Hybridantrieb / elektrischer Ruderpropeller
Gewinnerlösung
Hybridantrieb / elektrischer Ruderpropeller
Ein voll-elektrischen Antrieb ist bei einem Boot von 14 Metern bei einer geforderten Geschwindigkeit von 30 km/h und Reichweite von 8h (bzw. 100km bei Vollbetrieb) aufgrund der Größe und des Gewichtes der benötigten Batterien nur schwer umsetzbar. Die Energiedichte von Dieselkraftstoffen ist gegenüber den modernsten verfügbaren Batterien immer noch um ein Vielfaches höher.
Wir schlagen deshalb zwei Hybridvarianten vor, die sich mit relativ geringem Aufwand auch bei Bestandsschiffen umsetzen ließen.
A. Hybridantrieb für bestehende Wellenanlagen
Ein Elektromotor wird mittels eines Keilriemens und einer elektromagnetischen Kupplung mit der bestehenden Welle eines Schiffes verbunden.
Der original Diesel-Antriebsstrang kann mit bestehendem Propeller beibehalten werden. Für Getriebeöldruck und Kühlung des Getriebes bei ausgeschaltetem Dieselmotor ist zu sorgen.
Die Leistung des Elektromotors wird auf eine noch zu definierende Geschwindigkeit für eine Patrouillenfahrt unterhalb der theoretischen Rumpfgeschwindigkeit ausgelegt.
Bei Bedarf werden die Dieselmotoren zugeschaltet, während einer schnellen Marschfahrt können die Batterien per Rekuperation wieder aufgeladen werden.
Bei entsprechender Auslegung der Lade- und Batterieinfrastruktur kann auf einen Generator für den Bordbetrieb verzichtet werden.
Der Antrieb ist mehrfach erprobt und vergleichsweise kostengünstig.
B. elektrischer Ruderpropeller als Nebenantrieb
Ein vollelektrischer 360° drehbarer Ruderpropeller wird mit eigener Batterie komplett unabhängig vom konventionellen Antriebsstrang als Nebenantrieb eingebaut und nach o.g. Kriterien ausgelegt. Das Unterwasserprofil des Ruderpropellers ist bei hoher Geschwindigkeit zu berücksichtigen.
Ein 360° drehbarer Ruderpropeller bietet in allen Situationen eine überlegene Manövrierbarkeit.
Eine effektive Reduktion von Emissionen und Treibhausgasen wird maßgeblich durch den Anteil der Nutzung des Elektromotors im Betrieb bestimmt. Wir empfehlen hierbei auch eine Betrachtung von betrieblichen Abläufen.
Wir schlagen deshalb zwei Hybridvarianten vor, die sich mit relativ geringem Aufwand auch bei Bestandsschiffen umsetzen ließen.
A. Hybridantrieb für bestehende Wellenanlagen
Ein Elektromotor wird mittels eines Keilriemens und einer elektromagnetischen Kupplung mit der bestehenden Welle eines Schiffes verbunden.
Der original Diesel-Antriebsstrang kann mit bestehendem Propeller beibehalten werden. Für Getriebeöldruck und Kühlung des Getriebes bei ausgeschaltetem Dieselmotor ist zu sorgen.
Die Leistung des Elektromotors wird auf eine noch zu definierende Geschwindigkeit für eine Patrouillenfahrt unterhalb der theoretischen Rumpfgeschwindigkeit ausgelegt.
Bei Bedarf werden die Dieselmotoren zugeschaltet, während einer schnellen Marschfahrt können die Batterien per Rekuperation wieder aufgeladen werden.
Bei entsprechender Auslegung der Lade- und Batterieinfrastruktur kann auf einen Generator für den Bordbetrieb verzichtet werden.
Der Antrieb ist mehrfach erprobt und vergleichsweise kostengünstig.
B. elektrischer Ruderpropeller als Nebenantrieb
Ein vollelektrischer 360° drehbarer Ruderpropeller wird mit eigener Batterie komplett unabhängig vom konventionellen Antriebsstrang als Nebenantrieb eingebaut und nach o.g. Kriterien ausgelegt. Das Unterwasserprofil des Ruderpropellers ist bei hoher Geschwindigkeit zu berücksichtigen.
Ein 360° drehbarer Ruderpropeller bietet in allen Situationen eine überlegene Manövrierbarkeit.
Eine effektive Reduktion von Emissionen und Treibhausgasen wird maßgeblich durch den Anteil der Nutzung des Elektromotors im Betrieb bestimmt. Wir empfehlen hierbei auch eine Betrachtung von betrieblichen Abläufen.
Mehrwert
Der Antrieb kann für Einzel- und Doppelwellenanlagen bestehender Schiffe verwendet werden.
Bei Einzel-Wellenanlagen kann durch den zusätzlichen Elektromotor Redundanz hergestellt werden.
Der Dieselantriebsstrang kann laut Vorgabe bei 3/8 der Zeit mit voller Leistung werden. Bei 5/8 der Zeit fährt das Schiff vollelektrisch mit null Emissionen.
In der Fahrt unterhalb der theoretischen Rumpfgeschwindigkeit kann der Energiebedarf gegenüber dem Betrieb mit Dieselmotoren erheblich gesenkt werden.
Alle Manöver, zB. Anlegen an die Großschifffahrt unter Elektromotor sind sicher, da dieser auch bei geringer Drehzahl ein hohes Drehmoment zur Verfügung stellt.
Der Antrieb ist bei Schleichfahrt / Lavieren höchst effektiv, da die Dieselmotoren nicht untertourig ohne Last laufen.
Durch die kompakte Bauweise sind die Maschinen gut zu erreichen.
Wenn die berechnete Leistung des Hybridantriebes unter 2 x 20kW gehalten wird, so kann kostengünstige 48 Volt-Technik verwendet werden.
Die Geräuscharmut des elektrischen Antriebes senkt die Arbeitsbelastung der Besatzung deutlich.
Der Hybridantrieb hat auch einen Mehrwert für multifunktionale Behördenschiffe: Sollten Feuerlöschpumpen vom Hauptdiesel aus angetrieben werden, so bleibt das Schiff mit den Elektromotoren manövrierfähig. Der Elektromotor ist so vibrationsarm, daß ein hochempfindliches Seitenradar zur Personen- und Leichenbergung verwendet werden kann.
Bei Einzel-Wellenanlagen kann durch den zusätzlichen Elektromotor Redundanz hergestellt werden.
Der Dieselantriebsstrang kann laut Vorgabe bei 3/8 der Zeit mit voller Leistung werden. Bei 5/8 der Zeit fährt das Schiff vollelektrisch mit null Emissionen.
In der Fahrt unterhalb der theoretischen Rumpfgeschwindigkeit kann der Energiebedarf gegenüber dem Betrieb mit Dieselmotoren erheblich gesenkt werden.
Alle Manöver, zB. Anlegen an die Großschifffahrt unter Elektromotor sind sicher, da dieser auch bei geringer Drehzahl ein hohes Drehmoment zur Verfügung stellt.
Der Antrieb ist bei Schleichfahrt / Lavieren höchst effektiv, da die Dieselmotoren nicht untertourig ohne Last laufen.
Durch die kompakte Bauweise sind die Maschinen gut zu erreichen.
Wenn die berechnete Leistung des Hybridantriebes unter 2 x 20kW gehalten wird, so kann kostengünstige 48 Volt-Technik verwendet werden.
Die Geräuscharmut des elektrischen Antriebes senkt die Arbeitsbelastung der Besatzung deutlich.
Der Hybridantrieb hat auch einen Mehrwert für multifunktionale Behördenschiffe: Sollten Feuerlöschpumpen vom Hauptdiesel aus angetrieben werden, so bleibt das Schiff mit den Elektromotoren manövrierfähig. Der Elektromotor ist so vibrationsarm, daß ein hochempfindliches Seitenradar zur Personen- und Leichenbergung verwendet werden kann.
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