Können Sie Ihre Yacht, einschließlich ihres Motors, vollständig mit erneuerbaren Energien betreiben? Jake Kavanagh findet Bootsbesitzer, die genau das tun
Stellen Sie sich vor, Sie könnten die entlegensten Winkel der Erde bereisen, ohne jemals nach einer Flasche Kochgas oder einer Nachfüllung Diesel suchen zu müssen. Heutzutage ist dies durchaus machbar, da Ihre Kombüse und Ihr leistungsstarker Hauptmotor vollständig elektrisch sein können und die moderne Lithium-Ionen-Batteriebank durch eine Kombination aus Sonnenkollektoren, Windgeneratoren und einem Freilaufpropeller unter Segel schnell aufgeladen werden kann.
Wir hatten natürlich schon immer Yachten, die ihren eigenen Strom aus erneuerbaren Energien erzeugen konnten, und da sich die Haushaltsgeräte an Bord vervielfacht haben, hat sich auch der Bedarf an netzunabhängiger Energie vervielfacht. Doch das ultimative Ziel, den Dieselmotor zuverlässig durch einen gleichwertigen Elektromotor zu ersetzen, hat sich bisher als schwer fassbar erwiesen. Obwohl eine Yacht sehr wenig PS benötigt, um bei ruhigen Bedingungen Rumpfgeschwindigkeit zu erreichen, benötigt sie immer noch etwa 3 PS pro Tonne, wenn sie in ein schweres Meer stürzt. Viele Segler bevorzugen es auch, viel Grunzen in Reserve zu haben, so dass eine moderne 40ft (12m) Yacht normalerweise irgendwo zwischen 55hp und 80hp (72–104kW) packen wird.
Speisung eines relativ fleischigen (10 kW) / 13 PS +) Elektromotor für längere Zeit erfordert eine große Batteriebank, und hohe Lasten können sie schnell entladen. Bisher war das Problem mit dem dedizierten elektrischen Antrieb eines der Reichweite, so dass ein praktischer Kompromiss mit einer Hybridinstallation erreicht wurde. Ein kleiner bis mittelgroßer Verbrennungsmotor übernimmt den Antrieb in Zeiten hoher Nachfrage oder wenn die Batterien leer sind. Der Motor dreht auch den Elektromotor als Generator. Sobald die Batterien aufgeladen sind, steht die Elektrik wieder für einen leisen Lauf zur Verfügung. Aufgrund der Notwendigkeit eines zusätzlichen ‚Range Extenders‘ war der elektrische Antrieb normalerweise ein Add-On für eine Kreuzfahrtyacht und nicht der einzige Anbieter.
Aufstieg der Technologie
Aber all das ändert sich, und ein Boot ohne fossile Brennstoffe ist jetzt dank enormer Fortschritte auf dem Markt für Elektrofahrzeuge möglich. Neue felgengetriebene und bürstenlose Motoren liefern mehr Drehmoment für weniger Energie, während neue Lithiumbatterien eine höhere Kapazität speichern und, was entscheidend ist, wiederholt ohne Beschädigung zyklisch arbeiten können. Das Beste aus all diesen Vorteilen macht die neue Generation digitaler Steuerungen, die das Auf und Ab von Energie mit prädiktiver Intelligenz steuern. All dies hat dazu geführt, dass jeder Verstärker möglich ist, aus dem erneuerbaren System gehänselt, sorgfältig mit minimalem Abfall gelagert, und dann mit Bedacht durch den Motor verwendet.
Um die Wissenschaft zu beweisen, hat eine Gruppe französischer Studenten gerade die Welt umrundet eine Yacht, die mit einem vollständig elektrischen Antriebssystem nachgerüstet wurde und hauptsächlich durch Bewegung durch das Wasser aufgeladen werden kann. Inzwischen wurden Firmen wie Oceanvolt (Finnland) und Electric Yacht (Kalifornien) gegründet, um vollständig elektrische Lösungen für Boote mit einer Länge von bis zu 60 Fuß (18 m) anzubieten. Dutzende Yachten wurden bereits elektrifiziert, und mit jedem erfolgreichen Umbau werden weitere Lehren gezogen.
Für die Besitzer dieser umgebauten Yachten geht es nicht wirklich darum, Geld zu sparen. Wie das EU-finanzierte Hymar-Projekt zeigte, gibt es bei der Montage eines Hybridsystems nicht viele Kosteneinsparungen, vor allem, weil das Kit relativ spezialisiert und immer noch recht teuer ist. Stattdessen geht es um die Freude am sanften, leisen Cruisen mit null Emissionen, minimaler laufender Wartung und einer großen Reserve an elektrischer Energie für Haushaltslasten. Ein weiterer Bonus ist die sofortige Lieferung von Antrieb, der eine Yacht in wenigen Sekunden von ausgeschalteter auf Flankengeschwindigkeit bringen kann, was in Kollisionssituationen nützlich ist. Es kann auch nützlich sein, die Stütze mit nur wenigen U / min zu drehen, ohne ein klobiges Getriebe für Präzisionsmanöver einzuschalten.
Entwicklung der Batterietechnologie
Auf dem Marinemarkt war der niederländische Hersteller Mastervolt der erste Pionier der Lithium-Ionen-Batterie in voller Größe, die in 12V oder 24V erhältlich ist, und jetzt in seiner zweiten Generation Ultra Reichweite. Diese Batterien sollen eine Lebensdauer von mindestens 2.000 Tiefentladungen von bis zu 80 Prozent haben, aber mit einem Drittel des Gewichts eines äquivalenten Blei-Säure-Designs. Komplexe Elektronik über jeder Zelle sorgt für eine perfekte Balance und kein Risiko einer Überladung.
An anderer Stelle haben Wissenschaftler einen Durchbruch mit der Lithium-Luft-Batterie gemacht, Das nutzt Sauerstoff als einer der reagenzien. Die Behauptung ist eine Batterie, die schließlich für ein Fünftel des Preises und ein Fünftel so leicht wie Lithium hergestellt werden kann, aber Telefone, Autos und Boote fünfmal länger arbeiten lassen könnte.Andere Forschung erforscht die Physik anderer Materialien, wie Magnesium, Gold-Nanodrähte, Natrium-Ionen und die Kohlenstoffformulierung Graphen. Das spanische Unternehmen Graphenano hat eine Graphen-Polymer-Batterie namens Grabat entwickelt, von der behauptet wird, dass sie 33 Prozent des Gewichts von Lithium-Ionen und das Vierfache der Energiedichte beträgt. Besser noch, die Batterien sollen sich 33-mal schneller aufladen als Lithium-Ionen und nach Tausenden von Zyklen über 80 Prozent ihrer Kapazität behalten.
Darüber hinaus hat auch die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie Fortschritte gemacht. Die Version ST saw arbeitete in einem 5kW Motorboot und bot 5 Knoten für einen ganzen Tag Autofahren.
Fortschritte bei Elektromotoren
Der Durchbruch in der Welt der Elektromotoren geht weiter, wobei einer der jüngsten von Siemens stammt. Ungewöhnlich ist, dass dieser Motor für die Luftfahrtindustrie entwickelt wurde und mit einem Gewicht von nur 50 kg kontinuierlich 260 kW (348 PS) liefert, etwa fünfmal mehr Leistung als vergleichbare Systeme. Darüber hinaus wird dieser mit nur 2.500 U / min geliefert, sodass er ohne Übertragung direkt mit dem Propeller verbunden werden kann.
Einige Schiffsmotoren benötigen immer noch eigene Kühlsysteme, sowohl im Antriebs- als auch im Regenerationsmodus, aber andere, wie Pod-Antriebe und felgenantriebe arbeiten außerhalb des Bootes, sind also gehäusegekühlt und als Bonus lenkbar.
Auch auf dem Markt für Außenbordmotoren gab es eine Reihe von Innovationen, insbesondere von der österreichischen Firma Torqeedo, die jetzt bürstenlose (Synchron-) Elektromotoren mit bis zu 80 PS anbieten kann. Torqueedo hat in diesem Jahr nicht weniger als sechs neue Antriebssysteme auf den Markt gebracht, um auf die wachsende Nachfrage nach Niederspannungs-Außenborder- und Pod-Antrieben für Freizeit- und kommerzielle Boote zu reagieren.