antriebstechnik 11/2018

UMRICHTERTECHNIK
Energie ab. Im Regelbetrieb werden diese
wieder geladen, sodass der Lade zustand
der Akkus immer nur um ein paar Prozent
schwankt. Eine solche Lösung senkt den
Kraftstoffverbrauch von Schiffen um rund
20 bis 30 %.
Ein Höchstmaß an Sicherheit
Die Stadt Amsterdam betrachtet die Fähren
als „schwimmende Brücken“, welche den
Norden von Amsterdam mit dem Süden der
Stadt verbinden. Die Fahrt auf den Fähren
ist für die Passagiere gebührenfrei.
Das DC-Netz an Bord ist aus Sicherheitsgründen
redundant ausgelegt, d. h. es sind
zwei Teile, die komplett eigenständig arbeiten
können. Die Integration solcher elektrischer
Systeme an Bord ist anspruchsvoll
und das Zusammenspiel der Bestandteile
nicht einfach zu meistern. Vor allem der
Kurzschluss-Schutz erwies sich als Herausforderung:
DC-Netze können zwar in Bezug
auf Systemverluste energieeffizient sein,
aber ein Kurzschlussstrom in einem AC-
System ist einfacher zu beherrschen als ein
Kurzschluss in einem DC-Netz. Verwendet
man hier einen traditionellen, langsamen
Leistungsschalter, kann sich ein Lichtbogen
im Leistungsschalter bilden. Um dieses
Problem zu lösen, hat Danfoss ein neues
Produkt entwickelt: Das Kurzschluss-
Schutzsystem vom Typ Vacon-DCGuard.
Das Gerät ermöglicht ausschließlich in
Verbindung mit Vacon-Umrichtern ein
schnelles Abschalten von DC-Netzen in
Mikrosekunden. Dadurch wird die Anforderung
an Marinelösungen, dass ein Fehler
in einem Teil des Systems keinen Einfluss
auf das ganze System haben darf, erfüllt.
Bislang gab es so etwas nicht als Standardkomponente
auf dem Markt. Der Vacon-
DCGuard ist ein Halbleiterschutzgerät, das
alle fehlerhaften DC-Ströme erkennen, abschalten
und den fehlerhaften Teil des Systems
in Mikrosekunden isolieren kann. Im
Falle eines Kurzschlusses trennt DCGuard
den fehlerhaften Teil des DC-Netzes vom
gesunden, das verbleibende Netz bleibt voll
funktionsfähig. Das Halbleiterschutzgerät
reagiert so schnell, dass beim Auslösen
nicht einmal ein Flackern der Beleuchtung
im „gesunden“ Teil des Netzes wahrgenommen
wird. Das Gerät besitzt bereits eine
Marine-Typgenehmigung von DNV-GL und
deckt die komplette Palette von 3 bis 4 140 A
ab. Die Typgenehmigung ist wichtig, da es
bis heute keine relevanten Normen für eine
solche Anwendung wie DCGuard gibt.
Hybridlösung verbessert
Luftqualität …
Als weitere Maßnahme zur Verringerung
der Umweltbelastung in der Amsterdamer
Innenstadt sind die Dieselaggregate mit
leistungsstarken Abgasreinigungssystemen
ausgestattet, auch als SCR (Selective Catalytic
Reactor) bekannt, die toxische Gase
und Partikel entfernen. Die IJ-Fähren 60
und 61 erfüllen dadurch bereits heute die
verschärften Schadstoffvorschriften, die ab
2019/2020 in Kraft treten. Dies trägt zur
Verbesserung der Luftqualität bei, zudem
emittieren die Fähren weniger Schall als
die Vorgänger.
... und Manövrierbarkeit
Auch die Skipper sind mit den neuen Fähren
zufrieden: Sie lassen sich genauso einfach
bedienen wie die konventionellen
Schwesterschiffe mit Dieselantrieb, sind
dabei aber viel leiser. Aufgrund des niedrigen
Geräuschniveaus ist die Fahrt für
Passagiere und Besatzung angenehmer als
auf den bisherigen Fähren. Bei normalen
Wetterbedingungen laufen zwei Generatoren
bei konstanter Last.
Die Akkus werden geladen, wenn die
Fähren nicht oder mit niedriger Drehzahl
fahren. Wenn die Schiffe beschleunigen,
liefern die Akkus die Spitzenleistung. Im
Akkumodus bei ausgeschalteten Generatoren
könnten die Fähren zehn bis elf Mal
hin- und zurückfahren, was einem etwa
einstündigen Betrieb entspricht. Unter normalen
Bedingungen bei laufenden Generatoren
steigt und fällt der Ladestand der
Akkus bei einer Fahrt hin und zurück nur
um wenige Prozentpunkte.
Fazit
Die GVB ist mit der Lösung zufrieden und
hat bereits entschieden, bei der nächsten
Neuanschaffung von Fähren auf dieselbe
Hybridlösung zu setzen. Durch die Kombination
der Diesel als Generatorsatz mit
elektrischem Hauptantrieb sowie einem
starken Akku als Puffer, ist eine leise und
umweltfreundliche Lösung entstanden.
Dieser Aspekt ist durch die Innenstadtlage
wichtig, da die Fähren an 365 Tagen rund
um die Uhr alle paar Minuten fahren.
Fotos: Danfoss
www.danfoss.de
01 Jeder Maschinenraum ist mit jeweils zwei
Generatoren ausgestattet (insgesamt vier
Generatoren)
02 Das Solfic SCR-Abgasreinigungssystem
entfernt toxische Gase und Partikel
03 Das Li-Ion EST-Floattech-Akkusystem
mit 2 × 68 kWh Leistung und
Akkumanagementsystem
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