aiMOOC

Elektrische und elektronische Bordsysteme einbauen und instand halten - Bootsbauer - LF 11 T

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Einleitung

Du arbeitest im dritten Ausbildungsjahr als angehender Bootsbauer beziehungsweise angehende Bootsbauerin der Fachrichtung Technik. In diesem aiMOOC bearbeitest du ein realistisches, jedoch vollständig erfundenes Kundenprojekt: Du analysierst eine Bordelektrik, planst Energieversorgung und Datenvernetzung, beurteilst geeignete Bauteile, begleitest einen sicheren Einbau, prüfst den Betrieb und dokumentierst die Übergabe. Das entspricht den Handlungsanforderungen des KMK-Lernfelds 11 T (Zeitrichtwert 100 Unterrichtsstunden; Rahmenlehrplan, gedruckte Seite 24). Die Inhalte für Neu-, Aus- und Umbau werden nur vergleichend erwähnt und sind kein zweites Pflichtcurriculum.

Deine Lernziele: Einen Auftrag und seinen Betriebszustand systematisch aufnehmen; Bordnetze und Informationsnetzwerke als Schalt- und Installationsplan darstellen; Schutz, Komponenten, Energiequellen und Speicherkapazität begründet auswählen; eine beaufsichtigte Montage und Inbetriebnahme vorbereiten; Messungen und Fehlersuche fachgerecht einordnen; Arbeitsergebnis, Wartung und verständliche Kundeneinweisung nachweisen. Dein betrieblich genehmigter Ausbildungsplan, die zuständige Kammer, der Landeslehrplan und aktuelle Herstellerdokumente gehen bei praktischen Aufgaben vor. Dieser Kurs behauptet keine amtliche Prüfungsanerkennung und vermittelt keine eigenständige Berechtigung zu elektrotechnischen Arbeiten.

Sicherheitsrahmen: Alle Arbeiten an realen Bordnetzen, Batterien, Ladeeinrichtungen, Landstromanlagen und laufenden Maschinen sind nur unter befugter fachlicher Leitung und Aufsicht zulässig. Auch ein 12-V-Bordnetz kann wegen sehr hoher Kurzschlussströme Brand, Lichtbogen und schwere Verletzungen auslösen. Für selbstständiges Erproben nutze ausschließlich einen schulisch freigegebenen, berührungssicheren und strombegrenzten Simulations- oder Kleinspannungs-Prüfstand ohne reale Starterbatterie. Die DGUV Vorschrift 3 und die Anordnungen der verantwortlichen Elektrofachkraft gelten.

Auftrag analysieren und sicher planen

Kundenanforderung, Bestandsaufnahme und Systemgrenzen

Erfasse bei einem neuen, anonymisierten Auftrag zuerst Bootstyp und Länge, Nutzung, vorhandene Bordspannung, Verbraucher, Sicherungs- und Verteilstruktur, Ladequellen, Dokumentenstand, Einbauorte und Kundenwünsche. Führe für jeden Stromkreis Zweck, Nennleistung, Spannung, Einschaltverhalten, Betriebsdauer, Priorität und Schutzbedarf auf. Unterscheide Sicherheitsverbraucher wie Navigationsbeleuchtung oder Bilgepumpen von Komfortlasten. Die Erreichbarkeit von Wartungsstellen, Feuchtigkeit, Vibration, Salz und begrenzter Bauraum beeinflussen die Auswahl wesentlich.

Die Fachrichtung Technik umfasst neben Elektrotechnik die Prüfung und Wartung technischer Bordsysteme, Energiespeicher und Energiequellen; so beschreibt es das BIBB-Berufsprofil. Ein Schaltplan zeigt elektrische Funktionen und Verbindungen, ein Installationsplan die realen Orte und Leitungswege. Beide müssen zueinander passen und aktuelle Revisionsstände enthalten. Planung entsteht vor Eingriffen, nicht anhand zufällig vorhandener Leitungen.

Gefährdungsbeurteilung und Zuständigkeiten

Dokumentiere vor der Arbeitsfreigabe Energiequellen: Service- und Starterbatterie, Landanschluss, Solarregler, Generator, Wechselrichter und gegebenenfalls Fremdeinspeisungen. Die qualifizierte Leitung legt Freischalten, Schutz gegen Wiedereinschalten und sichere Prüfung der Spannungsfreiheit fest; die fünf Sicherheitsregeln sind entsprechend der Anlage und Tätigkeit anzuwenden. Zusätzliche Gefahren: explosive Gase bestimmter Batteriesysteme, heiße Oberflächen, bewegliche Antriebsteile, Wasser im Arbeitsraum und unzulässige Überbrückungen. Ein Fehlerstromschutzgerät und ein Schutzleiterkonzept ersetzen nicht fachgerechte Auslegung, Trennung oder Prüfung.

Praxisregel: Beschrifte eine Abweichung, sichere die Verwendung gegen Fehlbedienung und melde den Befund an die verantwortliche Fachkraft, statt eine Sicherung größer zu wählen oder eine Leitung unter Spannung zu reparieren. Geeignete persönliche Schutzausrüstung und die Freigabe von Arbeiten legt der Betrieb nach Gefährdungsbeurteilung fest. Quelle: BGHM, sicheres Arbeiten an elektrischen Anlagen.

Elektrische Grundlagen und Bordnetze

Spannung, Strom, Widerstand und Leistung

Spannung U in Volt treibt bei geschlossenem Stromkreis einen Strom I in Ampere durch einen elektrischen Widerstand. Für ohmsche Verbraucher gilt U = R · I; die elektrische Leistung beträgt P = U · I in Watt. Beispiel: Eine für 12 V spezifizierte Leuchte benötigt 18 W. Rechnerisch fließen I = 18 W / 12 V = 1,5 A bei diesem Betriebspunkt. Ein 12-V-Verbraucher mit 3 A benötigt näherungsweise 36 W. Echte Geräte verändern ihre Stromaufnahme oft mit Spannung, Ladezustand oder Einschaltvorgang; Datenblätter und Messwerte bleiben entscheidend.

Grafik: Zusammenhang R = U / I; Quelle und Nutzungslizenz stehen im Mediennachweis.

Spannungsabfall und Überstromschutz

Jede Leitung und jeder Kontakt besitzt einen Widerstand. Für eine idealisierte Kupferleitung mit einfachem Hin- und Rückleiter gilt näherungsweise ΔU = 2 · l · I · ρ / A; dabei ist l die einfache Leitungslänge, ρ ungefähr 0,0178 Ω·mm²/m bei 20 °C und A der Leiterquerschnitt in mm². Beispiel: 2,5 m einfacher Leitungsweg, 1,5 A, 1,5 mm² ergeben ΔU = 2 · 2,5 · 1,5 · 0,0178 / 1,5 = 0,089 V, entsprechend 0,74 % bezogen auf 12 V. Zusätzliche Übergangswiderstände und höhere Betriebstemperaturen erhöhen die Verluste.

Eine Sicherung dient in erster Linie dem Schutz der Leitung vor unzulässigen Strömen. Maßgebend sind Leiterbelastbarkeit, Kurzschlussstrom, Abschaltvermögen, Leitungslänge, Verlegeart und Geräteanweisung; man darf eine Sicherungsgröße nicht allein aus der Gerätewattzahl erraten. Ein technisch korrekter Spannungsabfall ist kein Nachweis für thermische Sicherheit. Marinegeeignete Leiter, korrosionsgeschützte Crimpverbindungen, Zugentlastung, geeignete Durchführungen und eine sinnvoll platzierte Absicherung sind Teil der Freigabe.

Grafik: Formen von Kfz-Stecksicherungen zum Erkennen von Bauarten, nicht als allgemeine Freigabe für den Schiffseinsatz. Eignung und Kennwerte müssen spezifisch geprüft werden.

Bordnetzarten, Schutzkleinspannung und Landstrom

Verbreitet sind 12-V- oder 24-V-Gleichstromkreise für Verbraucher, ergänzt durch getrennte Starter- und Servicekreise. Sicherheitskleinspannung beschreibt ein Schutzkonzept mit begrenzter Spannung und geeigneter Trennung, nicht jede beliebige 12-V-Batterieinstallation. Ein Landstromanschluss versorgt dagegen Wechselstromkreise mit anderen Schutzanforderungen. Niemals AC-Leiterführung, Schutzleiterverbindungen oder galvanische Trennung ohne fachliche Planung umsetzen.

Die als aktuell ausgewiesene DIN EN ISO 13297:2025-04 betrifft Gleich- und Wechselstromanlagen kleiner Wasserfahrzeuge. Die frühere ISO 10133:2012 wurde in die ISO 13297:2020 überführt; ein Normenentwurf für eine Nachfolgeausgabe ist noch kein automatisch geltender Ersatz. Beachte den konkreten Geltungsbereich, andere Regelwerke für elektrische Antriebe sowie den Stand zum Zeitpunkt des Einbaus. Normvolltexte werden hier nicht wiedergegeben.

Energiequellen, Batterien und intelligentes Energiemanagement

Energiespeicher und Ladetechnik

Eine Servicebatterie speichert Energie für Verbraucher; eine Starterbatterie ist vorrangig für den Motorstart vorgesehen. Kapazität in Amperestunden beschreibt eine Ladungsmenge unter definierten Bedingungen, Energie in Wattstunden ergibt sich näherungsweise aus Spannung mal Amperestunden. Die tatsächlich verfügbare Energie hängt etwa von Chemie, Temperatur, Entladestrom, Alterung und zulässiger Entladetiefe ab. Bei Blei-Akkumulatoren sind Lüftung, Säure- und Gasgefahren zu bewerten; Lithium-Batterien verlangen ein geeignetes Batteriemanagementsystem (BMS), korrekte Ladeprofile und die Beachtung spezieller Trenn- und Abschaltbedingungen.

Grafik: Aufbau eines Blei-Säure-Akkumulators; Darstellung erklärt Funktionsprinzipien, nicht die sichere Demontage.

Ein Shunt ist ein Präzisionsmesswiderstand zur Ermittlung des Batteriestroms; Batteriemonitore können Strombilanz und modellierte Restkapazität darstellen. Kontrolliere zunächst die richtige Konfiguration. Die Ladespannung, Mindesttemperatur und Abschaltlogik ergeben sich aus dem konkreten Batterie- und Ladegerätedatenblatt. Unterschiedliche Batterietypen ohne geprüfte Systemauslegung zusammenzuschalten ist kein geeignetes Lernexperiment.

Solar, Generatoren und Energiebilanz

Photovoltaik erzeugt unter Lichteinfall Gleichstrom; ein geeigneter Regler, häufig mit Maximum-Power-Point-Tracking (MPPT), passt das Betriebsverhalten an und lädt die Batterie nach vorgegebenem Profil. Alternator, Landstromladegerät oder weitere zugelassene Quellen können das System ergänzen. Plane Einschaltzeiten statt nur Spitzenleistungen. Formel: E = P · t. Eine 20-W-Leuchte mit 5 h Einsatz verbraucht 100 Wh, während ein 15-W-Plotter mit 4 h Betrieb 60 Wh benötigt. Ein nominelles 100-W-Solarmodul erzeugt nicht jeden Tag 100 W × 24 h: Ausrichtung, Verschattung, Temperatur, Saison und elektrische Verluste reduzieren den tatsächlichen Ertrag.

Managemententscheidung: Miss oder schätze den Tagesverbrauch, lege Reserven für Schlechtwettertage fest, schalte unwichtige Standby-Lasten ab und überwache Ladezustand sowie Schutzfunktionen. Für Regen- und Nachtfahrten dürfen sicherheitsrelevante Verbraucher nicht allein von erwarteten Solarerträgen abhängen.

Fachvideo (deutsch, SunWare Germany): Solarmodul auf einem Segelboot, mechanische Befestigung und Kabelweg. Schau es dir zur Analyse an, nicht als Aufforderung zum unbeaufsichtigten Nachbau.

Komponenten einbauen und Daten vernetzen

Installationszeichnungen und mechanische Ausführung

Trage in einem verständlichen Plan Quelle, Haupttrennstelle, Stromkreisschutz, Plus-/Minusverteilung, Verbraucher und Leitungskennungen ein. Führe Leitungen scheuerfrei, befestige sie gegen Vibration, sichere Durchführungen gegen Feuchtigkeit und bewahre eine ausreichende Zugänglichkeit zur Wartung. Prüfe die geeignete Schutzart von Gehäusen sowie die Verträglichkeit von Steckern mit Feuchte und Salz. Kabel und Leitungsanschlüsse dürfen weder heiße Abgasanlagen berühren noch in bewegte Mechanik geraten. Beachte getrennte Führung störsensibler Datenkabel nach Herstellerangaben.

Ein Installationsplan enthält beispielsweise Kennungen B1 Servicebatterie, F1 Leitungsschutz, S1 Schalter, L1 Leuchte und N1 NMEA-Netzwerk. Das ist ein didaktisches Beispiel, kein freigegebener Anschlussplan. Eine konkrete Sicherungsgröße oder Kabeldimension wird erst nach Prüfung aller Schutz- und Installationskriterien festgelegt.

NMEA 2000 als Beispiel eines Bord-Informationsnetzes

NMEA 2000 verbindet kompatible Sensoren, Instrumente und Anzeigegeräte in einem standardisierten Datenbus. Das Backbone bildet die lineare Hauptleitung; Geräte verbinden sich über T-Stücke und Stichleitungen. An beiden Enden des Backbones befindet sich jeweils ein passender Abschlusswiderstand. In einer einfachen getrennten, nicht eingeschalteten Modellschaltung entsprechen zwei 120-Ω-Endwiderstände parallel rechnerisch 60 Ω zwischen den Busleitungen; ein Messwert allein ersetzt keine systematische Diagnose und Messungen am Original erfolgen nur auf Anweisung.

Plane die Busversorgung und die zulässige Stromaufnahme nach Herstellerangaben. Eine unbedachte zweite Einspeisung oder ein dritter Abschlusswiderstand kann zu Fehlern führen. Manche Geräte besitzen trotz Netzwerkanschluss eine separate Spannungsversorgung. Protokoll- und Firmwarestände, Geräteeinstellungen und sichere Datenschnittstellen gehören zur Dokumentation. Garmin: Lineare Backbone-Konstruktion und Hinweise für vorhandene Netzwerke.

Fachvideo (deutsch, SVB): NMEA2000-Tutorial über Backbone, T-Stücke, Endwiderstände und Erweiterung. Vergleiche jeden gezeigten Arbeitsschritt mit aktuell gültigen Geräteanleitungen.

Digitalisierung und Datenschutz

Elektronische Batteriemonitore und vernetzte Geräte liefern Diagnosewerte; Kartenplotter können Positions- und Nutzungsdaten enthalten. Lege für einen Werkstattauftrag fest, welche Betriebsdaten erforderlich sind, welche nicht gespeichert werden, wie Updates und Backups abgesichert sind und wer Zugriffsrechte erhält. Entferne Kennungen und Positionsverläufe aus Ausbildungsdokumentationen. Nutze für Übungen synthetische Messwerttabellen. Eine Fernwartungsfreigabe ersetzt nicht die Zustimmung der zuständigen Person und Sicherheitsprüfung. Siehe auch Datenschutz und Informationssicherheit.

Prüfen, instand halten und Umweltfolgen verstehen

Mess- und Prüfabläufe

Vor jeder Inbetriebnahme prüfst du anhand eines freigegebenen Prüfplans zunächst Planstand, Kennzeichnung, Befestigung, Polung, Schutzmaßnahmen und Herstellerfreigaben. Danach folgen unter fachlicher Verantwortung geeignete Prüfungen, etwa Durchgängigkeit, Spannung, Funktion, Belastungsverhalten und – soweit vorgesehen – Isolations- und Schutzeinrichtungenprüfung mit passend zugelassenen Geräten. Ein Multimeter misst je nach Messart Spannung, Strom oder Widerstand. Strommessung wird anders angeschlossen als Spannungsmessung; falsche Buchse oder Einstellung kann Kurzschluss und schwere Gefahren verursachen. Widerstandsmessungen sind grundsätzlich an dafür sicher freigeschalteten Prüflingen vorzunehmen.

Foto: Digitalmultimeter zur Geräte- und Bereichserkennung; kein Anschlussbeispiel für Arbeiten unter Spannung.

Ein Prüfprotokoll enthält Prüfobjekt, eindeutige Kennung, Datum, verwendetes und geeignetes Prüfgerät, Prüfumfang, Sollwerte beziehungsweise Herstellergrenzwerte, Istwerte, Abweichungen und die qualifizierte Freigabe. Ohne Sollwert kann ein Istwert meist nicht als bestanden gelten. Ein erkannter Sicherheitsmangel bedeutet: Gerät nicht zur Verwendung freigeben und Meldung dokumentieren.

Systematische Fehlersuche statt Teiletausch auf Verdacht

Beispiel: Ein Plotter startet neu, sobald eine Pumpe anläuft. Denkbar sind ein hoher Anlaufstrom, Spannungsabfall am gemeinsamen Leitungszweig, lose Verbindungen, ungeeignete Leitung, zu geringe Speicherspannung oder mangelhafte Kontaktierung. Analysefolge am sicheren Simulationsstand: Fehler reproduzierbar beschreiben, Schaltbild prüfen, Versorgung am Modell im unbelasteten und belasteten Zustand vergleichen, Spannungsabfall orten, Hypothese begründet überprüfen, Ursache beheben und erneuten Funktionstest protokollieren. Nur weil ein Gerät im Leerlauf 12,7 V anzeigt, ist seine Spannung unter Last nicht automatisch ausreichend.

Zur Instandhaltung gehören Inspektion von Verbindungen, Korrosion, Leitungswegen und Schutzsystemen, Wartung nach Herstellerintervallen sowie dokumentierte Instandsetzung und Wiederholungsprüfung. Austausch größerer Sicherungen ohne Ursachenanalyse ist gefährlich. Arbeitsergebnisse und Kundeneinweisung müssen tatsächliche Einschränkungen klar benennen.

Elektrochemische Korrosion und Blitzschutz

Werden unterschiedliche Metalle elektrisch verbunden und gleichzeitig von einem Elektrolyten wie salzhaltigem Wasser benetzt, kann galvanische Korrosion auftreten: Das unedlere Metall wird bevorzugt angegriffen. Prüfe Materialkombination, Schutzanoden, Potenzialverhältnisse, Landstromverbindungen und die vom Hersteller vorgesehene Schutzstrategie. Elektrolytische Streuströme können Korrosion zusätzlich beschleunigen; Ursachenanalyse muss auch Fremdströme berücksichtigen. Trenne nie willkürlich Schutzleiter, um Korrosion zu verringern.

Grafik: Elektrochemisches Grundprinzip der Anode und Kathode; französische Bildbeschriftungen sind ergänzend zu erklären.

Blitzschutz ist ein eigener Planungsgegenstand: Für kleine Wasserfahrzeuge beschreibt ISO/TR 10134:2020 etablierte Praktiken, ohne eine absolute Sicherheit bei Blitzeinschlag garantieren zu können. Ein Mast oder eine Antenne als vermeintliche Erdung ist kein ausreichender eigener Plan. Begutachtung und Ausführung verlangen Spezialkenntnisse. Relevante Umweltaspekte: Batterien und Elektroaltgeräte in geeignete Rücknahmewege geben, Korrosionsprodukte nicht ins Hafenwasser bringen, Reparaturfähigkeit und langlebige Komponenten bevorzugen.

Durchgearbeiteter Praxisfall: Bordversorgung modernisieren

Fiktiver Auftrag und Rechenweg

Ein vollständig fiktives 8-m-Ausbildungsboot soll eine 12-V-Serviceversorgung erhalten. Ein Kunde wünscht während einer angenommenen Tagesetappe eine 20-W-Navigationsleuchte für 5 h, einen 15-W-Kartenplotter für 4 h und eine 36-W-Bilgepumpe mit angenommenen 15 Minuten Gesamtlaufzeit. Diese Pumpenlaufzeit ist kein Notfallauslegungsfall; für Ausfallsicherheit, außergewöhnliche Betriebszyklen und erforderliche Reserven ist zusätzlich zu planen. Bestehende Bordverkabelung und Ladegerät gelten als unbekannt. Deshalb darf noch nichts angeschlossen werden.

Modellverbraucher	Leistung	Zeit	Tagesenergie	Rechnerische Ladungsmenge bei 12 V
Navigationsleuchte	20 W	5 h	100 Wh	8,33 Ah
Kartenplotter	15 W	4 h	60 Wh	5,00 Ah
Bilgepumpe im Regelbetrieb	36 W	0,25 h	9 Wh	0,75 Ah
Summe			169 Wh	14,08 Ah

Rechnung: E = Summe aus P × t = 100 + 60 + 9 = 169 Wh pro Tag. Bei angenommener konstanter 12-V-Versorgung: 169 Wh / 12 V = 14,08 Ah pro Tag. Pauschal modellierte Verluste und Planungsreserve 25 %: 14,08 Ah × 1,25 = 17,60 Ah pro Tag. Für zwei Tage ohne Nachladung: 35,20 Ah nutzbar. Nimmt das Rechenmodell für einen bestimmten Blei-Akku höchstens 50 % Entladetiefe an, ergibt sich 35,20 / 0,50 = 70,4 Ah erforderliche Nennkapazität. Eine mögliche erste Rechengröße wäre eine 12-V-Batterie mit 80 Ah Nennangabe. Ihre Eignung ist damit nicht nachgewiesen: Alterung, Peukert-Effekt, Temperatur, zulässige Entladetiefe, Sicherheitslasten, Ladetechnik, Startstromschutz und Herstellerfreigabe sind noch offen. Lithium-Technologie darf nicht mit denselben pauschalen Grenzwerten beurteilt werden.

Leitungsmodell: Die 20-W-Leuchte benötigt bei 12 V I = 20/12 = 1,67 A. Bei einfacher Länge 2,5 m, angenommener Kupferleitung 1,5 mm² und ρ = 0,0178 Ω·mm²/m ergibt die Leitung im einfachen DC-Modell ΔU = 2 × 2,5 × 1,67 × 0,0178 / 1,5 ≈ 0,099 V, also 0,83 % der Nennspannung. Dieser Wert berücksichtigt noch keine zusätzlichen Kontakte, Temperaturänderungen, Verlegebedingungen oder Lastspitzen. Querschnitt und Sicherung bleiben bis zur regelgerechten Gesamtprüfung offen.

Arbeitsplan, prüfbares Produkt und Übergabe

Schritt	Tätigkeit und verantwortliche Prüfung	Nachweis
1. Analysieren	Sicherheits- und Nutzungsvorgaben, Bestandsdokumente, Energieträger und Zuständigkeit prüfen	anonymisiertes Pflichtenheft mit offenen Punkten
2. Planen	Stromkreise mit Quellen, Schaltern und Schutzgliedern skizzieren; Einbauorte und Datenbus darstellen	Versionsschaltplan, Installationsskizze, Stückliste
3. Dimensionieren	Lastbilanz, Reserve und Beispiel-Spannungsabfall rechnen; reale Kabel- und Schutzorganauswahl fachlich freigeben lassen	nachvollziehbares Rechenblatt, Datenblattabgleich
4. Vorbereiten	Gefährdungsbeurteilung, sichere Abschaltfolge, Messgerät und Prüfumfang festlegen	schriftliche Arbeitsfreigabe der zuständigen Fachkraft
5. Modellieren und fachlich begleitet montieren	Strombegrenzten Prüfstand oder autorisierte reale Anlage mit dokumentiertem Arbeitsverfahren nutzen	Aufbau-/Montagekontrolle, keine unbeaufsichtigte Arbeit
6. Prüfen und analysieren	Sicht- und Funktionskontrolle, modellierte Lastprüfung, Datenkommunikation und Fehlerfall beurteilen	Prüfprotokoll mit Soll-/Istwerten und Abweichungen
7. Abschließen	Wartungsplan, Nutzungshinweise, Entsorgung und Kundeneinweisung darstellen	Revisionsunterlagen und simuliertes Übergabegespräch

Prüfbares Arbeitsergebnis: Ein digitales Dossier mit (a) Auftragsanalyse, (b) Stromlauf- und Installationsplan, (c) zwei vollständigen Berechnungen, (d) freigegebener Prüfliste, (e) Messwerten am ungefährlichen Modell, (f) einer Fehlerdiagnose mit erneuter Prüfung sowie (g) Wartungs- und Übergabeseite. Ein bestandener Ausbildungsnachweis ist hier eine didaktische Beurteilung, keine Zulassung oder Abnahme einer realen Anlage.

Bewertungsraster für das Praxisdossier

Kriterium	Punkte	Überprüfbarer Qualitätsmaßstab
Auftragsanalyse	10	Anforderungen, offene Annahmen, Sicherheit und Prioritäten nachvollziehbar
Schalt- und Installationsplanung	20	klare Zuordnung, Beschriftung, Schnittstellen, revisionsfähig
Rechnung und Komponentenauswahl	20	Energie- und Spannungsabfallrechnung korrekt; Grenzen ausdrücklich benannt
Gefährdungsbeurteilung	15	Fachaufsicht, Abschaltung, Batterierisiken, Schutzkonzept begründet
Funktionsprüfung und Diagnose	15	reproduzierbare Soll-/Istwerte, Hypothese, Nachprüfung
Dokumentation und Kundeneinweisung	10	verständlich, vollständig, Wartungsbedarf ersichtlich
Umwelt, Nachhaltigkeit, Datenschutz	10	sichere Entsorgung, Reparierbarkeit, Datensparsamkeit
Gesamt	100	90–100 sehr sicher; 75–89 gut; 60–74 grundlegende Kompetenz; darunter gezielte Nacharbeit. Bei unbehobenen Sicherheitsmängeln keine reale Freigabe unabhängig von der Punktzahl.

Typische Fehler: Wh mit Ah verwechseln; Solarmodulleistung als garantierten Tagesertrag rechnen; Sicherungen nach Belieben vergrößern; die gesamte Leitungslänge nur einfach statt hin und zurück ansetzen; Kurzschluss- und Temperaturkriterien übersehen; NMEA-Backbone falsch terminieren; Spannungsfreiheit ohne geeigneten Nachweis voraussetzen; Kundendaten ungeschützt im Prüfbericht belassen. Korrigiere jeden Fehler zunächst im sicheren Modell und im Plan.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Fachwissen

Welche Formel bestimmt die elektrische Leistung eines Gleichstromverbrauchers im beschriebenen Modell? (P = U mal I) (!P = U durch I) (!P = R durch I) (!P = U plus I)

Wie viel Energie benötigt eine Leuchte mit 20 W bei 5 Stunden Betrieb? (100 Wh) (!4 Wh) (!25 Wh) (!240 Wh)

Welche Aussage zur Auswahl einer Bordnetz-Sicherung ist richtig? (Sie muss zum Schutz des Stromkreises und zu den Leitungsdaten passen) (!Sie darf stets den doppelten Nennstrom des Geräts haben) (!Sie kann durch ein beliebiges Drahtstück ersetzt werden) (!Sie wird nur nach der Farbe des Schalters gewählt)

Was zeigt ein Installationsplan zusätzlich zum Funktionsschaltplan? (Einbauorte und reale Leitungswege) (!Nur den Verkaufspreis des Geräts) (!Ausschließlich die technische Batteriespannung) (!Nur die Artikelnummer des Bootes)

Wozu dient ein passender Laderegler bei einer Solaranlage an Bord? (Er steuert die Batterieladung entsprechend dem vorgesehenen System) (!Er ersetzt immer alle Leitungssicherungen) (!Er garantiert konstanten Ertrag auch nachts) (!Er macht eine Prüfung des Batterietyps überflüssig)

Welche Struktur kennzeichnet das beschriebene NMEA 2000 Netzwerk? (Ein lineares Backbone mit Abschlusswiderständen an beiden Enden) (!Ein offener Datenbus ohne Endwiderstände) (!Ein Stern ohne Kommunikationsleitungen) (!Eine Batterie direkt an jedem Sensor)

Welcher Schluss ist aus einer Batteriespannung im Leerlauf allein zulässig? (Die Spannung unter einer hohen Last muss zusätzlich untersucht werden) (!Jede elektrische Verbindung ist damit sicher) (!Ein Überstromschutz ist dann überflüssig) (!Der genaue Batteriezustand steht ohne weitere Daten fest)

Welche Tätigkeit ist für eine auszubildende Person an einer realen Bordelektrik richtig eingeordnet? (Elektrotechnische Arbeiten nur im freigegebenen Rahmen unter erforderlicher Fachleitung und Aufsicht) (!Jede Reparatur ist bei 12 V ohne Aufsicht zulässig) (!Eine fachliche Prüfung ist nur bei Landstrom nötig) (!Defekte Sicherungen dürfen mit Metallfolie überbrückt werden)

Was begünstigt galvanische Korrosion? (Elektrisch verbundene ungleiche Metalle in Gegenwart eines Elektrolyten) (!Ein sauber isolierter Kunststoffkörper ohne Metallkontakt) (!Ein ausgeschaltetes Display ohne leitfähige Teile) (!Trockene, voneinander getrennte Keramikbauteile)

Welche Dokumentation macht eine Wartungsprüfung nachvollziehbar? (Prüfobjekt, Sollwerte, Istwerte, Datum und verantwortliche Freigabe) (!Nur ein Haken ohne Prüfgegenstand) (!Ein beliebiges Produktfoto ohne Zuordnung) (!Eine anonyme Aussage dass alles vermutlich funktioniert)

Memory

Ordne jeweils einen Fachbegriff einer eindeutigen Erklärung zu.

Spannungsabfall	Unterschied zwischen der Quellenspannung und der Spannung am Verbraucher unter Last
Shunt	Präzisionswiderstand zur Stromerfassung
MPPT	Verfahren zum Betrieb einer Solarquelle nahe ihrem optimalen Leistungspunkt
Backbone	Lineare Hauptdatenleitung in einem Bordnetzwerk
Elektrolyt	Ionenleitendes Medium zwischen elektrochemisch wirksamen Bereichen
Prüfliste	Festgelegte Abfolge von Kontrollen und zugehörigen Kriterien

Drag-and-drop: Bauteil und Aufgabe

Ordne jede Komponentenbezeichnung der zutreffenden Funktion zu.

Passendes Bauteil zuordnen	Beschriebene Aufgabe
Batteriemonitor	Stromfluss und modellierten Ladezustand sichtbar machen
Leitungsschutz	Unzulässige Überströme in vorgesehenen Stromkreisen begrenzen
Trennschalter	Eine vorgesehene elektrische Quelle betrieblich abschalten
Solarladeregler	Das Ladeverfahren zur Batterie und Solarquelle passend steuern
Endwiderstand	Reflexionen an einem Datenbusabschluss begrenzen

Kreuzworträtsel

Finde zu jeder Erklärung das gesuchte Fachwort.

Batterie	Elektrochemischer Energiespeicher für Bordverbraucher
Sicherung	Schutzorgan gegen unzulässig hohe Ströme
Multimeter	Kombiniertes Gerät für verschiedene elektrische Messgrößen
Korrosion	Chemischer oder elektrochemischer Angriff auf einen Werkstoff
Backbone	Hauptleitung eines NMEA Datennetzes
Solarzelle	Bauelement zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie

LearningApps

Suche dort nach passenden zusätzlichen Übungen zu elektrischen Bordnetzen, Sicherungen und Bootstechnik. Die Suchtreffer sind nicht automatisch Teil der fachlichen Prüfung.

Lückentext

Ergänze die zentralen technischen Begriffe und Größen. Bearbeite die Sätze erst nach dem Durcharbeiten der Fachkapitel.

Die elektrische Spannung wird in

angegeben.

Die Stromstärke wird in

gemessen.

Das Produkt aus Spannung und Strom ergibt die elektrische

.

Die elektrische Energie eines Verbrauchers wird häufig in

ausgewiesen.

Eine Sicherung dient vorrangig dem Schutz der

.

Der lineare Hauptstrang im NMEA 2000 Netz heißt

.

Ein Solarregler mit Maximum-Power-Point-Tracking wird kurz

genannt.

Ein Präzisionswiderstand zur Strommessung heißt

.

Ein elektrisch leitfähiges Medium für Ionen heißt

.

Ein Dokument mit messbaren Soll- und Istwerten ist ein

.

Ein für den Lithiumspeicher abgestimmtes Managementsystem heißt

.

Die unerwünschte Zersetzung eines Metalls bezeichnet man als

.

Offene Aufgaben

Bearbeite die folgenden zwölf Arbeitsaufträge zunächst mit fiktiven Daten, Zeichnungen oder einem strombegrenzten Schulmodell. Eine reale Installation ist nicht Gegenstand unbeaufsichtigter Selbstarbeit. Begründe jeweils das Ergebnis.

Leicht

Grundgrößenkarten: Erstelle drei Lernkarten zu Volt, Ampere und Watt mit Einheiten und je einem selbst gerechneten 12-V-Beispiel.
Schaltzeichen: Zeichne einen vereinfachten, ausdrücklich nicht ausführungsreifen Verbraucherzweig mit Quelle, Schalter, Leitungsschutz und Leuchte; beschrifte alle Teile.
Messgerätevergleich: Stelle in einer Tabelle Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung gegenüber und nenne jeweils eine wichtige Sicherheitsbedingung.
Korrosionsbeobachtung: Beschreibe mithilfe einer geprüften Commons-Grafik Anode, Kathode und Elektrolyt ohne gefährliches Salz- oder Batterieexperiment.

Standard

Tagesbilanz: Rechne die Energie und Ah-Werte für drei frei erfundene Bordverbraucher aus; ändere anschließend die Laufzeiten und erläutere die Wirkung.
Spannungsabfall: Vergleiche die modellierte Spannungseinbuße für zwei Leiterquerschnitte mit gleicher Länge; erkläre, warum die Rechnung keine endgültige Sicherungsfreigabe ist.
Busdiagramm: Zeichne ein lineares Backbone mit zwei Endwiderständen, mindestens zwei Stichleitungen und einer logisch dargestellten Spannungsversorgung.
Inspektionskarte: Erstelle eine Wartungscheckliste für Beschriftung, Stecker, Korrosion, Energieversorgung und sichere Datenbehandlung, ohne personenbezogene Daten.

Schwer

Fehlersimulation: Entwickle für einen strombegrenzten Prüfstand den Fehlerfall einer beim Pumpenstart absinkenden Plotterspannung, dokumentiere Diagnosehypothesen und Nachprüfung.
Autarkieentscheidung: Vergleiche anhand einer saisonalen Modellrechnung Batterieaufstockung und Solarversorgung mit Verlustannahmen, Kosten und Entsorgungskonzept.
Sicherheitsfreigabe: Entwirf die Gefährdungsbeurteilung eines fiktiven Umrüstauftrags und markiere alle Schritte, die nur fachlich befugte Personen freigeben oder ausführen dürfen.
Projektpräsentation: Erstelle ein sechsminütiges Schulungsvideo oder eine kommentierte Präsentation zum Praxisfall einschließlich Plänen, Rechenblatt, Prüfkriterien und simuliertem Übergabegespräch.

Lernkontrolle

Die Lernkontrolle beurteilt Anwendung und Begründung, nicht das Auswendiglernen einzelner Bauteilnamen.

Auftragsanalyse: Trenne im fiktiven Kundenauftrag nach Muss-Anforderungen, Komfortwünschen und offenen Sicherheitsinformationen; priorisiere deine Rückfragen.
Leistungsberechnung: Berechne für 24 W bei 12 V die Stromaufnahme, anschließend für drei Stunden die Energie und erkläre den Unterschied zwischen W und Wh.
Spannungsfall: Beurteile, warum ein korrekt berechneter kleiner Spannungsabfall weder Kabelbelastbarkeit noch Kurzschlussabschaltung garantiert.
Datenbus: Analysiere einen gezeichneten NMEA-Bus mit drei Endwiderständen und zwei unkoordinierten Einspeisungen; formuliere einen fachlich sicheren Korrekturauftrag ohne Selbstumbau.
Elektrochemische Korrosion: Begründe, welche zusätzliche Rolle eine Landstromverbindung bei der Fehlersuche nach ungewöhnlicher Korrosion spielen könnte, ohne Schutzleiter zu entfernen.
Fehlerdiagnose: Entwickle aus synthetischen Spannungsmessungen vor und während eines Pumpenstarts zwei mögliche Ursachen und einen sicheren Prüfweg.
Batterie: Vergleiche die Modellrechnung einer Blei-Servicebatterie mit einem Lithiumsystem und identifiziere mindestens drei fehlende Herstellerdaten.
Qualitätssicherung: Werte ein anonymes Musterprüfprotokoll mit fehlenden Sollwerten aus und begründe, warum keine Freigabe erteilt werden darf.

Lernnachweis

Gib als konkreten Lernnachweis das Praxisdossier aus dem durchgerechneten Fall ab: Auftragsübersicht mit Annahmen; gut lesbaren Schalt- und Installationsplan einschließlich Datenbus; vollständige Last-, Kapazitäts- und Spannungsabfallrechnung; Gefährdungsbeurteilung und Fachaufsichtsbedarf; freigegebenes Musterprüfprotokoll mit Soll-/Istwerten aus der ungefährlichen Simulation; Fehlerursache und nachgewiesene Nachprüfung; Wartungsplan und ein einseitiges kundenverständliches Übergabeblatt. Kennzeichne jedes Dokument mit eigener Projektkennung und Revision, nicht mit realen Kunden- oder Schülernamen.

Zur Selbsteinschätzung: Lass deine Partnerin oder deinen Partner die Rechnung unabhängig nachrechnen, den Plan anhand der Gerätekennungen lesen und eine frei erfundene Störung aufklären. Verwende das 100-Punkte-Raster im Praxisfall mit konkreter Rückmeldung je Kriterium. Bei sicherheitsrelevanten Lücken hat die Behebung Vorrang vor der Punktzahl; eine schulische Bewertung erteilt keine elektrotechnische Betriebsgenehmigung.

OER und Wikipedia

Geprüfte Grundlagen und vertiefende Quellen (Stand: Oktober 2026):

KMK-Rahmenlehrplan Bootsbauer, Lernfeld 11 T auf gedruckter PDF-Seite 24; fachliche und zeitliche Einordnung.
BIBB: Bootsbauer/Bootsbauerin – Fachrichtung Technik und die dort verlinkte Ausbildungsordnung vom 08.06.2011; aktuelle Anwendbarkeit im Betrieb prüfen.
DIN EN ISO 13297:2025-04, Metadaten zur in Deutschland aktuell ausgewiesenen Ausgabe; der kostenpflichtige Normtext wird nicht übernommen.
ISO 13297:2020 mit Änderung von 2022 und ISO/TR 10134:2020 zum Blitzschutz; Geltungsbereich und Status über offizielle Normseiten geprüft.
DGUV Vorschrift 3 und BGHM-Sicherheitsinformationen; maßgebliche Vorgaben mit betrieblicher Fachkraft prüfen.
Garmin: NMEA 2000 Backbone und Hinweise zur Erweiterung als nachvollziehbare Herstellerquellen.
Victron Energy: Wiring Unlimited, deutsch zu Kabeln, Schutz, Batteriebänken, Solar- und Datenleitungen; Herstellerangaben immer gerätespezifisch beachten.
Wikipedia: Elektrotechnik als ergänzendes frei verfügbares Einstiegswissen, nicht als Montagefreigabe.

Nachweis der geprüften Bilder aus Wikimedia Commons: Dateiname, Original-Dateiseite, Urheber und dort ausgewiesene Lizenz. Abbildungen sind allgemeine Erklärbilder, keine zertifizierten Bootsanschlusspläne. Es wurden keine fremden Dateien verändert.

Verwendete Datei	Original und Fachzweck	Urheber	Lizenzbeleg
File:Ohmsches Gesetz-R.svg	Ohmsches Gesetz	A.Spielhoff	CC0 1.0
File:Electrical fuses, blade type-de.svg	Sicherungsbauarten	Havarhen, deutsche Bearbeitung XenonX3	CC BY-SA 3.0
File:Scheme of a lead-acid battery.jpg	Batterie-Prinzipschema	Paula Marengo	CC BY-SA 4.0
File:Digital multimeter.jpg	Messgerät	Cjp24	CC BY-SA 3.0
File:Corrosion galvanique principe.svg	Galvanische Korrosion	Cdang	CC BY-SA 3.0, neben weiteren Wahlmöglichkeiten

Geprüfte Fachvideos: Die Videos sind als externe Anschauungsmittel eingebettet. Sie stehen nicht automatisch unter einer offenen Nachnutzungslizenz. Für Aufführungs- und Weiterverwendungsrechte gelten die jeweiligen Plattform- und Urheberbedingungen.

Einbettung	Geprüfter Videonachweis	Urheber/Kanal	Rechtehinweis
https://www.youtube.com/watch?v=NezSFKhOOWc	NMEA2000 Tutorial, deutsch	SVB	YouTube-Nutzungsbedingungen, keine CC-Lizenz behauptet
https://vimeo.com/687898754	Solarmodul auf Segelboot montieren und anschließen	SunWare Germany	Vimeo-Nutzungsbedingungen, keine CC-Lizenz behauptet

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Verknüpfte Lernbereiche

Bordelektrik

Weitere Bezüge: Mathematik (Größen, Gleichungen, Prozentrechnung), Physik (Elektrizität), Technische Kommunikation (Schaltzeichen und Dokumentation), Informatik (Datenbus und Zugriffsschutz), Umweltschutz (Batterierücknahme), Kundenberatung (Einweisung) sowie die benachbarten Bootsbau-Lernfelder 9, 10 T und 12 T als fachliche Schnittstellen.

aiMOOC Projekte

Projektidee 1: Entwickle einen digitalen Zwilling des fiktiven Bordnetzes in einer sicheren Schaltungssimulation und vergleiche Auslegungsannahmen mit simulierten Messwerten. Projektidee 2: Gestalte ein wiederverwendbares, datenschutzfreundliches Wartungsformular für Servicebatterie, Verteiler und NMEA-Bus. Projektidee 3: Untersuche mit Quellenvergleich, wie reparierbare Komponenten, passende Solartechnik und sachgerechtes Batterierecycling den Ressourcenverbrauch senken. Belege jeweils Grenzen, Materialherkunft und fachliche Freigabepunkte.