Elektrik
Auf dieser Seite geht es primär um die Energieversorgung im Tiny House. Für diejenigen, die sich für die Beleuchtung im Tiny House interessieren, haben wir eine separate Seite zu diesem leicht überschauten, aber dennoch wichtigen Thema erstellt.
Energieversorgung im Tiny House
Ein Leben ohne den Zugang zu Strom ist heutzutage kaum mehr vorstellbar. Auch im Tiny House wird er benötigt. Für Licht, Heizung, zum Laden und Betätigen elektrischer Geräte und vielem mehr. Zu diesem Zweck gibt es eine große Auswahl an Stromgeneratoren/-quellen. Mit dem Anschluss ans Stromnetz beispielsweise, ist man auf das vorhanden sein von Anschlussbuchsen angewiesen, und damit eingeschränkt in der freien Standortwahl. Dafür hat man immer einen gesicherten Zugang zu Strom. Die alleinige Energiezufuhr durch eine PV Anlage ist stark von lokaler Sonneneinstrahlung abhängig. In diesem Fall macht es Sinn, beide Wege der Stromzufuhr zu kombinieren, und selbst entscheiden zu können, woher die Energie kommt. Genauso können regenerative Energien bzw. Generatoren mit Energiespeichersystemen wie Lithium-Ionen-Batterien kombiniert werden. So entstehen unzählige Kombinationsmöglichkeiten, durch welche sich die Stromzufuhr speziell an persönliche Anforderungen anpassen lässt. Je nach Typ und Anzahl der Verbraucher ist auf die korrekte Installation und Kabellegung zu achten. Der Markt bietet dafür verschiedenste Kabeltypen und – dicken, sowie Stecker und Adapter jeglicher Art.
Wechselrichter
Ein Wechselrichter ist ein elektronisches Gerät, das dazu dient, Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln. Dies ist wichtig, da viele elektrische Geräte und das öffentliche Stromnetz in den meisten Ländern Wechselstrom verwenden. Wechselrichter ermöglichen es, Gleichstromquellen wie Batterien, Solarpanels, Windturbinen und andere erneuerbare Energiequellen in das normale Wechselstromnetz einzuspeisen oder Wechselstrom für den Betrieb von Geräten und Haushaltsstromnetzen zu erzeugen. In jedem Fall kommt man kaum um den Einsatz eines Wechselrichters herum, wenn man seine Energie aus regenerativen Stromquellen beziehen, beziehungsweise Stromspeicher einsetzen will.
Die Hauptfunktionen eines Wechselrichters sind:
Gleichstrom-AC-Umwandlung: Ein Wechselrichter wandelt Gleichstrom, der normalerweise in Batterien oder aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird, in Wechselstrom um. Dies ermöglicht die Nutzung dieser Energiequellen zur Stromversorgung von Haushalten oder zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz.
Frequenz- und Spannungsanpassung: Wechselrichter können die Frequenz und Spannung des erzeugten Wechselstroms an die Anforderungen des angeschlossenen Stromnetzes oder der angeschlossenen Geräte anpassen. In vielen Ländern beträgt die Standardfrequenz des Wechselstroms 50 oder 60 Hertz (Hz), und die Spannung kann je nach Region variieren.
Stromqualität und -stabilität: Hochwertige Wechselrichter sorgen für eine saubere und stabile Wechselstromausgabe, um sicherzustellen, dass angeschlossene Geräte effizient und zuverlässig arbeiten.
Es gibt verschiedene Arten von Wechselrichtern, je nach ihrer Anwendung und den spezifischen Anforderungen. Zu den gängigen Typen gehören:
Netzgebundene Wechselrichter: Diese werden verwendet, um Gleichstrom aus erneuerbaren Energiequellen wie Solaranlagen in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen.
Insel-Wechselrichter (Off-Grid-Wechselrichter): Diese werden in autarken Systemen verwendet, um Gleichstromquellen wie Batterien oder Solarpaneele in Wechselstrom umzuwandeln, ohne an das öffentliche Stromnetz angeschlossen zu sein.
Hybrid-Wechselrichter: Diese können sowohl netzgebundene als auch Inselbetriebsfunktionen bieten und ermöglichen es, Energie aus verschiedenen Quellen zu nutzen und zu speichern.
Photovoltaik-Anlage (PV)
PV-Anlagen wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um, ohne Emissionen zu erzeugen. Das, gepaart mit der Autarkie, die eine PV bietet, beispielsweise wenn das Tiny House an abgelegenen Orten steht, wo der Zugang zum Stromnetz begrenzt ist, machen Photovoltaik-Anlagen zu einer effizienten und unabhängigen Energiequelle. Dazu erfordern PV-Anlagen nur begrenzte Wartung. Bereits mit regelmäßiger Reinigung der Solarpaneele und gelegentlicher Inspektion können Sie sicherstellen, dass Ihre Anlage effizient arbeitet. All diese Eigenschaften machen PV-Anlagen zu einer beliebten Stromquelle, besonders in der Tiny House Community.
Nun gibt es unterschiedliche Wege, eine PV zu installieren. All diese Wege setzen voraus, dass die Paneele auf dem Dach des Tiny Houses befestigt werden. Dies ist, gegeben durch den Winkel der Sonneneinstrahlung zur Zeit ihrer höchsten Intensität, auch der sinnvollste Ort für deren Installation. Außerdem greifen die Paneele so nicht in die Optik der Fassade ein.
Grob lassen sich die Montagetechniken in chemische und mechanische Befestigungsmöglichkeiten unterteilen.
Mechanisch bedeutet, dass die PV-Module (typischerweise Glas-Glas-Module) an Schienen geschraubt werden, welche schließlich mit speziellen Stockschrauben (Solarbefestigern) mit dem Dachstuhl verbunden werden. Diese Art der Montage erfordert jedoch vermehrt Dachdurchdringungen, was sich als ein großer Nachteil herausstellt. Denn jedes Mal, wenn die abdichtende Schicht des Daches durchdrungen wird, kann es zu einem Feuchtigkeitsproblem innerhalb des Hauses kommen. So könnte Wasser entlang der Solarbefestiger in die Dachsparren gelangen, wo sich dann Schimmel bilden könnte. Ein weiterer Nachteil der mechanischen Installation ist das zusätzliche Gewicht, das durch die verglasten Module und deren Stützstruktur zustande kommt. Besonders beim Bau eines Tiny Houses muss teilweise sehr stark auf das Einhalten des Maximalgewichtes geachtet werden, sodass bereits jedes Kilogramm Ersparnis einen Unterschied machen kann.
Wenn Gewicht jedoch keine Rolle spielt, kommt die mechanische Bauweise durchaus in Frage. Sie kann unter Umständen günstiger kommen als die chemische Bauweise, ist umweltfreundlicher, da auf Klebstoffe verzichtet werden kann, und durch bestimmte Schienen und Unterkonstruktionen kann sie sich durch Aufstellen dem Einstrahlungswinkel der Sonne anpassen, und damit effektiver Strom erzeugen als fest verklebte Anlagen.
Bei der Montage mit Klebstoff (chemisch) ist der Winkel des Daches maßgebend für die Effektivität der Module. Das Modul ist in diesem Fall kein Glas-Glas-Modul, und somit dünner, flexibler und leichter. Ein solches Modul wäre beispielsweise das Dünnschichtmodul. Ohne dass es einer Stützstruktur bedarf, kann diese Art der Installation deutlich günstiger kommen. Dazu liegt sie in Sachen Leichtbau klar vorne. Man Spart sich darüber hinaus aus Kosten durch die weniger aufwändige Montage.
Unsere favorisierte Art der Montage ist jedoch die Nutzung von PV-Modulen auf Zurrschienen, welche wieder herum auf dem Dach verklebt werden. Somit spart man sich unnötige Dachdurchbrüche, genießt aber trotzdem die flexiblen Vorteile einer aufstellbaren Unterkonstruktion. Wenn man Autarkie mit seinem Tiny Haus anstrebt, sollte man sich für ein Flachdach entscheiden. Gepaart mit den Zurrschienen bietet es optimale Möglichkeiten zu mehr Energiegewinnung durch die Sonneneinstrahlung.
Viele Firmen bieten mittlerweile mobile oder faltbare Solarpaneele an. Sie schaffen Autarkie in Schrebergärten, oder auf Campingplätzen. Somit gibt es viele Schnittstellen in der Nutzung fürs Tiny House. Sie sind frei platzierbar, und somit immer nach der optimalen Sonneneinstrahlung ausrichtbar. Wenn man das Dach seines Tiny Houses als Dachterrasse nutzen will, muss man außerdem keinen Abstrich in der Terrassenfläche machen, um Platz für fest installierte Solarpaneele zu schaffen. Die mobilen Paneele können dann einfach auf die Dachterrasse gestellt und ausgerichtet werden. Wenn man den vollen Platz der Terrasse nutzen will, können die Paneele dann auf dem Grund platziert werden. Ein Problem, welches mit mobilen Paneelen kommt, ist die Frage des Diebstahlschutzes, sowie der Nutzung bei Fahrt. Will man nämlich keine Unterkonstruktion schaffen, auf der die Paneele bei Fahrt befestigt werden können, ist die Stromerzeugung während der Fahrzeit nicht möglich. Wenn man sich den Aufwand macht, eine Unterkonstruktion fest zu installieren, kann man eigentlich auch direkt auf eine fest installierte Anlage gehen. Damit spart man sich erhebliche Kosten, und hat einen sehr ähnlichen Nutzen.
Batterie
Die Verwendung von Batterien ist oft entscheidend, um Tiny Häuser mit Energie zu versorgen, insbesondere wenn sie nicht an das Stromnetz angeschlossen sind. Sie schaffen in Kombination mit regenerativen Energien mehr Unabhängigkeit von Umwelteinflüssen, und ermöglichen Pausen im Betrieb von Verbrennungs-Generatoren.
Batterietechnologien: Lithium vs. Blei
Lithium-Ionen-Batterien gelten als die modernere und leistungsstärkere Option. Sie sind leichter, haben eine höhere Energiedichte und eine längere Lebensdauer im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien. Lithium-Batterien bieten auch eine schnellere Ladezeit und eine tiefere Entladetiefe, was bedeutet, dass sie effizienter genutzt werden können. Blei-Säure-Batterien sind eine ältere Technologie und werden oft als kostengünstigere Alternative betrachtet. Sie sind jedoch schwerer, haben eine begrenztere Lebensdauer und eine geringere Energiedichte im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien. Blei-Säure-Batterien erfordern auch mehr Wartung, da sie regelmäßig mit Wasser aufgefüllt werden müssen.
Auf lange Sicht sind Lithium-Ionen-Batterien die bessere Wahl für Tiny Häuser aus mehreren Gründen:
1. Lithium-Ionen-Batterien haben in der Regel eine Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren oder mehr, während Blei-Säure-Batterien oft nach 3 bis 5 Jahren ersetzt werden müssen. Dies führt langfristig zu niedrigeren Gesamtkosten.
2. Lithium-Batterien bieten eine konstante Leistung über einen längeren Zeitraum und ermöglichen eine tiefere Entladung, was in Tiny Häusern wichtig ist, um die Energie optimal zu nutzen.
3. Lithium-Ionen-Batterien sind leichter und kompakter, was in den begrenzten Platzverhältnissen von Tiny Häusern von Vorteil ist.
4. Sowohl Lithium-Ionen-Batterien als auch Blei-Säure-Batterien haben Umweltauswirkungen, aber Lithium-Batterien gelten als umweltfreundlicher. Die Herstellung und Entsorgung von Blei-Säure-Batterien kann schädliche Auswirkungen auf die Umwelt haben, da sie Blei und Schwefelsäure enthalten. Lithium-Batterien sind zwar energieintensiver in der Herstellung, aber ihre lange Lebensdauer und die Möglichkeit zur Wiederverwertung tragen zur Verringerung ihres ökologischen Fußabdrucks bei.
Die Wahl der Batteriekapazität sollte sich nach dem individuellen Bedarf und Zweck richten. Größere Kapazitäten sind erforderlich, wenn das Tiny Haus über längere Zeiträume hinweg autark sein soll oder wenn energieintensive Geräte wie Klimaanlagen oder Elektroheizungen betrieben werden müssen. Die Kapazität beeinflusst jedoch auch das Gewicht, den Kosten und den Raumbedarf der Batterien. Daher ist es wichtig, die richtige Balance zwischen Kapazität und den verfügbaren Ressourcen zu finden. Ein möglicher Nutzungszweck wäre es, die Solarenergie seiner PV-Anlage in einem 24h Turnus einzuspeichern. Somit lassen sich ertragsgeringe Stunden überbrücken, und die Energie muss nicht sofort verbraucht werden, wenn sie erzeugt wird. Diese Art der Batterienutzung ist besonders hilfreich, wenn elektrische Geräte beispielsweise auch bei Nacht genutzt werden sollen.
Generatoren
Wartung: Generatoren erfordern regelmäßige Wartung, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Dies umfasst Ölwechsel, Luftfilterreinigung und gelegentliche Inspektionen. Planen Sie regelmäßige Wartungsarbeiten ein, um die Lebensdauer Ihres Generators zu verlängern.
Sicherheit: Bei der Verwendung eines Benzin-Generators ist die Sicherheit besonders wichtig. Stellen Sie sicher, dass der Generator ordnungsgemäß installiert und belüftet ist, um Kohlenmonoxidvergiftungen zu vermeiden. Lagern Sie Benzin sicher und fern von offenen Flammen.
Umweltauswirkungen: Benzin-Generatoren sind nicht die umweltfreundlichste Option, da sie fossilen Brennstoff verwenden und Abgase erzeugen. Wenn möglich, sollten erneuerbare Energiequellen bevorzugt werden. Wenn Sie jedoch auf einen Benzin-Generator angewiesen sind, wählen Sie einen, der die aktuellen Emissionsstandards erfüllt.
Notstromversorgung: Benzin-Generatoren wie der Honda EU70is eignen sich gut als Backup-Stromquelle in Notfällen. Sie können dazu beitragen, dass Ihr Tiny House weiterhin mit Strom versorgt wird, wenn andere Energiequellen ausfallen.
Die Verwendung eines Benzin-Generators in einem Tiny House erfordert sorgfältige Planung und Überlegung. Es ist wichtig, den Generator sicher und ordnungsgemäß zu betreiben, um die Sicherheit und die Lebensdauer Ihrer elektrischen Geräte und des Generators selbst zu gewährleisten.
Steckdosen
Adapter
Hat man eine Stromquelle mit einem Steckverbindersystem, kann man häufig mit speziellen Adaptern andere Stecker anschließen. Mit der korrekten Ausstattung ist das prinzipiell zwischen allen Systemen möglich, allerdings gibt es auch Adapter zu kaufen, die diese Ausstattung nicht besitzen und daher gefährlich und nicht zulässig sind.
Stromstärke
Will man von einer höheren Stromstärke auf eine niedrigere gehen, müssen Vorkehrungen getroffen werden, dass nicht zu viel Strom in die Leitung fließt, die nur für kleinere Stromstärken ausgelegt ist. Andernfalls kann es zu Überhitzung und Kabelbrand kommen. Deshalb muss in solchen Fällen immer ein Leitungsschutzschalter mit 16A in den Adapter integriert sein oder zwischengeschaltet werden.
Verpolungssicherheit
Generell muss man bei Adaptern von Schuko-Steckdosen auf CEE-Stecker beachten, dass der Adapter die Verpolungssicherheit von CEE-Steckern aufhebt. Im Schuko-System kann jeder der beiden Kontaktstifte mit dem unter Spannung stehenden Außenleiter belegt sein, je nachdem, wie herum der Stecker in die Steckdose eingeführt wird. Das CEE-System hingegen ist so ausgelegt, dass im blauen CEE-Stecker der Stift rechts oben der mit dem Außenleiter verbundene ist. Nun besitzen manche Geräte 1-polige Netzschalter, d.h., sie schalten nur den Außenleiter ab, also die mit dem Stift rechts oben im blauen CEE-Stecker verbundene Leitung. Hat man jedoch das Gerät per Adapter an eine Schuko-Steckdose so angebunden, dass der Neutralleiter der Schuko-Steckdose mit dem Stift rechts oben am CEE-Stecker verbunden ist, bleiben alle direkt mit dem Außenleiter verbundenen Teile des Geräts unter Spannung. Dies kann ein Sicherheitsproblem darstellen, z.B. falls solche Teile berührt werden können. Auch im Campingbereich sind solche 1-poligen Sicherungen üblich.
Schuko Stecker
Das im Haushalt gebräuchliche Steckersystem ist der Schuko-Stecker („Schuko“ steht für „Schutzkontakt“) oder davon abgeleitete Formen. Der Schuko-Stecker hat zwei runde Kontaktstifte für die Stromführung (der unter voller Spannung stehende Außenleiter L, auch Phase genannt, und Neutralleiter N, auch Nullleiter genannt) und außen am Rand des Steckers einen dritten Pol, den Schutzkontakt (Protective Earth, PE). Der Schutzkontakt dient der Sicherheit; insbesondere soll er den Strom ableiten und die Sicherung auslösen, wenn das Gehäuse des angeschlossenen elektrischen Geräts durch einen Fehler oder Schaden gefährlicherweise unter Strom steht.
Bei davon abgeleiteten Formen wie dem Konturenstecker oder dem flachen Eurostecker fehlen die Schutzkontakte. Sie dürfen nur für Geräte benutzt werden, die eine Schutzisolierung besitzen und bei denen das Gehäuse deshalb nicht unter Strom stehen kann. Dabei ist der Eurostecker nur für Geräte zugelassen, deren Stromaufnahme nicht höher als 2,5A ist. Der Konturenstecker darf mit maximal 16A belastet werden.
Schuko-Stecker sind für Spannungen bis 250V konzipiert. Sie sind international nicht standardisiert, so dass die Schuko-Stecker eines Landes oft nicht in anderen Ländern benutzbar sind; Eurostecker und Konturenstecker allerdings können in den meisten europäischen Ländern benutzt werden.
Der internationale Standard für Steckersysteme ist der IEC 60309. Er spezifiziert unterschiedliche Steckverbinder mit runden Gehäusen für verschiedene Anwendungen bei verschiedenen zulässigen Spannungen. Hier passt der Stecker eines Typs immer nur in die Buchse (die Steckdose) desselben Typs. Dazu unterscheiden sich die verschiedenen Typen durch Beschaffenheit und Durchmesser der Verbinder (Stecker und Buchse). Die beiden gebräuchlichsten werden als CEE-Stecker bezeichnet.
CEE Stecker
Der blaue CEE-Stecker, auch als Caravanstecker oder Campingstecker bezeichnet, wird ausschließlich für Netzspannungen von 230V verwendet. Wie der Schuko-Stecker besitzt er zwei runde Kontaktstifte für die Stromführung; der Schutzleiter ist aber ebenfalls als Stift ausgebildet. Daher ist er nicht mit dem Schuko-System kompatibel. Die normale Ausführung ist für Stromstärken bis 16A zugelassen; es existieren aber auch größere Ausführungen bis 32A, 63A und 125A, die sich aber alle durch ihre Größe unterscheiden und untereinander nicht kompatibel sind. Der blaue CEE-Steckverbinder wird mit L+N+PE, 6h bezeichnet, was bedeutet, dass er einen Außenleiter, einen Neutralleiter und einen Schutzkontakt besitzt, wobei der Schutzkontakt auf der Position 6 Uhr (also unten) liegt.
Betreibt man Verbraucher am 230V Netz für längere Zeit mit einer Leistung, die nahe an 16A Stromstärke benötigt, sollte man keine Schuko-Steckverbindungen benutzen, sondern eine blaue CEE-Steckverbindung, da sich diese durch die größeren Kontaktflächen weniger stark erwärmt und dadurch sicherer ist.
Der rote CEE-Stecker, auch als Drehstromstecker oder Starkstromstecker bezeichnet, wird für Netzspannungen von 400V, also für Drehstrom (Dreiphasenwechselstrom), verwendet. Drehstrom zählt drei unter Spannung stehende Leiter, daher besitzt der rote CEE-Stecker die Bezeichnung 3L+N+PE, 6h (3 Außenleiter, 1 Neutralleiter, 1 Schutzkontakt bei 6 Uhr, also unten). Die gebräuchlichste Ausführung ist die für 16A. Die Ausführung für 32A sieht auf den ersten Blick gleich aus, ist aber etwas größer und daher nicht kompatibel mit der für 16A. Es gibt auch Varianten für 63A und für 125A.
Adapter für CEE-Steckdosen (Steckdosen an einem Kabel oder Adapter – nicht fest an der Wand angebrachte – werden manchmal auch als Kupplungen, Kupplungsdosen oder Buchsen bezeichnet) und Stecker sind im Wesentlichen problemlos möglich, wenn man gleiche Stromstärken hat oder von einer niedrigeren Stromstärke (Ampèrezahl) auf eine höhere geht. Für daran angeschlossene Verbraucher steht dann eben maximal die niedrigere Stromstärke zur Verfügung. Auch für einen 230V Anschluss (blauer CEE-Stecker oder Schuko-Stecker) an eine 400V Steckdose mit 16A gibt es entsprechende Adapter, dabei wird nur eine Phase der 400V Steckdose an den 230V Stecker angebunden. Alternativ gibt es Adapter, die an eine 400V Steckdose mit 16A drei 230V Steckdosen ankoppeln.
Wieland Stecksystem
Bei der Planung und dem Bau von Tiny Häusern ist es entscheidend, platzsparende und effiziente Lösungen für alle Aspekte der Wohnraumnutzung zu finden. Das Wieland Stecksystem ist eine solche Lösung, die in Tiny Häusern sinnvoll eingesetzt werden kann.
Dieses Stecksystem ist eine innovative Methode zur elektrischen Verdrahtung von Gebäuden. Es ermöglicht die schnelle und sichere Verbindung von elektrischen Leitungen und Geräten ohne den Einsatz herkömmlicher Schraub- oder Lötverbindungen. Stattdessen werden die Leitungen einfach in spezielle Steckdosen gesteckt, die eine sichere Verbindung gewährleisten. Dieses Stecksystem ist nicht nur effizient, sondern auch äußerst flexibel und einfach zu installieren. Dadurch ist es uns auch möglich, die Elektro-Installation vorzunehmen, ohne externe Elektriker mit ins Boot holen zu müssen. Was uns wieder herum Zeit und Kosten spart.
Tiny Häuser sind oft so konzipiert, dass sie den Bedürfnissen ihrer Bewohner gerecht werden. Das Wieland Stecksystem ist modular aufgebaut, was bedeutet, dass es leicht an geänderte Anforderungen angepasst werden kann. Wenn Sie also Änderungen an der Elektrik in Ihrem Tiny Hauses vornehmen möchten, können Sie das Stecksystem entsprechend anpassen, ohne komplexe Neuverdrahtungen durchführen zu müssen.
Sicherheit ist in jedem Wohnraum von größter Bedeutung, und Tiny Häuser bilden da keine Ausnahme. Das Wieland Stecksystem ist so konzipiert, dass es höchsten Sicherheitsstandards entspricht. Die Steckverbindungen sind robust und gewährleisten eine zuverlässige Stromversorgung, ohne dass es zu lockeren oder gefährlichen Verbindungen kommt.
Tiny Häuser sind oft auf Nachhaltigkeit ausgerichtet, und das Wieland Stecksystem passt gut in dieses Konzept. Es besteht aus recycelbaren Materialien und ist langlebig, was dazu beiträgt, Abfall zu reduzieren und die Umweltauswirkungen zu minimieren.