Generator und Akku zum Schweißen: Dimensionierung, Lärm und Betrieb

Was ist eine mobile Stromversorgung?

Eine mobile Stromversorgung ist ein akkubetriebenes Kraftwerk im Kofferformat: ein Lithium-Akku, ein Wechselrichter, der 230 V AC / 50 Hz in Netzqualität liefert, sowie Steckdosen oder CEE-Ausgänge für die Maschinen. Die kleinsten Einheiten bewältigen ca. 2-4 kWh und 3-4 kW Dauerleistung bei hoher Spitzenleistung, während die großen Einheiten bei 8-10 kWh und 10-11 kW Dauerleistung liegen.

Der Unterschied zu einem Generator ist auf der Baustelle entscheidend: keine Abgase, kein Kraftstoff, kein Startvorgang. Das Gerät schaltet sich ein, liefert eine gleichmäßige Spannung und Frequenz und ist mit weniger als 10 dB(A) leiser als ein Wecker, der zum Vergleich ca. 40 dB(A) erzeugt.

Warum Akku statt Generator verwenden?

Strom in Netzqualität: Ein guter Wechselrichter liefert unabhängig von der Last eine stabile Spannung und Frequenz. Dies ist wichtig für Elektromuffenschweißgeräte und Stumpfschweißmaschinen, die anhand der Versorgungsqualität berechnen und dokumentieren, sowie für Elektronik, die bei instabilem Generatorstrom versagen kann.

Lärm und Nachbarschaft: Das Gerät kann in Innenräumen, in Gräben bei bewohnten Gebäuden, nachts und in Bereichen mit niedrigen Lärmschutzanforderungen eingesetzt werden – ganz ohne Abgase, die sonst aus dem Graben weg gelüftet werden müssten.

Keine Kraftstofflogistik: kein Diesel oder Benzin auf der Baustelle, keine Kanister im Fahrzeug und kein Verschüttungsrisiko. Das Laden erfolgt über das Haushaltsnetz (230 V) oder schneller über Drehstrom (400 V), typischerweise in 2-5 Stunden je nach Ladeleistung.

Wartung und Betrieb: kein Ölwechsel, keine Zündkerzen, kein Kaltstart. Das Gerät steht aufgeladen bereit, auch nach längeren Betriebspausen.

Generator: Nach Anlaufstrom dimensionieren, nicht nach Typenschild

Ein Generator muss sowohl die Dauerleistung als auch die Stromstöße liefern können, die das Heizelement und die Hydraulik beim Start erzeugen. Die Nutzleistung sinkt, wenn gleichzeitig andere Geräte betrieben werden, und bei niedrigen Temperaturen sowie hoher Last sinkt sie weiter.

Wählen Sie einen Generator mit guter Regelung, wenn er eine gesteuerte Maschine oder einen Elektromuffen-Schweißautomaten antreiben soll. Eine schlechte Regelung führt zu Spannungsschwankungen, die die Steuerung als Fehler interpretiert, wodurch der Schweißvorgang abgebrochen wird – oft mitten in der Anwärmphase.

Starten Sie niemals große Verbraucher wie Kompressoren oder Heißluftgeräte gleichzeitig mit einem Schweißvorgang. Bringen Sie die Arbeiten lieber in eine zeitliche Abfolge, damit die Last am Generator gleichmäßig bleibt. Wenn die Maschine weiterhin strombedingt abschaltet, lassen Sie sie überprüfen – siehe Service und Wartung von Schweißmaschinen.

Eine mobile Powerbank ist eine echte Alternative zum Generator, wenn die Aufgabe nicht den ganzen Tag über Leistung erfordert: kein Motorenlärm, keine Abgase auf der Baustelle und kein Leerlaufverbrauch. Vorteile, Einschränkungen und Dimensionierung werden im folgenden Abschnitt über mobile Powerbanks beschrieben.

Generatoranforderungen für das Heizelement-Stumpfschweißen: kW, kVA und AVR

Das Stumpfschweißen stellt andere Anforderungen an den Generator als das Elektromuffenschweißen: Hierbei handelt es sich nicht um einen kurzen Stromstoß, sondern Heizelement, Hobel und Hydraulik laufen über längere Zeit gleichzeitig. Die Dauerleistung des Generators muss daher mindestens der Gesamt Nennleistung der Maschine entsprechen, und es muss eine Reserve für den Anlaufstrom vorhanden sein, wenn Hobel und Hydraulik anlaufen.

Die Leistung steigt mit dem Durchmesser. Die Maschinen liegen typischerweise bei 230 V von ca. 2,65 kW bei Ø160 bis ca. 5,4 kW bei Ø355 und bei 400 V von ca. 6,5 kW bei Ø500 bis 21-43 kW bei den größten Abmessungen. Als Faustregel sollte der Generator ca. das 1,5-fache der maschinellen Nennleistung liefern können, damit Anlaufstrom und Spannungsabfall nicht mitten in einer Schweißung zu Ausfällen führen.

kVA wird berechnet, indem kW durch den Leistungsfaktor (hier mit 0,8 angesetzt) geteilt wird: 3,65 kW entsprechen ca. 4,6 kVA und 11,65 kW ca. 14,6 kVA. Die Zahlen in der Tabelle sind nach oben abgerundet, da die Nutzleistung des Generators bei Erwärmung abnimmt und selten nur eine Maschine auf der Baustelle betrieben wird.

Die Regelung ist von entscheidender Bedeutung, wenn die Maschine mit WeldControl oder CNC ausgestattet ist. Die Steuerung überwacht die Versorgungsspannung und bricht ab, wenn diese schwankt. Daher muss der Generator über eine AVR-Regelung verfügen oder ein Inverter-Generator mit reiner Sinusspannung sein. Ein Generator ohne Regelung kann ausreichend Leistung liefern und dennoch den Schweißvorgang während der Anwärmphase unterbrechen. Für manuelle und mechanische Maschinen sind die Anforderungen geringer, aber eine stabile Spannung sorgt dennoch für einen gleichmäßigeren Schweißverlauf.

Die Anforderungen für das Elektromuffenschweißen sind geringer und in Generatoranforderungen für Elektromuffen aufgeführt, wo Sie auch die konkrete Fittingdimension berechnen können. Soll die Maschine den ganzen Tag über am Generator laufen, überprüfen Sie zudem Kraftstoff, Erdung und ob das Kabel vor dem Einstecken vollständig abgerollt ist.

Mobile Powerbanks: Strom ohne Generatorlärm

Eine mobile Powerbank ist ein Akku mit integriertem Wechselrichter, der der Schweißmaschine 230 V (und bei größeren Ausführungen auch 400 V) liefert. Sie ersetzt den Generator an Arbeitsorten ohne Stromnetz, an denen kein Platz oder Bedarf für einen den ganzen Tag laufenden Verbrennungsmotor besteht.

Der auffälligste Vorteil ist die Geräuschentwicklung. Ein Generator läuft permanent, auch wenn gerade nicht geschweißt wird. In ruhigen Wohnstraßen, an Kläranlagen oder in Wohngebieten ist dies der Lärm, den Nachbarn und Behörden wahrnehmen. Mit einer Powerbank hört man zwischen den Schweißungen die Vögel zwitschern und kann sich mit Kollegen oder am Telefon ganz normal unterhalten, ohne zu brüllen. Dies führt auch zu weniger Ermüdung im Arbeitsalltag, da Kommunikation und Konzentration nicht durch Lärm belastet werden.

In ökologischer Hinsicht gibt es zwei Vorteile: keine Abgase am Arbeitsort und kein Leerlaufverbrauch. Ein Generator verbrennt Kraftstoff, unabhängig davon, ob geschweißt wird oder nicht, und die Abgase müssen von Gräben, Kellern und geschlossenen Räumen ferngehalten werden, in denen sich Kohlendioxid ansammeln kann. Eine Powerbank emittiert im Betrieb keine Schadstoffe und kann über das Stromnetz oder Photovoltaikanlagen an Depots und Baubaracken geladen werden.

Wirtschaftlich muss die Rechnung pro Auftrag aufgemacht werden: Eine Powerbank ist in der Anschaffung teurer als ein vergleichbarer Generator, dafür fallen jedoch keine Kraftstoffkosten, keine Öl- und Filterwechsel und ein deutlich geringerer Wartungsaufwand an. Bei wiederkehrenden Einsätzen im städtischen Raum, bei denen der Generator sonst die meiste Zeit im Leerlauf läuft, rechnet sich der Unterschied oft. Wenn jedoch den ganzen Tag große Durchmesser geschweißt werden müssen, sind ein Generator oder eine feste Stromversorgung nach wie vor pro kWh am günstigsten.

In praktischer Hinsicht müssen Sie zwei Faktoren dimensionieren: den Leistungsbedarf der Maschine (siehe Tabellen oben) und die Energie pro Schweißverbindung, d. h. wie viele Schweißungen Sie mit einer Ladung durchführen müssen. Stellen Sie außerdem sicher, dass der Ausgang eine stabile Sinusspannung liefert (WeldControl und CNC überwachen die Versorgungsspannung und stoppen bei Schwankungen) und dass die Powerbank den Anlaufstrom für Hobel und Hydraulik bereitstellen kann. Die Kapazität nimmt bei Frost ab, lassen Sie das Gerät daher nicht über Nacht in der Kälte stehen.

Eine Kombination funktioniert oft am besten: Powerbank für kleine und mittlere Aufgaben im städtischen Bereich und Generator oder fester 400-V-Anschluss für große Durchmesser und ganztägige Einsätze. Sprechen Sie uns an, wenn Sie berechnen möchten, was sich für Ihren typischen Anwendungsfall am besten rechnet.

Was kann mit Akkustrom geschweißt werden?

Elektromuffenschweißen: die naheliegende Anwendung. Ein Elektromuffenschweißgerät zieht typischerweise weniger als 1 kW, und der Stromverbrauch wird vor allem durch den Durchmesser des Fittings bestimmt: Je größer das Fitting und je kürzer die Schweißzeit, desto mehr Strom wird pro Verbindung verbraucht. Eine kleine Einheit mit 2-3 kWh bildet daher die Grundlage für viele Fittings und einen ganzen Arbeitstag. Der Akku hält die Spannung bis hinaus in den Graben stabil, auch beim letzten Fitting.

Stumpfschweißen: Maschinen für kleinere Rohre (typischerweise bis Ø160-Ø200) verbrauchen 1,5-3,5 kW und können in der Regel von einer mittelgroßen Stromversorgung betrieben werden. Denken Sie daran, die empfohlene Stromquelle der Maschine zu überprüfen: Einige Maschinen erfordern Drehstrom, weshalb das Gerät hier über einen 400-V-Ausgang (CEE 16/5) verfügen muss – die kleinsten Einheiten liefern lediglich einphasigen 230-V-Strom.

Werkzeuge und Hilfsausrüstung: Das Laden von Akkus, motorisierte Anarbeitungswerkzeuge, Pumpen, Beleuchtung und Laptops – all das, was sonst den Generator belastet, kann an die Steckdosen angeschlossen werden. Große Einheiten verfügen typischerweise sowohl über CEE 16/3 (230 V), CEE 16/5 (400 V) als auch über Anschlüsse zur Parallelschaltung zweier baugleicher Geräte, falls die Leistung verdoppelt werden muss.

So finden Sie die richtige Größe

Berechnen Sie zuerst die Leistung (kW): Die Summe der gleichzeitig zu betreibenden Geräte muss unter der Dauerleistung des Geräts liegen. Elektrische Spitzenlasten (Anlauf von Heizelement, Kompressor oder Motor) können ein Vielfaches des Nennstroms betragen, stellen Sie daher sicher, dass auch die Spitzenleistung ausreicht.

Berechnen Sie danach die Energie (kWh): die Leistung der Maschine multipliziert mit der Gesamtschweißzeit. Beispiel: Eine Stumpfschweißmaschine mit durchschnittlich 2 kW und 4 Stunden Arbeitszeit verbraucht ca. 8 kWh. Halten Sie zudem eine Sicherheitsreserve ein – ein kaltes, feuchtes Zelt und eine lange Anwärmphase können den Verbrauch erhöhen, und der Akku sollte niemals vollständig entladen werden.

Laden und Logistik: Berücksichtigen Sie Ladeleistung und Ladezeit. Mit 4,4 kW Ladeleistung ist eine 8-9-kWh-Einheit an Drehstrom in ca. 2 Stunden und an 230 V in ca. 5 Stunden wieder voll aufgeladen. Radsätze und Griffe sind auf der Baustelle Gold wert, und ein Parallelkabel zwischen zwei baugleichen Geräten ist eine flexible Möglichkeit, zusätzliche Leistung bereitzustellen, wenn die Aufgabe dies erfordert.

Powerbank in der Praxis: Laden, Temperatur und Kopplung

Die Ladezeit ist Teil der Planung. Eine kompakte 230-V-Einheit wird an einer haushaltsüblichen Steckdose geladen und ist nach einigen Stunden wieder einsatzbereit, während eine 230/400-V-Einheit typischerweise bei 230 V in ca. 8 Stunden und bei 400 V in ein paar Stunden geladen werden kann. Kann das Gerät über einen Solar-Mikrowechselrichter am Depot geladen werden, sparen Sie Netzstrom und sind am Morgen direkt einsatzbereit.

Die Temperatur setzt Grenzen. Die meisten Geräte können bis zu ca. -10 bis -15 °C entladen werden, das Laden erfordert jedoch in der Regel frostfreie Temperaturen, und die Kapazität nimmt in der Kälte ab. Lassen Sie das Gerät daher nicht über Nacht in der Kälte stehen und holen Sie es zum Laden nach innen.

Soll der Einsatz länger als eine Akkuladung dauern, können zwei Geräte oft parallel geschaltet werden, um sowohl eine höhere Leistung als auch eine größere Kapazität zu erzielen. Dies ist ein flexibler Weg, um mit den Anforderungen zu wachsen, ohne gleich einen Generator zu kaufen.

Die Sicherheit ist integriert: Ein Batterie-Management-System (BMS) überwacht die Zellen, und die Geräte verfügen über Schutz vor Über- und Untertemperatur, Überlast und Isolationsfehlern sowie über Not-Halt-Einrichtungen. Überprüfen Sie dennoch die Schutzart, wenn das Gerät ganzjährig im Freien stehen soll – IP65 hält Regen und Staub stand, während IP54 für leichtere Außeneinsätze ausgelegt ist.

Anwendung und Sicherheit

Arbeitstemperatur: Die meisten Geräte dürfen von ca. 0 °C bis zu 40-45 °C betrieben werden. Im mitteleuropäischen Winter muss der Akku frostfrei gelagert und geladen werden, und niedrige Temperaturen reduzieren die Leistung – planen Sie den Verbrauch entsprechend ein.

Schutzart und Schutz: Achten Sie auf mindestens die Schutzart IP54, damit Regen und Schmutz das Gerät im Graben nicht beschädigen. Stellen Sie das Gerät nicht direkt in den Graben – halten Sie es auf trockenem Untergrund oberhalb der Gräben.

Elektrische Sicherheit: Verwenden Sie wie bei jeder anderen Stromversorgung weiterhin fehlerstromgeschützte Verteiler (RCD) und achten Sie auf beschädigte Kabel. Die Stromversorgung ersetzt nicht die elektrischen Vorschriften auf der Baustelle, sondern lediglich den Generator.

Kurz zusammengefasst

Eine mobile Stromversorgung versorgt das Schweißteam mit Strom in Netzqualität ohne Generatorlärm, Kraftstoff oder Wartungsaufwand. Für das Elektromuffenschweißen ist sie ideal, und beim Stumpfschweißen kleinerer Rohre kann sie den Generator vollständig ersetzen. Wählen Sie basierend auf Dauerleistung, Spitzenleistung, kWh und Ladezeit und denken Sie daran, dass das Gerät für das Klima ausgelegt sein muss, in dem Sie arbeiten.