energiebedarf bereitstellen können.

Ein kleines Windrad erzeugt zu den Zeiten, zu denen die Sonne nicht scheint, die meiste Energie.

Muskelkraft

Ein Fahrrad, dessen Hinterrad (ohne Schlauch und Reifen) über ein Antriebsgummiband mit einer KFZ-Lichtmaschine verbunden ist sorgt einerseits für sportliche Betätigung und gleichzeitig auch für Energie. Besonders wenn über Sonne & Wind zu wenig Energie erzeugt wird, wird mit dieser Methode dafür gesorgt, das es nicht zu Stromausfällen kommt.

Wasserkraft

Kleine Laufräder in den Rohren von der Regenrinne zum Regenwassertank erzeugen etwas Elektrizität, die in das 12V-Netz gespeist wird. Bei Regen wird über diese Methode etwas elektrische Energie aufgefangen.

Steht das Haus an einem Bach wird durch ein Laufrad im Bach kontinuierlich Strom erzeugt und in das 12V-Netz eingespeist.

"leere" Batterien

Durch das Sammeln "leerer" Batterien durch eine Batteriesammelkiste erhält man genügend Batterien, die noch ausreichend Energie haben, um mittels Joule-Dieben Energie aus den Batterien in das 5V-Netz einzuspeisen.

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