Projekt „Wasserkutsche“, die Hybridlösung gegen Stress

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des selbst konstruierten Katamarans teilen konnte, um so mehr überzeugten ihn die Verbrauchswerte des Einfachhybridantriebs und seine simple Handhabung. Karl Heinz K u c k u c k nach den Testfahrten: „Der Verbrauch lässt sich bei einer Marschfahrt von zehn Stundenkilometern – wie auf Kanälen üblich – halbieren.“ Sein weiteres Fazit: „Die weit auseinander angebrachten E-Motoren erlauben ein hervorragendes Rangieren und Drehen auf der Stelle. Die ständig weiterentwickelte Batterietechnologie ermöglicht es, zunehmend größere Distanzen in reinem Batteriebetrieb zurückzulegen. Das Nachladen kann an der Steckdose erfolgen und der Generator steht in Reserve. Für höheren Leistungsbedarf – zum Beispiel Rhein aufwärts – tut der Benzinmotor gute Dienste.“ Wie bei 3K Composite in Ennigerloh befassen sich zur Zeit nicht nur immer mehr Bootsbaubetriebe mit dem Thema Hybridantrieb, es gibt auch von Spezialisten wie Fischer Panda, Steyer, Mastervolt, KPM Krahwinkel oder Bukh-Bremen Weiterentwicklungen, die sich auch zum Nachrüsten eignen. Für Werften wie beispielsweise Frauscher in Österreich oder die slowenische Werft Seaway mit ihren Yachten vom Typ Greenline gehört der Hybridantrieb seit vielen Jahren zum Standardangebot. Unterschiedliche Hersteller bieten ihnen einzelne Komponenten dafür an. Genutzt werden diese zur Zeit auch in der Martin-Werft am Bodensee, in der ein Motorboot mit klassischen Linien und einem Hybridantrieb entsteht. Der Konstrukteur dieses Bootes, Georg Nissen, wird immer häufiger von Eignern in spe beauftragt, sich um diesen Antrieb zu kümmern. „Die Leute wollen in bestimmten Situationen gern in Schleichfahrt möglichst leise auftreten. Zum Beispiel im Hafen, beim An- und Ablegen, oder bei Flussfahrten, dicht am Ufer“, erklärt er. Dass der dieselelektrische Antrieb sich in der Berufsschifffahrt seit vielen Jahren bewährt hat, wissen auch Kunden von Bootswerften. So wird auf nahezu allen modernen Kreuzfahrtschiffen mit Generatoren auf Verbrennungsmotorbasis Elektrizität erzeugt, die durch Elektromotoren für den Antrieb sorgt und gleichermaßen dabei jeglichen auf Elektrizität beruhenden Komfort für die Passagiere ermöglicht. Fischer Panda bietet dieses Geringe Verdrängung wie beim Frauscherboot unterstützt die Funktion auch PS-schwacher Hybridantriebe. Benzinund zusätzlich Elektroaußenbordmotoren beim blauen Hybridkatamaran ist die einfache Lösung. Beim Hybrid-Charterboot von Le Boat wird zusätzlich Sonnenenergie genutzt. Hybridlösungen wie die von Krahwinkel und Fischer-Pandas sind ausgereift. Prinzip bereits seit 15 Jahren auch für Sportboote an und weist auch entsprechend lange auf die Vorteile hin, wie die ständig optimale mögliche Drehzahl des Dieselgenerators und der Verzicht auf ein Motorgetriebe. Alle Leistungsklassen werden mit batteriegestütztenSystemen realisiert. Beim Fischer Panda Hybrid- System können zudem die während des Segelns mitlaufenden Motoren die Batterien nachladen. Das Fischer Panda Antriebssystem ist je nach Leistung mit einer Spannung von 48 V, 96 V oder 240 V verfügbar. Auf die Umrüstung auf Hybridantrieb, die den Motorbetrieb ergänzt, setzt die Firma Krahwinkel aus Lahnstein. „Dabei wird der Betrieb der Antriebsanlage nicht verkompliziert. Hier liegen die Stärken unserer Elsail-Hybridantriebe“, so Firmenchef Johannes Krahwinkel. Sie können seinen Worten nach unter anderem durch wählbare Untersetzungen nahezu an jeden vorhandenen Dieselantrieb bis zu einer Leistung von 50 Kilowatt oder 68 PS perfekt angepasst werden. Im Ladebetrieb, wenn der Diesel läuft oder unter Segeln, kann der Motor als Generator arbeiten und bis zu 3.000 Watt elektrischer Leistung an die Batterien abgeben. Die Akku der Zukunft Batterien sind immer noch eine Schwachstelle bei Hybridantrieben. Das kann sich allerdings bald ändern, denn es wird zur Zeit mit Hochdruck an einer neuen Batterietechnik gearbeitet. So forscht man zur Zeit am Lithium-Schwefel-Akku, dessen Energiedichte drei- bis fünfmal höher als Lithium- Ionen Akkus ist. Zudem reagieren sie unempfindlicher auf Temperaturschwankungen. Bei Lithium-Luft-Akkus ist die Energiedichte sogar bis zu zehnmal höher als die von Lithium-Ionen-Akkus. Bis zu ihrer Marktreife wird es allerdings noch mindestens zehn Jahre dauern. Lithium-Polymer-Akkus, ein weiteres Arbeitsfeld der Forschung enthalten keine flüssigen Bestandteile mehr und können deshalb jeder beliebigen Form angepasst werden, ein Vorteil beim Bootsbau. Energiedichte und Lebensdauer sollen bis zur Marktreife um das Jahr 2020 den Werten von Litium-Ionen-Akkus entsprechen. bootswirtschaft 4/2011 9
10 AT KE TC UH EN LI KL Steuerung erfolgt wahlweise mittels getrennter Fahrhebel für Elektro- und Dieselantrieb oder durch einen bislang einzigartigen Kombi-Hebel, mit dem beide Antriebe intelligent geregelt werden können, ohne dass der Skipper über die Auswahl des Antriebs nachdenken muss. Aber auch die großen industriellen Anbieter von Hybridanlagen für Boote bieten viel Neues. Vorgestellt werden die meisten Neuheiten auf der Marine Equipment Trade Show (METS), vom 15. bis zum 17. November in Amsterdam. Dort wird es auch ein Seminar über die Entwicklung des Hybridantriebs auf Booten geben. Der niederländische Hersteller von Yachtelektronik Mastervolt und der Motorhersteller Steyr aus Österreich werden beispielsweise als Resultat gemeinsamer Arbeit erstmalig ein neues kompaktes Hybridsytem mit der Bezeichnung GPX vorstellen. Zu beziehen sind die Produkte bei Buhk Bremen. Das GPX wird laut Hersteller am Besten als ein kompaktes, intelligentes Kraftwerk beschrieben. Darüber hinaus verfügt es über einen kleinen, aber extrem leistungsstarken Motor mit Generator, einen Wechselrichter, ein dreistufiges Batterieladegerät und einen Landstromanschluss, und das alles in Seriell oder parallel Beim Hybridantrieb wird unter paralleler oder serieller Funktion unterschieden. Parallel bedeutet die Antriebsmöglichkeit von Verbrennungsmotor und Elektromotor auf einer Welle. Bei höherem Kraftbedarf können beide Motoren gleichzeitig eingesetzt werden. Seriell bedeutet, dass der Elektromotor den Verbrennungsmotor vollständig ersetzt. Der E-Motor wird durch Batteriebänke mit Strom versorgt, die wiederum von einem Generator geladen werden. einer kompakten Einheit. Obwohl er wesentlich kleiner und leichter als konventionelle Generatoren ist, bietet er dennoch alles Notwendige, um die anspruchsvollen Systeme an Bord eines Schiffes zu betreiben – und dies auch mit automatischer Präzision. Durch die Verbindung eines Generators mit variabler Geschwindigkeit mit einem hocheffizienten Permanentmagneten, ist es möglich, die Größe des Generators, bei gleicher Ausgangsleistung, um weitere 15 Prozent zu reduzieren. Der eingebaute Wechselrichter erzeugt laut Hersteller eine perfekte Sinuswellen-Ausgangsleistung für alle Anwendungen an Bord, selbst für äußerst empfindliche Induktions-Kochplatten. bootswirtschaft 4/2011 Durch die Kommunikation mit allen Systemen an Bord über ein CAN-Bus Netzwerk, regelt er jede Landstromversorgung auf intelligente Weise und stellt sicher, dass die verschiedenen Batterietypen schnellstmöglich wieder aufgeladen werden. Fischer Panda präsentiert mit dem Whisper eMove auf der METS eine neue, komplette Motorhalterung mit Rudersteuerung für 10 kW, 48 V Antriebssysteme. Christian Krause, Fischer Panda-Mitarbeiter in der Entwicklungsabteilung für diesel-elektrische Antriebe, wies auf die enormen Vorteile hin, die die neue Elektromotor-Halterung bietet: "Das System ist mit einem zweiten eMove-Motor und einem zweiten Steuerstand kombinierbar. Aufgrund des Synchron-Fahrbetriebs und einer redundant aufgebauten Bus-Kommunikation ist eine außergewöhnliche Ausfallsicherheit gewährleistet. Ein Notbetrieb über mechanische Taster ist immer möglich.“ Außerdem verfügt der Whisper eMove seinen Angaben nach über einen integrierten Wärmetauscher für die Motorkühlung. Ein weiterer wesentlicher Vorteil sei die Möglichkeit der Verstellung von null bis zehn Grad, um die Form des Schiffsrumpfes anzugleichen." Projekt „Wasserkutsche“, die Hybridlösung gegen Stress Die Wasserkutsche hält, was ihr Aussehen verspricht. Die Fahrt mit dem zwei Meter breiten und sechs Meter langen Hausboot ist langsam und gemütlich. Jan Rademacher, Eigner der Werft und des Bootsverleihs „Wasserkutsche“, hatte sich in den Kopf gesetzt, den Berlinern eine Fluchtmöglichkeit aus ihrem hektischem Alltag anzubieten. Seine Forderung an den Bootsantrieb war schlicht und einfach: Er darf nicht knattern und stinken. Selbst einen Innenborder hatte er ausgeschlossen, zumal auf dem Boot schlichtweg der Platz dazu fehlte. Die Grundlage des Bootes, ein Linienriss aus dem I-Net, war alles andere als strömungsgünstig. “Neben konstruktiven Änderungen gab es kurzfristig nur eine Lösung - das Boot muss langsam fahren,“ so der Dipl.-Ing. Wolfram Appel vom „Büro für Solare Antriebe“, der mit der Motorisierung beauftragt war. Bei einer Motorleistung von 700 Watt und Windstille kann das Boot nach seinen Berechnungen 6,5 km/h fahren. Der Elektromotor Cruise 2.0 von Torqeedo ist hierfür laut Appel mehr als ausreichend dimensioniert. Eine 400 Ah Batterie mit 24 Volt liefert den erforderlichen Fahrstrom. Für die vorgeschlagenen Tagestouren ist die Batteriekapazität nach Worten von Appel hinreichend bemessen; was aber, wenn der Kunde eine mehrtägige Reise zu entfernten Stränden plant? „Wir brauchten eine Hilfsenergiequelle. Ein Solargenerator hätte den Fahrgästen den wenigen Platz auf dem kleinen Boot genommen. Ergo, doch wieder der Stinker,“ so Appel. In der Backskiste am Heck wurde ein Stromerzeuger von Honda integriert, der während der Fahrt die Batterie nachladen kann. Es entstand ein Hybridantrieb. Das eingesetzte Ladegerät von Fronius kann auf die jeweilig erforderliche Kennlinie der Batterie programmiert werden. Appel: „Beim nächsten Boot werden wir die Generatorleistung erhöhen.“
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