Notstromversorgung für Heizung

Notstromversorgung für den Holzvergaser und andere Heizungen

Letzte Aktualisierung 08.11.2022

 

Meine Ausrüstung ist hier zu finden: Ausrüstungsliste mit Links

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Wozu eine Notstromversorgung für die Heizung?

Leider ist die Versorgungslage auf dem Land nicht das was man sich  im Jahre 2016 wünscht (Nachtrag: in 2022 auch nicht besser). Die letzten Jahre gab es mindestens 6 (bis 2022 weitere 6) von mir selbst registrierte Stromausfälle und bei dreien lief der Holzvergaser, was zu ziemlichen Problemen führt, denn ein Holzvergaser ohne Strom läuft halt nicht einfach weiter und im Inneren brennen fröhlich die großen Holzscheite. Was passiert, wenn der Strom weg ist? Der HV macht alle Klappen zu – dazu ist eine kleine Batterie eingebaut (wenn sie denn funktioniert) – und versucht den Brand abzuwürgen, was ohne Luftzufuhr dann passiert. So einfach lässt sich jedoch der Brand nicht ersticken und ein HV kann auch nicht alles hermetisch abriegeln, so dass sicher ein Schwelbrand entstehen wird (selbst erlebt). Wenn der Ofen bei vollem Brand ausgeht, gibt das einen sehr langen Schwelbrand und das Holz verwandelt sich in dicken klebrigen Teer, der sich überall im Holzraum (obere Kammer) absetzen wird. Dadurch wird alles zugeschmiert und festgeklebt. Wie lange so etwas dauert hängt von der Holzmenge ab. Wenn man den Ofen zwischendurch aufmacht, kann es zu einer Rauchgasexplosion kommen, da nun mit einem Schlag Sauerstoff zur Verfügung steht. Die Flammen kommen dann natürlich aus der Tür. Das alles muss nicht sein, ist aber schon mehrfach vorgekommen. Flammenrückschläge bei Holzvergasern sind ja keine Seltenheit. Wenn der Ofen zu heiß wird – was sicher zu erwarten ist – kommt die thermische Sicherung und wird durch die Wasserversorgung den Ofen herunterkühlen, so lange es notwendig wird. Leider fangen die Probleme dann erst an, da der Ofen innen eine dicke Teerschicht gebildet hat. Das Anfahren beim nächsten Mal kann zu einem Schornsteinbrand führen, wenn das ganze Teer zügig verbrennt.

Die Notstromversorgung soll ein Stehenbleiben des HVS verhindern, so dass er in Ruhe das komplette Holz abbrennen kann und notfalls auch die Heizung noch einen Tag lang weiter laufen lässt. Dies hängt einzig von der Dimensionierung ab.

Natürlich lässt sich die Anlage auch für alle anderen Heizungen verwenden. Nur die Leistungswerte müssen angepasst werden.

 

Anforderungen an die Notstromversorgung

Die Versorgung muss folgende Parameter aufweisen:

• echte Sinuswelle der Spannung
• Netzspannungsvorrangschaltung (nur bei Holz- und Pelletöfen)
• kurzsfristige Umschaltung bei Netzausfall (bei normalen Heizungen kann das auch händisch erfolgen)
• Abbrand über mehrere Stunden aufrecht erhalten
• weiterhin die Heizung lauffähig halten für einen Tag (oder nach Wunsch)
• keine Gasentstehung bei den Akkus
• möglichst wartungsfrei
• Ladung per Kennlinie IUoU inkl. Temperaturüberwachung

 

HVS25 läuft nicht ohne Strom

 

Warum diese Vorausetzungen? Eine Sinuswelle der Versorgung ist notwendig, damit die komplexen elektronischen Steuerungen und einige Pumpen fehlerfrei laufen. Nur “annähernde” Sinuswellen (sogenannte Rechteckwellen und Co.) verursachen Störungen und Abstürze der Elektronik. Netzvorrangschaltung heißt, dass die Versorgung bei bestehender Netzspannung auch aus dem Netz erfolgt und nicht über die Akkus, die sonst schnell verschleißen würden. Die kurzfristige Umschaltung ist notwendig, damit die Elektronik nichts “merkt”. Die Umschaltung sollte “USV-gerecht” sein, also auch für Computer einsetzbar (kleiner 10ms). Die Akkus sollten nicht gasen, da sonst explosive Mischungen entstehen, die in einer Heizungsanlage nicht gewollt sind. Dies wird durch die Ladung und die Art der Akkus sichergestellt. Es sollten AGM-Akkus oder Liefepo4-Akkus eingesetzt werden, welche nicht randvoll geladen werden (bei AGM) um ein Gasen sicher zu vermeiden. Der Lader sollte die Akkutemperatur überwachen, da sich diese in einem Heizraum stark ändert und die Ladung entsprechend angepasst werden muss. Kann der Heizraum unter Null Grad fallen (was schlecht wäre für das Wasser in den Anlagenteilen), muss die Lifepo4-Batterie für Minusgrade geeignet sein.

 

Dimensionierung der Notstromversorgung

Um auszurechnen, wie groß die Anlage dimensioniert werden muss und wie lange die Anlage dann läuft, braucht  man die Verbraucherleistungen.
Meine Anlage hat:

• 63 W HVS25LC
• 45 W Pumpe RLA (läuft meist auf 7 W)
• 45 W Pumpe Heizkreis (läuft fast immer auf 7 W)
• 4 W UVR Steuerung
• 20 W Mischer, falls er denn mal regelt

 

 

Macht zusammen ca. 177 W plus Verluste, also ca. 200 W.
Bei schlechtem cos phi sind das dann evtl. auch 300 bis 400 W.
Anlaufstrom der Pumpen kann kurzzeitig 3x so hoch sein.
Der Transverter der Notstromversorgung sollte also mindestens 600 Watt bringen, darin sind entsprechende Reserven enthalten. Kurzzeitig sollte er 1200 Watt zur Verfügung stellen, damit Anlaufströme verdaut werden.

Der Akku benötigt für 4 Stunden Abbrand mit max. 400 Watt, bei 75% Transverterwirkungsgrad also ca. 530 Watt Leistung mal 4 Stunden, also 2120 Wh. Bei 12 Volt fließen ca. 45 Ampere um 530 Watt zur Verfügung zu stellen. In der Realität werden aber nicht alle Teile der Anlage gleichzeitig ihren maximalen Strom abfordern, so dass nachgemessen um die 8 Ampere fließen. Trotzdem muss die Anlage den maximalen Strom liefern können.

 

Winner 100AH AGM

 

In meinem Fall sollte der Akku sollte also ca. 100 Ah bei 12V haben, so dass er damit ca. 65 Prozent der berechneten Maximalleistung zur Verfügung stellen kann. Rein rechnerisch müsste ich bei Blei-Gel (AGM) einen 180-Ah-Akku nutzen und da nicht die gesamte Energie eines Akkus nutzbar ist, sogar ein 200er oder mehr. Die Realität zeigt dann aber doch andere Werte, so dass der 100-Ah-Akku beim Abbrand mit 8 A belastet wird und damit locker 8 Stunden Abbrand fahren könnte. Nach dem Abbrand läuft nur noch die Heizkreispumpe, ab und an mal der Mischer und die Steuerung. Das sind maximal 69 Watt Leistung, im Betrieb aber eher 15 Watt durchschnittlich. Mit einer Restkapazität von 30 Prozent des 100-Ah-Akkus, also ca. 30 Ah würde die Heizung noch ca. einen Tag weiter laufen. In der Realität sogar deutlich länger.

Bei Lifepo4-Akkus kann man 90 Prozent der Kapazität in die Berechnung einfließen lassen, bei Blei-Gel maximal 65 Prozent.

 

Elemente der Notstromversorgung

Folgendes wird benötigt:

• Transverter 12V auf 230V, mindestens 600W mit NVS (schnelle Notstromumschaltung)
• Ladegerät 12V für Bleigel mit Kennlinienfunktion und Temperaturüberwachung
• Akku Bleigel AGM mind. 100Ah oder Lifepo4
• Kabel entsprechender Stärke (80A)
• Sicherung 80A
• Verlängerungskabel 230V je nach Örtlichkeit

 

Fraron SWI600S12VCH mit Sicherungshalter und Sicherung 80A

 

Das Fraron SWI600S12VCH ist ein kombiniertes Gerät aus Transverter mit NVS und Ladegrät 20A mit Kennlinie und Temperaturüberwachung. Kostenpunkt ca. 400 Euro. Gibt es leider nicht mehr neu zu kaufen und das Nachfolgegerät hat keine echte Sinuswelle mehr! Also aufpassen beim Kauf. Es gibt aber vergleichbare Geräte auf dem Markt und die Kosten belaufen sich auf ca. 250 bis 500 Euro bei den Parametern. 10A Ladestrom reichen auch locker.

Als Akku kann man jede AGM-Batterie mit 100 Ah benutzen (preiswert) oder einen Lifepo4-Akku, welcher länger hält.. Als Kabel habe ich für meinen Anwendungsfall ein Kupferkabel mit 22mm2 Querschnitt genutzt.

 

hier alles zusammen verdrahtet und in Betrieb

 

Erdung

Diese Notstromversorgung ist ausgelegt auf ein unabhängiges Gerät. Man hat mit dieser Anlage ein unabhängiges TI-Netz aufgebaut, welches normalerweise nicht geerdet wird.

Wenn ich einen Holzvergaser oder eine Gastherme anschließe, kann eine Erdung sinnvoll sein. Aus dem IT-Netz wird dann z.B. ein TN-Netz (TN-S, TN-C, TN-C-S), durch entsprechende Maßnahmen, wie Verbinden von PE+N und zusätzlicher Erdung (PE) an den vorhandenen Erder. Dies sollte durch einen Elektriker vorab geprüft und dann auch ausgeführt werden, weil sonst Personenschäden entstehen können. Man sollte immer Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen RCD (Residual current protective device), also sogenannte Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) vorsehen. Diese gibt es in verschiedenen Formen im Fachhandel zu kaufen.

 

Fazit

Anlage läuft und wird regelmäßig bei vollem Betrieb getestet. Bisher lief alles 6 Jahre zufriedenstellend. Wenn der Heizraum sehr warm ist (ca. 28 Grad), dann geht der Lüfter der Fraron mal an.

 

Videos für Notheizungen

Hier das 1. Video aus der Reihe Notheizung (online ab 6. August 2022):

 

Hier das Video für kleine Notstromaggregate: