Oft wird die Frage gestellt, ob man bei stromhungrigen Anlagen einen Cap, gleich mehrere oder eine Zusatzbatterie verbauen soll. Neben dem Platzproblem sollte auch der finanzielle Aspekt nicht außer Acht gelassen werden, aber um ein anderes Forenmitglied zu zitieren: Der Strom macht die Musik. Caps sind immer sinnvoll. Wer wissen will warum, sollte weiterlesen. Außerdem warten noch andere interessante Erkenntnisse im Text. Aber zunächst einmal Grundlagen:
Um die Notwendigkeiten zu erkennen, betrachtet man am besten zunächst die am Stromkreis beteiligten Elemente – Batterie, Lichtmaschine und idealerweise Kondensatoren.
Die Batterie speichert Strom, denkt man. Das ist aber zu allgemein gehalten, denn in den einzelnen Zellen findet eine chemische Reaktion statt. Der Ladestrom bewirkt die Umwandlung eines Materials, der Entladestrom kehrt diesen Vorgang um. Also produziert der Akku beim Entladen den geforderten Strom. Diese Richtigstellung ist deshalb von Bedeutung, weil er veranschaulicht, warum eine Batterie niemals Stromspitzen ausgleichen kann.
Um diesen Prozess anzustoßen, muss zunächst das Niveau des gesamten Stromkreises unter das der Batterien absinken. Dann braucht der Akku eine gewisse Zeit, um den chemischen Prozess umzukehren. Wie wellig und unschön der Strom oberhalb des Batterieniveaus aussieht, kann und wird nicht von der Anzahl, Bauart oder Qualität der Akkuzellen beeinflusst.
Der Kondensator hingegen nimmt sich genau dieses Problems an.
In Kondensatoren werden Elektronen ohne chemischen Umweg gespeichert. Sie werden zwischen zwei Materialien eingesperrt. Hier kommt die Geschwindigkeit ins Spiel, denn Stromschwankungen – Wechselstromanteile zum Beispiel – treten mit einer Frequenz von Sekundenbruchteilen auf. Aber auch noch andere Eigenschaften sind hilfreich, aber dazu später mehr.
Stellen wir uns zunächst den idealen Strom vor:
Leider hat MillenChi die Realität ein wenig anders abbilden können. Statt dieser idealen Linie sieht es in unseren Autos eher so aus:
Selbst ohne die genauen Mess-Parameter zu kennen, sieht man hier Handlungsbedarf. Aber woher kommen diese ganzen unschönen Welligkeiten? Daran ist die Stromquelle Nummer eins nicht ganz unschuldig: die Lichtmaschine.
Bei der LiMa handelt es sich um eine Stromquelle, die aus Bewegungsenergie Strom erzeugt – ein Generator, ein umgekehrten Elektromotor. Mehrere Spulen erzeugen Strom, wenn ein Magnet daran vorbeigeführt wird. Ein weiterer wichtiger Punkt: mehrere Spulen.
Jede Spule erzeugt nun in gewissem Abstand zur vorhergehenden eine Stromspitze. Wenn der entgegengesetzte Pol des Magneten daran entlang geführt wird, folgt eine negative Spitze. David kam in seinen Notizen auf ca. 500 positive Halbwellen pro Sekunde. Dazwischen sackt der Strom immer wieder ab.
Macht doch Watt ihr Volt da Ohm… zurück zum Cap
Ein Kondensator lädt sich auf, wenn sich der Strom verändert. Steigt das Bordnetzniveau von 12,x Volt bei ausgeschalteter Zündung auf 14,4 Volt bei gestartetem Motor, folgt der Cap dieser Veränderung. Dadurch gleicht er kurzzeitige Stromspitzen aus – er lädt sich einfach daran auf. Das ist eine Eigenschaft, die insbesondere bei Frequenzweichen eingesetzt wird, aber auch positiv auf unsere Bordspannung wirkt. Ebenso wie er Spitzen „aufsaugt“, füllt er auch negative Schwankungen aus, indem er die gespeicherten Elektronen freigibt. Theoretisch tut er das ohne Zeitverlust.
Um sich das besser vorstellen zu können, bringen wir neben den üblichen Verdächtigen Volt und Ampere eine weitere Größe ins Spiel: Coulomb definiert die Menge der Elektrischen Ladung, die durch den Querschnitt eines Drahtes transportiert wird, in dem ein elektrischer Strom der Stärke 1 Ampere bei einem Volt für 1 Sekunde fließt.
Das ist wichtig, weil dieser Wert die Zeit mit einbezieht. Da es sich nicht um Amperestunden wie bei Batterien handelt, schauen wir uns bei Caps lieber die Sekunden an…
Die Kapazität eines Kondensators berechnet sich wie folgt:
1C (Coulomb) = 1F (Farad) bei 1 V (Volt)
Haben wir den üblichen 1-Faräder und idealisierte 14,4 Volt, ergibt das 0,0694 Coulomb.
Der Kondensator gibt also für eine Sekunde 0,0694 Ampere bei 14,4 Volt ab – ziemlich wenig, oder? Jetzt kommt die Zeit ins Spiel, denn Sekunden sind was für Akkus.
Viel typischer sind kürzere Impulse mit höheren negativen Potenzialen und weniger Volt. Sinkt beispielsweise die Bordspannung auf 12 Volt, weil der Amp innerhalb von Sekundenbruchteilen statt null 75 Volt auf die LS-Klemmen jagt, muss der Kondensator weit weniger Volt stellen:
2,4 Volt, eine Millisekunde ? siebzig theoretische Ampere. Denn beim Kondensator steht die gesamte Ladung ohne Zeitverzögerung zur Verfügung! Die Stromabgabe wird nur von der jeweiligen Anforderung begrenzt und erreicht natürlich irgendwann die Kapazitätsgrenze.
Bringen wir noch einmal Davids theoretische Betrachtung der Lichtmaschine mit ins Spiel: 500 positive Halbwellen bedeuten nach langer Rechnerei, dass ein Cap ungefähr 2ms Schwingung überbrücken muss. Erreichen die Einbrüche nicht mehr als 2,4 Volt, schafft das ein 1-Faräder für eine Anlage mit bis zu 35 A Verbrauch, oder um bei unseren beliebten Größen zu bleiben: bis zu einem Gesamtverbrauch von etwa 400 Watt.
Also zusammengefasst: Eine Zusatzbatterie ist sinnvoll, da sie bedeutend näher am Verbraucher sitzt, dadurch Kabelwiderstände umgeht und eine zusätzliche Pufferung bei langen Belastungen bietet – sie stellt einfach insgesamt mehr Amperestunden zur Verfügung.
Diese Kabelwiderstände gleicht ein Kondensator hingegen nie aus. Noch einmal zur Betonung – ein Cap folgt dem Strom: Stehen vorne 14,4 Volt an den Batterieklemmen und kommen hinten nur 13,3 Volt an, würde ein Kondensator hinten 13,3 Volt ebnen, vorne 14,4. Das Ergebnis wäre so oder so besser, weil Strom-Täler und -Spitzen vom Cap abgefangen würden. Aber der Verlust bliebe.
Immer noch nicht ideal, aber schon sehr sehr viel besser sieht diese beliebte Kombination aus: Zwei Caps plus Zusatzbatterie.
Die Welligkeit wird auf ein Minimum reduziert und weder Spitzen noch Täler stechen hervor.
Also ich hab mit meinen 10mm-Schienen keinerlei Probleme, dass da irgendwas nicht halten würde. Man muss halt ausmessen, wie tief die Gewindegänge der Caps sind und dann die Dicke der Schienen und die Dicke des/der Kabelschuhe addieren, fertig ist (nach Abzug einer gewissen Toleranz) die Schraubenlänge. 
