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Welche Lademöglichkeiten habe ich?
Landanschluß
Bei der Ladung der Fahrbatterien über den Landanschluß spielen 3 Faktoren die größte Rolle:
- Wie hoch ist der Anschlußwert am Landanschluß? Normalerweise ist der Anschlußwerte eines 230V Landanschlusses 16A, d.h. 3,68kW. Aber gerade im Binnenbereich und auch in Norddeutschland ist der Anschlußwert relativ häufig mit 10A oder sogar nur 8A wesentlich geringer. In diesen Fällen liegt die maximale Ladeleistung bei 2,3kW bzw. 1,84kW.
- Welche Ladeleistung bringen die an Bord befindlichen Ladegeräte? Sollte das an Bord installierte Ladegerät lediglich einen Ladestrom von 15A bei normalerweise 48V Betriebsspannung, häufiger Wert handelsüblicher Ladegeräte, liefern, sind dies lediglich 720W Ladeleistung und damit kein Problem für jedweden Landanschluß. Damit würde es aber z.B. mindestens 63 Stunden dauern, bis eine 45kWh Batteriebank von 0% auf 100% aufgeladen ist. Dies ist für einen Betrieb, Segeln am Wochenende, sicher ausreichend, nicht jedoch für einen längeren Törn, bei dem täglich die Batterien voll geladen werden müssen. In diesem Fall, in dem täglich die Fahrbatterien voll geladen werden müssen, ist es erforderlich, dass Hochleistungsladegeräte eingesetzt werden.
Wir bieten hier z.B. Ladegeräte mit 1,6kW Ladeleistung an, von denen bis zu 3 Stück parallel geschaltet werden können und bei denen 2 parallel geschaltete Ladegeräte noch innerhalb des 16A Anschlußwerts der meisten Landanschlüsse liegen. Die angenommenen 45kWh wären in diesem Beispiel in ca. 16 Stunden voll geladen. Um auch bei niedrigerem Landanschlußwert keine Probleme zu erhalten sollte die Möglichkeit bestehen bei Parallelschaltung mehrerer Ladegeräte jeweils ein Ladegerät ausschalten zu können.
- Die Distanz zwischen den einzelnen Ladestationen spielt eine entscheidene Rolle. Es macht einen gravierenden Unterschied ob das Schiff jeden Abend an einem Liegeplatz mit Landanschluß liegt oder ob mehrere Tagesetappen ohne Lademöglichkeit überbrückt werden müssen. Es spielt hiermit das Fahrtrevier eine sehr große Rolle, welches unbedingt bei der Entscheidungsfindung berücksichtigt werden sollte.
Photovoltaik (PV)
Die idealste und umweltfreundlichste Art der Batterieladung ist die Photovoltaik. Sie erlaubt absolut unabhängig von externen Gegebenheiten die 100% karbonfreie Ladung der Fahrbatterien. Leider benötigen die PV-Module jedoch relativ viel Platz, zusätzlich muß bei der Auswahl des Montageorts auch das Problem der Abschattung, z.B. durch die Segel, berücksichtigt werden.
Speziell bei einem Katamaran bietet es sich an großflächig PV-Module zu installieren. Hier lassen sich problemlos 4 ... 5kW PV-Leistung nur als Dach über dem Cockpit montieren. Aber auch bei einem Einrumpfer ab eta 30 ... 32ft sind alleine am Geräteträger 1 .. 1,8kW PV-Leistung kein Problem. Aktuelle PV-Module liefern bei einer Abmessung von z.B. (aktuelles Standardmaß) 176 x 113cm eine Spitzenleistung von >450W.
Unbedingt müssen Sie jedoch beachten, dass bei einem 48V System die Spannung des PV-Systems größer 63V ist. Dies ist erforderlich, da die Ladeschlußspannung von LiFePO4 Zellen 57,6V beträgt und alle uns bekannten MPPT-Laderegler eine um ca. 5V höhere Eingangsspannung benötigen. Mit der Reihenschaltung von 2 Standard-PV-Modulen (UMPP zwischen 39V und 45V) ist dies aber sicher gestellt. 12V PV-Module mit einer UMPP von ca. 30V, sind daher eher nicht für 48V Systeme geeignet, bzw. hier müßten 3 Module in Reihe geschaltet werden.
Sinnvoll ist es ein System aufzubauen, bei denen mehrere unabhängige Stränge bestehen, d.h. dass z.B. bei einem System aus 6 PV-Modulen jeweils 2 in Reihe geschaltete PV-Module auf einen MPPT-Laderegler geschaltet werden. Die hiermit entstehenden 3 Stränge werden dann ausgangsseitig parallel geschaltet. Damit besteht ein redundantes System aus 3 unabhängigen Strängen und gleichzeitig wird das Problem des Einflusses der Abschattung einzelner Module auf elegante Art reduziert.
Beachten Sie bitte auch, dass Sie die Batterien des 12V Bordnetzes laden müssen und hierfür keine Lichtmaschine mehr zur Verfügung steht. Es macht wenig Sinn hierfür eigene 12V PV-Module parallel zu den 48V PV-Modulen zu installieren. Den Platz, den die 12V PV-Module benötigen verwenden Sie besser für eine höhere 48V Ladeleistung. Um jetzt die 12V Batterien zu laden, empfehlen wir aus der Praxis heraus den Einsatz von DC/DC-Wandlern 48V zu 12V, die je nach Bedarf aktiviert werden können. Dies entspricht der Funktion eines Batterie-zu-Batterie Ladegeräts (B2B Ladegerät)
Problematisch wird der Einsatz von PV jedoch auf kleineren Schiffen unter etwa 27ft, da hier kaum eine nennenswerte PV-Leistung installiert werden kann.
Da hier vielfach falsche Vorstellungen über die Möglichkeit mit einem relativ kleinen PV-Modul zu laden im Folgenden ein kleines Berechnungsbeispiel mit idealisierten Bedingungen:
Sie haben eine 55Wp Solarzelle, einen 800W Motor mit 24V Betriebsspannung und Batterien mit 80Ah bei 24V auf ihrem Schiff installiert.
Wir gehen von 100% Wirkungsgrad bei voller Sonnenintensität und 12 Stunden Sonnenscheindauer aus.
der maximale Ladestrom, den die Solarzellen liefern beträgt dann:
Strom bei Maximalleistung = Leistung / Spannung bei Maximalleistung
55W / 17,5V = 3,15A
Nachgeschalteter Laderegler für 24V Ladespannung mit 96% Wirkungsgrad
Ladestrom = (Spannung bei max.Leistung / Ladespannung) x max. Strom x Wirkungsgrad Laderegler
(17,5V / 28,4V) x 3,15A x 96% = 1,86A
die maximale Batterieladung beträgt am Tag (12 Stunden)
max. Ladung = Ladestrom x Zeit
1,86A x 12h = 22,32Ah
Ein 800W Motor mit 24V Betriebsspannung hat eine Stromaufnahme bei Halblast von
Strom bei Halblast = Leistung / Spannung bei Maximalleistung x 50%
800W / 24V x 50% = 16,66A
Die maximale Laufzeit des 800W Motor bei Halblast, bei der die Stromentnahme des Motors durch die Solarladung ausgeglichen wird beträgt damit
Laufzeit = max. Ladung / Stromaufnahme bei Halblast
22,32Ah / 16,66A = 1,34h
Maximal kann der Motor damit durch Nachladung über die Solarzellen am Tag ca. 1 Stunde 20 Minuten bei Halblast betrieben werden, ohne das die Restkapazität der Batterie über den Tag gesehen sinkt.
Dies wird jedoch in der Praxis nicht erreicht werden, da sehr idealisierte Bedingungen angenommen wurden, die maximale Ladung pro Tag liegt mit Sicherheit nur bei 50 ... 60% dieses Wertes!
DIeselgenerator oder Benzingenerator
Auch wenn der Einsatz eines mit Verbrennungsmotor angetrieben Generators eigentlich dem Gedanken des karbonfreien Antriebs widerspricht, sind wir der Meinung, dass die Sicherheit des Schiffes, d.h. Manöverierfahigkeit unter allen Bedingungen, absoluten Vorrang genießt. Es muß stets sicher gestellt sein, dass ausreichend Fahrstrom für den Antrieb zur Verfügung steht, auch wenn z.B.witterungsbedingt tagelang keine ausreichende Ladung über PV möglich war.
Dies bedeutet, dass entweder die Fahrbatterien über den Generator aufgeladen werden können oder der Generator den Antrieb direkt mit Strom versorgt.
Auf kleineren Schiffen empfehlen wir als einfachste Lösung einen tragbaren Generator im Leistungsbereich 1 ... 2kW, der nur während des Betriebs flexibel an der Landanschlußsteckdose des Schiffs angeschlossen wird. Es muß hierbei beachtet werden, dass das 230V Ladegerät in seiner Leistung zum Generator paßt und nicht den Generator überlastet.
In diesem Beispiel ist ein kleiner 1kW Benzingenerator (aus Geräuschgründen) am Bugkorb festgelascht und über ein kurzes Adapterkabel (Schukostecker zu CEE-Kupplung) direkt mit dem normalen Landanschlußkabel mit dem Landanschlußstecker am Heck verbunden. Der Generator speist also ganz normal in das Bordnetz ein und lädt die Batterien bzw. speist über die Netzteilfunktion des Ladegerätes den Motor, in diesem Fall einen 3,5kW Saildrive, der damit immerhin mit 20% Leistung betrieben werden kann. Die Reichweite ist jetzt nur über den Benzinvorrat begrenzt..
Auf größeren Schiffen bietet sich natürlich komfortsteigernd ein Dieseleinbaugenerator höherer Leistung an, wobei auch hier auf den passenden Anschlußwert des 230V Ladegerät geachtet werde muß. Einerseits sollten das Ladegerät die Leistung des Generators voll ausnutzen können, andererseits darf es den Generator aber nicht überlasten.
Windgenerator
Auf Langfahrt oder in Gebieten mit konstant höheren Windgeschwindigkeiten bietet sich der Einsatz eines 48V Windgenerators, möglichst in der 500W Klasse, an. In Schwachwindgebieten bringt dieser jedoch leider nur eine geringe Leistung, die für das Laden der Fahrbatterien zu vernachlässigen ist.
Ein hingegen nicht zu vernachlässigender Vorteil eines Windgenerators ist natürlich, dass er auch nachts am Ankerplatz, sodfern Wind weht, die Batterien lädt.
Bei der Überlegung einen Windgenerator anzuschaffen sollte das Verhältnis Investition zu erzielbarer Ladeleistung unbedingt sorgfältig bedacht werden.
Rekuperation
Der begriff der Rekuperation ist in aller Munde, aber leider entspricht die Realität der erzielbaren Ladeleistung meist nicht den Vorstellungen der Nutzer. Technologisch bedingt liefern die handelsüblichen BLDC-Motore meist erst ab einer höheren Drehzahl einen nennensweerten Ladestrom. Dies bedeutet in der Praxis, dass bei unter 5kn Fahrt nur ein absolut zu vernachlässigender Ladestrom fließt, erst ab 6 .. 7kn Fahrt trägt die Rekuperation nennenswert zur Batterieladung bei.
Wichtig ist auch, dass Sie berücksichtigen, dass die Rekuperation nur mit einem Festpropeller funktioniert
Auch wenn die Rekuperation nicht unbedingt hohe Ladeleistungen erbringt, bieten dennoch alle unsere Elektroantriebe bereits werkseitig die Möglichkeit der Rekuperation ohne Zusatzkosten. Sobald der Fahrhebel in Mittelstellung steht und natürlich der Motor eingeschaltet ist, ist die Rekuperation aktiviert.
Brennstoffzelle
Zukünftig wird sicher auch der Einsatz von Brennstoffzellen als Lademöglichkeit an Bord eine Rolle spielen, jedoch stehen derzeit Leistung und Kosten bzw. Versorgungsmöglichkeit mit Brennstoff, speziell auf Langfahrt, in keiner vernünftigen Relation zueinander. Dies kann und wird sich jedoch innerhalb der nächsten Jahre sicher ändern, dann könnte die Brennstoffzelle das ideale Stromversorgungsgerät an Bord werden.
< c> Bode Industrie und Marineelektronik 2002 ...2026
Redaktionsschluß 15.05.2026