Keuze 230V~ of 12V=

Ik zie bij zelfbouw-campers en bij campers waar de eigenaar aardig wat bij geknutseld heeft, soms een ruime 230V~ installatie. Ik vraag mij dan altijd af waarom ze die keuze maken. Er is een relatie tussen het vermogen van de apparaten, de werkspanning van die apparaten en de benodigde stroomsterkte. In formule P=U.I (oftewel vermogen P is gelijk aan de spanning U maal de stroomsterkte I).
Die formule maakt een aantal dingen duidelijk:

  1. de reden waarom we elektriciteit via hoogspanningsleidingen vervoeren. In Nederland worden bij de 380 kV hoogspanningslijnen drie bundels toegepast met een gebruikelijke stroomsterkte van 2500 A  wat neerkomt op ruim 1500 MWatt (1,5 miljard Watt) transportvermogen. Zou je 230V gebruiken, dan kun je met die stroomsterkte slechts 900 kW (900.000 Watt) transporteren.
  2. veel vermogen vragende apparaten  hebben zogenaamde krachtstroom (400 V~) nodig; daar vallen ook apparaten onder die we in huis kunnen hebben zoals elektrische verwarmingen, sommige inductiekookplaten en oplaadpunten voor elektrische auto’s.

Dus heb je vermogen nodig, dan doe je dat met hoge amperages en hoge voltage’s.

Hoe het begon
Edison “jumbo” dynamo, op de Paris Electrical Exhibition in 1881. De dynamo woog 30 ton en kon genoeg stroom opwekken voor 700 lampen. Embedded Photo, Source: Edison National Historic Site

Aan het begin van de vorige eeuw werd in woonhuizen nog slechts mondjesmaat elektriciteit toegepast en de meest gangbare spanning was de door Edison geïntroduceerde 110V~. Dat heeft tot de jaren 50 geduurd toen er langzaam naast de radio en de gloeilampen meer apparaten in huishoudens kwamen en toen ook is men in Europa op verzoek van de fabrikant Siemens geleidelijk overgegaan op een spanning van 220V~ (de VS hebben tot op de dag van vandaag nog een 110V~netwerk van Edison). Midden jaren 60 waren bijna alle huizen aangesloten op een 220V elektriciteitsnetwerk, maar ik weet nog dat een oom en tante van mij zo achteraf woonden dat zij toen nog geen elektriciteit en waterleiding hadden (maar petroleumlampen en een waterput). Om tot harmonisatie van de netspanning binnen Europa te komen is in 1988 besloten om de netspanning in alle landen langzaam naar 230V~ te brengen (Engeland moest toen bijvoorbeeld terug van 240V~ naar 230V~).

Huishoudelijke apparaten

De meeste elektrische huishoudelijke apparaten zijn ontstaan in de 20e eeuw: wolfraam gloeilamp in 1910, elektrische koelkast 1911, elektrische verwarming in 1917, eerste radio-uitzending in 1919, eerste TV-uitzending in Nederland 1951 etc.
In de beginjaren werkten die apparaten allemaal op 110V~ (de toen gangbare netspanning), maar later dus op 220V~. Televisies kenden tot 1988 een kathodestraalbuis als beeldbuis, die een werkspanning nodig had van 40.000V. Die spanning werd door de TV zelf gemaakt van de 220V~ en je vond in die tijd dan ook nog een duidelijk zichtbare sticker op de achterkant van de TV waarop je voor deze zeer dodelijke spanning werd gewaarschuwd. Ook was die kathodestraalbuis wel tot 40 cm diep, waardoor TV’s altijd in een diep kastje werden ingebouwd. De eerste LCD-schermen kwamen in 1988 maar het duurde tot de jaren 2000 voordat de LED-TV’s betaalbaar en toegankelijk werden.

Met de komst van de transistor (vanaf 1955 voldoende betrouwbaar in massa geproduceerd) ontstonden de eerste batterij-gevoede apparaten, waarvan wel de transistor-radio in massa geproduceerd vanaf de jaren 60 de meest bekende werd. Vanaf de zeventiger jaren heeft de elektronica een grote vlucht genomen. Je kunt nu stellen dat in bijna alle apparaten wel elektronica is verwerkt die werkt op een gelijkspanning van 2V tot 19V. Zo zit in jouw Senseo koffie-apparaat naast een verwarmingselement van 1500 Watt ook heel veel elektronica voor de aansturing van het bereiden van jouw kopje koffie (zie de afbeelding van het printplaatje van een Senseo hieronder)

Bijna alles in huis zonder motor of verwarming werkt op lage gelijkspanning

Het gevolg van die grote vlucht van de transistor en de I(ntegrated) C(ircuit)’s is dat heel veel apparaten in ons huishouden op een lage gelijkspanning werken: de TV, de DVD-speler, de Media-set, jouw smartphone, tablet, laptop, PC, alle schermen, displays etc. etc. Als je kijkt naar het vermogen dat die apparaten vragen (het staat er verplicht in Europa altijd op, hetzij in Watt hetzij in benodigde spanning en verbruik in stroomsterkte) dan zul je zien dat je slechts zelden meer vermogen tegenkomt dan 75 Watt. Op 12V= vraagt dat dan een stroomsterkte van rond de 6 A. Alleen veel vermogen vragende apparaten, zoals de koffiezetter, de kookplaat, de magnetron, de oven met vermogens van 500 Watt tot zelfs wel 7500 Watt (inductiekookplaat met 4 zones) hebben die 230V~ (tot zelfs 400V~) echt nodig.

Omdat wij in onze woonhuizen geen gelijkspanningsnet hebben liggen, maar allemaal een 230V~ elektriciteitsnet, worden de huishoudelijke apparaten allemaal uitgerust met een omvormer die van de 230V~ netjes de gevraagde lage gelijkspanning maakt. Al die apparaten hebben daarom toch een stekker om in de wandcontactdoos te steken. in plaats van een 12V-plug. De laatste decennia echter zie je een ontwikkeling waarbij die omvormer niet ingebouwd wordt, maar los er bij geleverd wordt. Zo kom je tegenwoordig al veel losse voedingsapparaten tegen die de stroom leveren voor jouw router, de printer, de kabeltuners voor jouw TV, de DVD-speler en natuurlijk jouw smartphone, tablet, e-reader, laptop etc. etc. Op de afbeelding hierboven zie je in de opgerolde coax-kabel de losse omvormer liggen voor de KPN iTV-tunermet een werkspanning van 12V=. Voor kleine toepassingen, zoals een led-lampje, is dat vaak niet te doen, vandaar dat led-lampen nog steeds wel een kleine omvormer in de lamp zelf ingebouwd hebben, zodat je ze wel in een 230V-fitting kunt draaien, maar er zijn natuurlijk ook exemplaren verkrijgbaar die op 12V= werken! Tot slot TV’s: onze 32 inch Sony thuis uit 2018 heeft een werkspanning van 19,2V en heel veel televisies hebben tegenwoordig een extern voedingsapparaat voor een lage gelijkspanning.

Kortom: apparaten met een hoger vermogen (meer dan 75 Watt) werken op 230V~, apparaten met een laag vermogen werken op een lage gelijkspanning (meestal 12V=)

Daarom géén uitgebreid 230V~ netwerk, maar juist meer 12V= aansluitpunten

We hebben nu gezien dat eigenlijk alleen vermogen vragende apparaten op 230V~ werken en alle andere apparaten op een lage gelijkspanning. Het is onverstandig om in jouw camper al die andere apparaten toch op 230V~ te laten werken, vooral als je geen beschikking hebt over ‘walstroom’, dus als je niet ‘aan de paal’ staat..
Dat kan namelijk dan alleen maar als jij eerst van die 12V= een nette 230V~ maakt, die vervolgens door de omvormer van apparaat weer wordt omgezet naar een lage gelijkspanning (van meestal 12V= zoals voor de DVD-speler, de Media-set, de satelliet-ontvanger, of anders 5V= (USB)-spanning voor jouw telefoon, Mifi, …) met voor beide keren een rendementsverlies van 10%. Je gooit dan dus 20% van de beschikbare energie weg in de vorm van warmte, energie die schaars is in een camper. Voel maar eens aan de oplader van de smartphone wanneer die net klaar is met opladen.
Je hebt die 230V-aansluitpunten dan ook alleen maar nodig voor veel vermogen vragende apparaten. En juist die apparaten moet je niet gebruiken als je geen walstroom hebt: zware omvormers zijn immers de doodsteek voor huishoudaccu’s. En nu zie ik je denken “ach, een lithium-accu heeft daar geen last van”. Als je daarbij doelt op de grote energiedichtheid per kg van een lithium-accu heb je gelijk (10 kg lithium-accu kan 1000 Wh aan energie leveren en de daarvoor nodige loodzuuraccu heeft dan al snel een gewicht van 35 kg), maar je vergeet dat de meeste BMS’sen van de Lithium-accu’s slechts een maximale ontlaadstroom toestaan van 100 A (de Liontron serie 150 A) en een Senseo op een 12V->230V omvormer 163 A uit die accu wil trekken, waar de BMS dus een stokje voor steekt.

Powerstation een oplossing?

Je ziet ze hoe langer hoe meer: powerstations. In feite niets meer en niets minder dan een Lithium-accu met daaraan gekoppeld een omvormer om zo een draagbare 230V ‘in huis’ te hebben. Die bieden maar heel even een oplossing om een ‘tekort’ aan elektriciteit op te heffen. Als de lithium-accu leeg is, moet je hem weer opladen en waar haal je dan die energie vandaan? juist ja, uit de stroompaal. Nou dan had je beter daar gelijk kunnen gaan staan. Kijk eens naar de Bluetti AC60 van € 700,-. Je krijgt een accu met 400 Wh aan energie die max 600 Watt aan vermogen kan leveren. Doe je dat, dan is de accu in 3 kwartier helemaal leeg en moet je hem weer opladen. Dat kan rijdend (moet je wel 6 uur gaan rijden) of aan de stroompaal. Wil je echt wat vermogen, dan moet je al denken aan de BluettiAC600, maar die kost de lieve som van € 2300,- en al rijdend opladen daar moet je dan helemaal niet aan denken. Kun je beter een zwaardere huishoud-accu in jouw camper leggen, daar heb je veel meer aan.

Hoe zit het bij mij?

Natuurlijk ben ik niet de maat der dingen. Wij laten veel van thuis ook echt thuis als we op toer zijn: de mixer, de melkopschuimer, de koffiezetter, de magnetron, de oven, de elektrische tandenborstel, de haarföhn. En andere apparaten hebben we gewoon niet: geen elektrisch scheerapparaat, geen krultang, …. Wel hebben we alternatieven, maar die vragen geen elektriciteit: de Italiaanse Bialetti voor de koffie op de afbeelding hier links en de opvouwbare oven van Coleman die je op elke warmtebron kunt zetten.
In onze camper zitten twee wandcontactdozen voor 230V~: ééntje in de keuken en ééntje in de badkamer. Die in de keuken wordt alleen gebruikt voor de elektrische waterkoker als we aan de paal staan; staan we dat niet, dan koken we water op het gas met een keteltje. Die in de badkamer hebben we nog nooit gebruikt.
Verspreid in de camper hebben we wel nog 8 aansluitpunten van 12V=: één daarvan is in gebruik voor de stabilisator 12V, die er voor zorgt dat de daarop aangesloten TV, satelliet-ontvanger en DVB-T2-tuner een nette 12V= aangeleverd krijgen en dus niet door een laadspanning van 14,4V van mijn Gel-huishoud-accu worden opgeblazen. Ook hebben we twee universele DC-DC-omvormers die van die 12V= een lage instelbare gelijkspanning kan maken (van 2V tot 12V) en eentje die hogere gelijkspanningen genereert (12V tot 24V; zie afbeelding) om bijvoorbeeld de laptop op te laden die 19V vraagt. Voor alle andere 12V-aansluitpunten hebben we ook nog aanvullend USB-pluggen zodat we onze smartphones en tablets tegelijk van stroom kunnen voorzien.
En ja, we hebben ook nog een omvormer 12V->230V van 275 Watt; die gebruiken we als we onze fietsaccu’s willen opladen als de zonnepanelen de benodigde stroom opwekken en de huishoud-accu al vol is of onder het rijden, zodat de dynamo voor de daarvoor benodigde energie zorgt. Voor onze fietsaccu’s van elk 500 Wh sterk is helaas geen DC-DC-omvormer beschikbaar.

Oorspronkelijk opgesteld: 3 maart 2024