Kabelquerschnitt berechnen: Batteriekabel, Solarkabel, Stromkabel in Kfz + Wohnmobil | Kabelrechner 12V / 24V

Beim Selbstausbau oder dem Nachrüsten von Solaranlage oder Batterie stellt sich schnell die Frage, wie bitteschön man den benötigten Kabelquerschnitt berechnen soll – für Batteriekabel, Solarkabel und die anderen Stromkabel. Auch ich hatte damals so meine Probleme damit, und deshalb findest du hier alle wichtigen Informationen darüber, wie der Querschnitt für solar, Batterie und die übrige Stromversorgung berechnet werden kann. Praktischerweise gibt es auch gleich Kabelrechner.

Hinweis: In diesem Ratgeber geht es nur um die Verwendung von Kupferkabeln im Gleichstromnetz (12V / 24V)!

Definition: was ist ein Kabelquerschnitt, und warum ist dieser so wichtig?

Es gibt den Durchmesser, den Radius, aber was bitteschön ist ein Querschnitt? Der Querschnitt ist eine Fläche, also die Querschnittsfläche. Der Kabelquerschnitt bzw. Leitungsquerschnitt wird in mm² angegeben – ein Flächenmaß, das wie folgt berechnet wird:

Es ist wichtig, den optimalen Kabelquerschnitt zu berechnen, aus dreierlei Gründen:

1. die Sicherheit: zu dünne Kabel können heiß werden (Heizleistung).
2. die Funktionalität: bei zu dünnen Stromkabeln kommt eventuell zu wenig Spannung an.
3. die Wirtschaftlichkeit: zu dicke Kabel wiegen und kosten mehr.

Wenn du mehr darüber in Erfahrung bringen möchtest: am Ende dieses Artikels gibt es tiefer gehende Erläuterungen. Ansonsten geht es jetzt an die Berechnung.

Leitungsquerschnitt Batteriekabel berechnen

Dieser Kabelrechner ist speziell für Versorgungsbatterien gedacht, wie sie in den Bereichen Photovoltaik / Wohnmobil / Inselanlage / Notstromversorgung etc. zum Einsatz kommen. Bei spontaner Überforderung mit der Berechnung des Querschnitts bitte den hilfestellenden Text unterhalb des Rechners studieren.

FUNKTIONIERT DER RECHNER NICHT? KLICKE HIER: https://www.crosli.de/dateien/batteriekabelrechner.php

 Wir unterscheiden zwischen zwei Arten von Batteriekabel, je nach Einsatzgebiet:

1. Batteriekabel von Stromquelle zur Batterie: „Womit und mit wieviel Ampere wird die Batterie geladen?“
   Ein Batteriekabel geht vom Trennrelais / Ladebooster / Batterieladegerät zur Batterie. Hier ist nicht nur die Kabellänge entscheidend, sondern auch die Stromstärke (Ampere), mit der die Batterie geladen werden soll. Lässt der Ladebooster also 30A durch, dann trägst du diesen Wert ein.
2. Batteriekabel zwischen zwei Batterien: „Wie viele Batterien sind wie verschaltet?“
   Die zweite Art von Batteriekabel verbindet (zwei nebeneinander stehende) Batterien miteinander. Hier verteilt sich der Ladestrom: Die 30A vom Ladebooster gehen in die erste Batterie rein, aber sie gibt nur 15A an die zweite Batterie weiter. Bei mehreren Batterien kommt es aber darauf an, wie diese verschaltet sind, Parallelschaltung oder Reihenschaltung. Wichtig: Bei der Verkabelung von zwei Batterien sollte möglichst KEIN SPANNUNGSABFALL entstehen! Bitte stelle den Spannungsabfall im Rechner auf 0,05 ein.

Im Kabelrechner ist ein Spannungsabfall von 0,3V angegeben. Hier wird erklärt, was es damit auf sich hat.

Tabelle: Querschnitt bzw. Strombelastbarkeit für Batteriekabel

Kabelquerschnitt Solarkabel berechnen

Solarkabel führen von den Solarmodulen zum Laderegler. Deren Kabelquerschnitt ist in diesem Rechner eher großzügig ausgelegt: wir gehen von einer Anlagenleistung von 100% aus. Also davon, dass ein 100Wp Solarmodul auch 100 Watt Leistung erbringt. In der Praxis sind es jedoch selten mehr als 75%. Hier könnte man sich im Zweifel also auch für einen kleineren Leitungsquerschnitt als berechnet entscheiden. Dann kann es aber sein, dass die Anlage nicht perfekt arbeitet, sollten wirklich mal perfekte Witterungsbedingungen anliegen (Sonne steht hoch, klare und kalte Luft).

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Fußnote *1: Spannungsabfall bei Reihenschaltung / Solaranlage mit hoher Leistung.
Umso höher die Leistung der Solaranlage, desto mehr relativiert sich der Verlust: 10 Watt Verlust fallen bei 1000 Wp einfach weniger ins Gewicht als bei einer 100 Wp Solaranlage.

Deshalb: Bei einer Reihenschaltung den Wert bitte von Hand ändern! Pro Modul 0,3V Spannungsabfall. Beispiel: 3 Module = 0,9V

Diese Infos benötigt der Solarkabel Rechner:

• Leistung eines Solarmoduls: Diese Angabe in Wp findet sich auf dem Produktdatenblatt des Moduls.
• Anzahl der Zellen eines Moduls: Eine Zelle hat normalerweise eine Spannung von 0,5V. Die Gesamtspannung des Moduls ergibt sich also aus Anzahl der Zellen x 0,5V
• Anzahl der Module: dieser Querschnittsrechner geht von gleich großen Modulen aus!
• Parallelschaltung oder Reihenschaltung? Bei der Parallelschaltung bleibt die Spannung eines Moduls, bei Reihenschaltung erhöht sich die Spannung um jedes Modul, das in Reihe geschaltet wird. Auf die maximal Eingangsspannung des Ladereglers achten!
• Kabellänge: von der Anschlussleitung /-buchse des Solarmoduls bis zum Laderegler. Wie bei allen Kabeln gilt: so lange wie nötig, so kurz wie möglich!
• Spannungsabfall: der voreingestellte Wert von 0,3V kann normalerweise so bleiben. Bei hohen Strömen und besonders langen Kabeln könnte man diesen Wert auf 0,2V setzen.

Tipp: beim Berechnen der Kabel für eine Solaranlage für das Wohnmobil (oder Boot), denke daran, ob ein späteres Aufrüsten angedacht und möglich ist. Ich habe gleich 6mm² Solarkabel verlegt, obwohl 4mm² gerade noch so gereicht hätten. So kann ich einfach ein weiteres Modul dazupacken. Dieser Gedankengang entfällt, wenn das Dach deines Wohnmobils zu klein oder schon voll ist.

Du weißt noch gar nicht, wie groß die Solaranlage werden soll? Der Solarrechner hilft dabei.

Kabelquerschnitt berechnen: die restliche Stromversorgung

Haben wir Leitungsquerschnitte von Solaranlage und Batterie erfolgreich berechnet, bleibt der ganze Rest. Stromkabel für Beleuchtung, 12V Steckdosen usw. Hier ist entscheidend, welcher Strom in der Summe maximal entnommen wird. Setze hier bessere höhere Werte an, ein Beispiel: mein Alter Laptop brauchte nur 30 Watt, mein neuer braucht 100 Watt – wofür der verlegte Kabelquerschnitt eigentlich nicht mehr ausreichend ist. Dadurch, dass er nur kurzfristig 100 Watt braucht, geht es – optimal ist aber anders.

Im Wohnbereich von Wohnmobil oder Boot finden wir normalerweise eine Bordspannung von 12V Gleichstrom vor. Stromkabel gehen die abenteuerlichsten Wege, durchqueren Schränke, doppelte Böden, sind oft viele Meter lang. Das ist Ok, wenn der Kabelquerschnitt groß genug ist. Und die Kabel anständig verlegt sind.

Querschnittsberechnung: kleines Stromkabel 1×1

Spannungsabfall

Stellen wir uns mal ein Stromkabel vor. Am linken Ende ist eine Batterie angeschlossen, am rechten Ende eine 12V Glühbirne mit 40 Watt. Das Stromkabel ist 10 Meter lang und hat einen Kabelquerschnitt von 1,5mm². Laut dem Kabelrechner sollten es aber 4mm² sein. Unser Kabel ist also eigentlich zu dünn. Aber was heißt das eigentlich?

Strom trifft im Kupferkabel auf Widerstand. Dadurch entsteht Wärme, die sogenannte Heizleistung. Umso dicker das Kabel, desto geringer der Widerstand, desto geringer die Heizleistung. Wenn auf dem Weg von der Batterie bis zur Glühbirne also Strom in Wärme umgewandelt wird, dann sinkt die Spannung. Nun hat dies zwei Effekte: erstens wird das Kabel warm. Wärme ist ja erstmal nicht schlimm, solange es nicht heiß wird. Wird das Kabel zu heiß, kann die Ummantelung hinweg schmoren. Schwupps, wir haben einen Kabelbrand.

Das Zweite Problem kann sein, dass am rechten Ende des Kabels nicht mehr die Spannung anliegt, die benötigt wird. Glühbirnen leuchten nicht mehr so hell, elektrische Geräte stottern vor sich hin.

Der Klassiker ist übrigens ein zu dünnes Batteriekabel zwischen Starterbatterie und Wohnmobilbatterie. Hier lohnt sich das Messen der Spannung. Denn wenn der Spannungsverlust so hoch ist, dass hinten nur noch 12V oder so ankommen, dann wird die Versorgungsbatterie schlichtweg nicht geladen.

Was man ohnehin im Wohnmobil haben sollte ist ein Multimeter. Im Idealfall ein Zangenmultimeter, das Stromstärke und Spannung berührungslos misst. So wird ein Spannungsabfall sichtbar.

Beim Kabelquerschnitt berechnen setzen wir einen Spannungsabfall von 0,3V an. Grundsätzlich könnte man auch mit einem Wert von 0,2V rechnen, wenn es nicht so sehr auf Preis, Gewicht und Platzbedarf ankommt. 0,4V würde ich als Obergrenze ansetzen, und allenfalls bei Verbrauchern daher nehmen, nicht bei Ladeleitungen.

Berechnungsformel Kabelquerschnitt

Wir nehmen für die Kabelquerschnitt Berechnung eine vereinfachte Formel:

Stromstärke(Ampere) x Kabellänge(x2) x 0,018 / zulässiger Spannungsabfall (deltaV) = Querschnitt Kupferleiter(mm²)

Warum ist der richtige Leitungsquerschnitt so wichtig?

• Zu dünne Kabel:
  • Spannungsabfall
  • Hitze > Kabelbrand
• Zu dicke Kabel:
  • Unnötig hohes Gewicht
  • Sperrig und unflexibel
  • Teuer

Stromkabel verlegen: Kabelsicherung ist wichtig!

Wir hantieren mit Strom, da sind Vorsichtsmaßnahmen wichtig. Es gibt auch einige Vorschriften, geradem bei der Stromversorgung im Wohnmobil. Den richtigen Kabelquerschnitt berechnen ist schon ein wichtiger Punkt in Sachen Sicherheit. Nun gilt es, auch bei der restlichen Stromversorgung sauber zu arbeiten:

• Stromkabel immer in einen Kabelkanal legen – damit Kabel nicht abknicken, quetschen, sich aufreiben können.
• 12V und 230V voneinander getrennt verlegen – so will es die Vorschrift.
• Immer schön luftig locker, damit nichts durchscheuern kann
• Dickere Kabel (Batteriekabel) konfektioniert kaufen
• Auf saubere Verbindungen achten! Anständige Kabelschuhe, Wago-Klemmen und MC4-Stecker verwenden. Kein Mensch braucht Stromdiebe!
• Passende Sicherungen verwenden

Kabelschutz: Kabelsicherung  und Kabelkanal im Fahrzeug

Apropos Sicherheit. Wir müssen das Stromkabel ja noch absichern – vor mechanischen Beschädigungen, und vor Kurzschlüssen. Da gilt das Prinzip: für jede Leitung eine Sicherung. Denn im Ernstfall ist es einfach besser, wenn nur eine Sicherung durchbrennt – und nicht irgendwas anderes abfackelt.

Mechanisch sichern wir Kabel, indem wir sie ordentlich verlegen – so, dass nichts scheuert, und am Besten immer in Kabelkanälen oder Kabelrohren.

Die Stromversorgung im Wohnmobil sichern wir mit den Sicherungen im Plusverteiler ab. Die Solarkabel sind mit der Sicherung im Laderegler abgesichert. Bleibt also noch die Kabelsicherung rund um die Batterie. Hier braucht es Sicherungen zwischen Ladegerät / Ladebooster und Batterie, aber auch zwischen Batterie und Wechselrichter. Letzterer Aufwand lässt sich umgehen, indem man sich einen Wechselrichter inklusive Batteriekabel und passender Sicherung kauft.

Es gilt das Prinzip: Die Sicherung schützt das Kabel – und sollte immer an der Batterie angebracht werden.

Größe der Sicherung berechnen

Wir haben den optimalen Kabelquerschnitt berechnet und das Stromkabel entsprechend eingebaut. Jetzt stellt sich eigentlich nur noch die Frage, welche Sicherung benötigt wird.
Die Sicherung sollte so groß gewählt werden, dass der angeforderte Strom noch durchkommen kann – aber auch nicht viel größer. Beispiele:

• Der Ladebooster lässt 50A durch > 60A Sicherung (und eine 80A Sicherung zwischen Lichtmaschine und Ladebooster, aber das steht auch in der Anleitung).
• Der Spannungswandler macht 1.200 Watt auf 12V, es fließen also maximal 100 Ampere > 120A Sicherung. Aber: bei allzu kurzen Kabeln (unter 50cm) verbauen wir eigentlich keine extra Sicherung.
• Zur 12V-Steckdose, die das Tablet laden soll, führt ein 2,5mm² Kabel, > 10A Sicherung

In diesesem Sinne: Happy Kabelquerschnittsberechnung!