Projekt: Notstromgenerator

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link: – eigenes Projekt –

Eine sehr grundsätzliche Frage im allgemeinen Chaos der aktuellen Gegebenheiten ist die um die eigene Grundversorgung im Falle von Problemen in der allgemeinen Versorgung. Dabei ist nicht entscheidend, welche Ursache dafür verantwortlich ist oder wer schuld ist, sondern was dann genau passieren soll.

Eine sehr reale Gefahr ist die eines zumindest zeitweiligen Stromausfalls über Tage. Wenn man sich sein Haus oder Wohnung mal genau aussieht, wird in einem solchen Szenario in wenigen Stunden ein erhebliches Problem auf die Bewohner zukommen. Kühlschränke, Licht, Kommunikation und Heizung sind gleich oder zeitnah verloren. Nach wenigen Stunden werden eingelagerte Lebensmittel problematisch, Kochen in den meisten Haushalten unmöglich.

Eigentlich bin ich ein Verfechter von erneuerbaren Energien und tendiere eher dazu, Lösungen auf Basis von Verbrennern zu vermeiden. Hier wäre konkret ein Inselbetrieb einer notstromfähigen Solaranlage eine naheliegende Option.
Realistisch gesehen löst dieser Ansatz das Problem nur teilweise, da er

• zwingend einen Speicher voraussetzt (den ich zumindest noch nicht habe)
• ausreichend Sonne, um diesen zu laden benötigt (die ich im Winter nicht habe)
• einen notstromfähigen Solarwechselrichter erfordert (den ich nicht bestellt habe und auch sehr teuer sind)

Da ich derzeit kein Interesse habe, diese Anforderungen zu erfüllen, muss eine etablierte Lösung auf Basis eines Stromgenerators erst mal genügen.

Warnung

Wenn man ersatzweise zum Energieversorger das eigene Hausnetz mit Strom versorgen will, ist definitiv technischer Hintergrund und Detailwissen erforderlich.
Viele der Arbeiten entziehen sich auch den Möglichkeiten eines Bastlers ohne Fachhilfe. Das Hintergrundwissen einer Elektrofachkraft ist also ZWINGEND bei dieser Aktion erforderlich, gerade weil hier wirklich viel schief gehen kann. Defekte Hausgeräte und Kabelbrände sind hier realistische Gefahren, Schaden an der eigenen Gesundheit sowieso. Ich bin wirklich kein Reiter der „nicht-VDI-konform“ Argumentation, aber hier ist das definitiv und uneingeschränkt wichtig!

Aufbau und Rahmenbedingungen

Ein Ersatznetz „fliegend“ aufbauen ist natürlich möglich, aber umständlich. Bei nur 1 oder 2 Verbrauchern natürlich ok, aber das wird kaum reichen bei einem längeren Blackout. Auch wird eine Verkabelung mit vielen Verlängerungskabeln potenziell problematisch oder sogar gefährlich. Daher ist der Ansatz eine feste Lösung mit dem Hausnetz, wenngleich keine vollautomatische.

Angefangen wird mal aus der Sicht des Hausverteilers. Ein autarker Betrieb mit eigenem Generator erfordert zwingend eine sichere Abtrennung vom Versorgernetz. Hierzu gibt es Umschalter, die alle 3 Außenleiter und den Normalleiter sicher umschalten können vom Versorgernetz zu Notstromnetz (mit einer neutralen Position, die von beiden trennt). Das Teil ist nicht ganz billig, aber nicht zu diskutieren. Die Dinger gibt es auch automatisch, aber für meine Zwecke reicht ein manueller Schalter mit Handbetrieb.

Beim Generator ist es wichtig zu entscheiden, ob man 3-phasig oder 1-phasig einspeisen möchte. Beide Varianten haben spezielle Vor- und Nachteile und sind für die nachfolgenden Betrachtungen extrem wichtig. Details dazu aber später. Ich habe mich für einen 1-phasige Variante entschieden.
Der Generator muss auch ausreichend Leistung bieten, um das Haus allein versorgen zu können. Dazu muss man über seine Verbraucher genau im Bilde sein, auch was im Falle einer Notversorgung nun wie weiter betrieben werden soll. Genau so, was eben nicht mehr benötigt wird. Eine gute Hausnummer dürfte ein Generator mit 6-10KW Leistung sein (das ist aber extrem von den Bedingungen abhängig). Damit wäre aber auch klar, dass ein 500€ Generator vom Baumarkt wohl hier nicht die richtige Wahl ist.
Der Generator wird über geeignete Kabel an den Umschalter im Sicherungskasten geführt und dient als Einspeisepunkt für den Notstrombetrieb.
Wenn man 6KW einphasig einspeisen will, muss man mit 26A auf dem Kabel rechnen. Ist also nix für filigrane Kabel und Spielzeugstecker.
Bei mir ist es eine Verkabelung mit CEE32A Stecker, 6mm² Kabel und kurze Kabellänge.

Wichtig ist auch die Betrachtung der Erdung. Ein „normaler“ Generator arbeitet ohne Erdung und erzeugt für sich allein ein sogenanntes IT-Netzwerk. Obgleich damit Verbraucher funktionieren, ist im Notstrombetrieb am Hausnetz die Schutzleiterfunktion nicht mehr nutzbar, weil die FI-Sicherungen nicht mehr arbeiten. Wenn der Generator auch geerdet wird, ist ein vollständiger Ersatzbetrieb möglich.
Bei mir ist der Generator per Staberder geerdet und mit dem Hauserder verbunden.

Das Hausnetz ist nun wirklich ein Problem. Bei einphasiger Einspeisung wird am einfachsten nur ein Außenleiter ersetzt, dann ist es relativ simpel. Alle Verbraucher, die an diesem Außenleiter hängen, werden versorgt, der Rest bleibt stromlos. Drehstromverbraucher sind nicht nutzbar (z.B. Herd oder Wärmepumpen). Im Hausverteiler ist es dann üblicherweise jede 3. Sicherung (da die üblicherweise abwechseln aufgeschaltet werden). Das muss aber nicht sein und ist (ohne Sachkenntnis) wieder eine Sache für den Elektriker.

Ein alternativer Ansatz ist es, die drei Außenleiter-Zugänge nach dem Umschalter zu brücken und alle von der einen Phase zu speisen. Das ist an sich elegant und auch saugefährlich ohne Klärung der Gegebenheiten.
Problematisch ist hier vor allen der Normalleiter. In der regulären Verkabelung ist üblicherweise wenigstens ein Normalleiter für mehrere Außenleiter zuständig. Im normalen Drehstrombetrieb neutralisieren sich die Verbraucher durch die Phasenverschiebung gegenseitig, so dass dieser für diesen Zweck ausreicht. Zumindest, sofern nicht mehrere Verbraucher des gleichen Außenleiters zusammen gespeist werden. Die summieren sich auf dem Normalleiter.
Wenn aber auf alle Außenleitern der gleiche Versorger speist, gibt es diesen Ausgleich nicht mehr. Und damit summieren sich alle Verbraucher auf den Neutralleiter.
Je nach vorhandener Verkabelung und Verbraucher kann das gut gehen oder eben einen Kabel(schmor)brand auslösen. Hier muss man also genau hinschauen.
Beim Herd ist das z.B. offensichtlich. Der ist normalerweise mit 3x16A und 5×2,5mm² Kabel angeschlossen. Im Regelbetrieb kommen auf den Normalleiter max. 16A, alles Ok. Im Einphasenbetrieb wären es dann 3x16A, und das überlastet den Normalleiter mit 2,5mm² hoffnungslos. Hier wird es brandheiss!

Das Hausnetz kann dafür natürlich ertüchtigt werden. Dies Bedarf aber einige Planung und wahrscheinlich Umbauen sowie manche neue Strippe.

Bei mir sind in einigen Fällen neue Kabel erforderlich. Zumal auch noch Neutralleiter für mehrere Phasen verwendet wurden, was ohnehin eine blöde Idee ist. Leider aber durchaus gängig, gerade bei gewachsenen Hausnetzen. Neutralleiter sind ohnehin ein tolles Thema (Stichpunkt Sternpunktverschiebung). Allein deshalb ist hier eine Überarbeitung für mich zwingend, auch wenn an sich alles funktioniert und die Verbraucher auch bei der suboptimalen Kabelage keine Überlastung erzeugen.

Der Herd bekommt einen neuen 4 poligen Leistungsschutzschalter, der auch den Neutralleiter überwacht. Dann wird auch bei Überlast des Neutralleiters die Sicherung geschmissen, und ich kann ohne weitere Änderungen zumindest einen Teil des Herds nutzen.

3-phasig versus 1-phasig

Bei den Generatoren gibt es wie angemerkt zwei Varianten. Eine erzeugt 3, zueinander versetzte Phasen, wie in der regulären Versorgung auch. An sich wäre das sehr interessant (siehe Neutralleiter), allerdings haben diese auch praktische Einschränkungen.
Die wichtigste wäre, dass die Generatorleistung gleichförmig auf alle 3 Phasen verteilt wird. Das Haus ist im Verbrauch aber nie gleichförmig und belastet die Phasen verschieden. Umgekehrt verlangt der Generator eine möglichst gleichmäßige Belastung der 3 Phasen. Ohne entsprechende Angleichungen überlastet man schnell den Generator, und dann wird es schnell wieder zappenduster (oder beschädigt den Generator, denn die Überwachung ist nicht immer auf allen Phasen gegeben). Und den Generator einfach größer zu machen, ist auch nicht wirklich zielführend. Schon jetzt wird mein System z.B. durch die Grundlast nicht wirklich belastet und bleibt daher praktisch im Leerlauf. Dadurch steigt die Frequenz im System (keiner nimmt den Strom ab). Und manche Verbraucher mögen das wiederum nicht und steigen aus. Natürlich haben größere Generatoren auch einen größeren Verbrauch, und schon daher ist es wenig sinnvoll einfach massiv zu überdimensionieren.
Die einphasige Lösung erlaubt eine wesentlich bessere Berechenbarkeit mit dem Preis kein Drehstromnetz mehr zu haben.

Generator und Aufbau

Der Generator selbst ist leider nur ein Teil der Lösung. Ich habe mich für einen Könner & Söhnen KS 9000E G entschlossen, der sowohl mit Benzin als auch mit LPG betrieben werden kann. Im LPG-Betrieb ist er nicht ganz so leistungsfähig, aber dafür laufruhiger und umweltfreundlicher. Jetzt kann das Ding aber nicht im Haus betrieben werden (nicht mal im Keller, den ich nicht habe). Im LPG-Betrieb ist es sogar verboten. Also muss das Teil nach draußen. Wenn man berücksichtigt, dass diese Leistungsklassen keine Leichtgewichte mehr sind (hier sind ca. 80Kg ohne Sprit zu bewegen) und die Verkabelung natürlich auch nicht mit frei verlegten Leitungen realisiert werden darf, braucht es also eine Einhausung. Bei mir muss hier ein eigenes Metallgerätehaus herhalten, in dem Generator, Sicherungen und Leitungen verbaut werden. Die Anbindung ans Hausnetz erfolgt über ein Leerrohr.
Die Abgasführung und Lärmdämmung sowie auch die Erwärmung des Innenraums sind angedacht, aber noch nicht fertig gelöste Probleme. Hier wird sukzessive weiter verbessert, aber grundsätzlich könnte das Teil schon mal laufen (mit offener Tür und entsprechender Beschallung der Nachbarn). Das Teil ist schon imposant im Betrieb, aber über Nacht würden die Nachbarn wohl schnell den Humor verlieren. Zum Glück ist das Teil wirklich nur für absolute Notfälle.

Ehrlich gesagt, ich hoffe das Teil wird nie gebraucht.

Fazit

Derzeit laufen die Vorbereitungen und Klärungen. Auch wenn ich hoffentlich das Teil niemals brauche, sind schon durch die Planung und Konzeptarbeiten sehr wertvoll, auch für eine spätere Lösung mit PV-Speicher. Die finalen Umbauten erfolgen dann, wenn ich die Solaranlage endlich in Betrieb nehmen kann.

Ich freue mich schon auf das Gespräch mit dem Elektriker.