Bordstrom für die Segelyacht

Bordstrom für die Segelyacht

 
Kaum ein Segler möchte heute an Bord seiner Yacht auf Strom verzichten. Sobald man den Hafen verlässt und den Stecker aus der Landstromsteckdose zieht, stellt sich die Frage der Bordstromversorgung. Eine sichere Bordstromquelle bedeutet Komfort und Sicherheit. Autopilot, Navigation, Funk und Positionslampen benötigen eine kontinuierliche Energieversorgung. Diesen Strom liefert in der Regel die Batteriebank. 
 

Woher kommt mein Strom?

 
Die meisten Segelyachten ab 14 Fuß verfügen über einen eingebauten Motor als Flautenschieber und zum sicheren Manövrieren im Hafen. Der Segler kann die Lichtmaschine auf dem Hauptmotor nutzen, um die Batteriebank zu laden, während der Motor läuft. Dies eignet sich jedoch nur bedingt, da die Hauptmaschine zum einen Lärm erzeugt und die Auslastung zum anderen durch die geringe Leistung der Lichtmaschine im Verhältnis zum Motor sehr klein ist. Dadurch entsteht ein unnötiger Verschleiß des Motors und ein hoher Kraftstoffverbrauch. Abgasemissionen sind ein weiterer wesentlicher Faktor.
 
Diese Lademethode kann der Segler z. B. mit Solar- oder Windenergie erweitern. Damit können kleinere Verbraucher wie ein Smartphone oder Kabinenlichter mit Strom versorgt werden. 
 
Wenn in besonders heißen Gebieten gesegelt wird, kommt man als Segler nicht umhin, einen Kühlschrank an Bord zu haben, um Lebensmittel und Getränke zu kühlen. Einige Segler behelfen sich, indem sie einen zusätzlichen Kompressor an die Hauptmaschine anschließen. Diese Maßnahme ist eher ein Behelf, ebenfalls mit Negativauswirkungen auf Motor, Kraftstoffverbrauch und die Lautstärke an Bord.
 

Für mehr Komfort

 
Viele Segler wünschen sich Komfort wie zu Hause, werden aber überrascht, wenn sich die Klimaanlage nach einer Stunde Betrieb abschaltet. Dann wird klar, dass die vorhandene Stromquelle nicht ausreicht. 
 
Wenn größere Verbraucher an Bord betrieben werden sollen oder längere Zeit kein Hafen angefahren wird, benötigt man Alternativen.
 
Für einen Herd mit Induktionsfeld, TV-Gerät, Heizung und Klimaanlagen muss der Segler auf eine größere Batteriebank zurückgreifen können oder sich eine andere zuverlässige Stromquelle suchen, z. B. einen Diesel-Generator.
 

Generatoren für individuellen Strombedarf

 
Der Gesamtverbrauch sollte nicht unterschätzt werden. Schon kleinere Boote verfügen über 60 verschiedene Schaltkreise. Grundsätzlich empfehlen wir, bei der Auswahl des Bordstromsystems zu prüfen, welche und wie viele Bordstromverbraucher (230 V oder 400 V) bzw. 12V oder 24V an Bord betrieben werden sollen. 
 
Die Auswahl des passenden Stromaggregats hängt von vielen Faktoren ab: 
 
• Größe der Yacht
• Anzahl der elektrischen Verbraucher
• Klimatische Bedingungen
• Zeitraum ohne Landstrom
• Lifestyle
• Nutzungsdauer (ALLER angeschlossenen Verbraucher)
 
Gerade Klimaanlagen, Kompressoren und Pumpen und deren Anlaufströme müssen besonders geprüft werden. Die Erstellung einer Energiebilanz bietet Klarheit. Daraus ergibt sich die Größe der Batteriebank und die Leistung des erforderlichen Generators.
 
Im Wesentlichen kommen zwei Arten von Generatoren zum Einsatz – der Batterielade-Generator (DC) oder der Wechselstrom-Generator (AC).
 

Der Batterielade-Generator (DC)

 
Sind nur wenige 230V Verbraucher an Bord oder werden diese nur von Zeit zu Zeit betrieben, ist der Batterielade-Generator interessant. Hierbei werden die Verbraucher über einen Wechselrichter versorgt, der die Wechselspannung erzeugt. Der Generator ist mit einem kleinen Dieselmotor angetrieben und kann die Batterie bis zu ca. 93% beladen. Er lässt sich automatisch starten, wenn die Batterie entsprechend leer ist. Somit kann sich der Segler darauf verlassen, dass er immer genügend Strom an Bord hat. Zudem ist der Schutz der Batterie vor einer Tiefentladung gewährleistet, besonders bei kontinuierlich betriebenen Geräten wie einem Kühlschrank oder einem Autopilot. Der Batterielade-Generator hat einen sehr hohen Ladestrom. Generatorlaufzeiten von ca. 40 bis 60 Minuten pro Tag reichen aus, um 24 h Strom an Bord zu haben. 
 
Wenn der Generator im Normalfall weniger als 50 % ausgenutzt wird, lohnt es sich, dieses Bordstromkonzept mit Batterielade-Generator umzusetzen.

 

Die klassische Variante - Wechselstrom-Generator (AC)

Der Wechselstrom-Generator beliefert große elektrische Verbraucher an Bord dauerhaft und direkt mit Strom. Bis in die 2000er Jahre war dieser Generator nur mit konstanter bzw. geregelter Drehzahl erhältlich. Der Stromverbrauch an Bord musste vor Anschaffung des Generators sehr genau kalkuliert werden, um das Stromaggregat optimal zu betreiben (Light Load Problematik).

 

Fischer Panda xGenerator mit konstanter, geregelter Drehzahl

Wir empfehlen einen Wechselstrom-Generator, wenn ein kontinuierlicher Leistungsbedarf und hohe Startkapazität mit stabiler Spannung erforderlich sind, z. B. bei Betrieb einer Klimaanlage oder eines Tauchkompressors.
 
Die elektrische Wicklung ist wassergekühlt, sie erzeugt eine perfekte Sinuswelle und enthält keine Dioden oder Bürsten.
 
Dieser Generator ist die optimale Lösung für preisbewusste Interessenten. Zudem ist er sehr zuverlässig und auch für den Einsatz in Gebieten mit hohen Umgebungstemperaturen sehr gut geeignet. 
 
Die neueste Version ist mit einer leistungsstarken und zugleich kundenfreundlichen Generatorsteuerung „xControl“ ausgestattet. Sie besteht aus drei Hauptkomponenten, welche durch Schnellsteckverbindungen gekoppelt sind: das digitale Panel, eine Übergabebox am Generator und die eigentliche Steuerungseinheit. Durch intelligente Kommunikation dieser drei Systembauteile wird der zuverlässige Betrieb des Generators sichergestellt.
 
Der Bediener kann zwischen mehreren Sprachen am Fernbedienpanel wählen und erhält zu jeder Zeit aktuelle Statusinformationen des Generators. Durch ein optionales Kommunikationsinterface können diese Meldungen mittels SAE J1939 Protokoll auch leicht an ein anderes Informationssystem der Yacht übertragen werden.
Im Falle eines Fehlers oder einer Wartung können im Servicemenü weitere Einstellungen vorgenommen werden. Sowohl das Fernbedienpanel als auch alle anderen Peripheriegeräte wie Kraftstoffpumpe, Not-Aus-Schalter, zusätzliche Pumpen oder Schalter und weitere Fernbedienpanele können sehr leicht an den Generator angeschlossen werden.
 

Fischer Panda Inverter-Generator mit variabler Drehzahl
Niedriger Kraftstoffverbrauch - hoher Wirkungsgrad

 
Dank eines modernen Diesel-Motors mit variabler Drehzahl ist dieser Generator die optimale Lösung bei unterschiedlich hohem Strombedarf an Bord. 
 
Ist der Energiebedarf variabel, bietet ein Inverter-Generator gerade dann gegenüber dem herkömmlichen Generator mit fester Drehzahl bemerkenswerte Kraftstoffeinsparungen. Über den Inverter wird die elektrische Last mit einer konstanten Ausgangsspannung versorgt; die Drehzahl des Diesel-Motors kann je nach Bedarf der eingeschalteten Verbraucher reguliert werden. Dadurch läuft der Motor immer im optimalen Leistungsbereich und braucht zudem weniger Kraftstoff. Über eine variable Serviceintervallanzeige wird die Wartung wie im Automobilbereich variabel vorgegeben. Somit ergibt sich auch ein Kostenvorteil.
 
In einem Test mit einem Marine-Generator Panda 60i PMS (Nennleistung: 48 kW) wurde gegenüber einem gleichwertigen Generator mit fester Drehzahl bei 20 % der Nennlast eine Kraftstoffeinsparung von 30 % gemessen. Selbst bei einem Strombedarf von 30 kW, welcher 62,5 % der Nennleistung ausmacht, lag die Kraftstoffersparnis bei 10 %. 
 
Mit seiner innovativen und umweltfreundlichen Inverter-Technologie bietet der Inverter-Generator eine sehr gute Spannungs- und Frequenzstabilität. Damit eignet er sich besonders gut für empfindliche Elektronik.
 
Die Light Load-Problematik ergibt sich bei der variablen Drehzahltechnologie nicht. Bei Generatoren mit fester Drehzahl ist insbesondere ab einer Leistung von 50 kW in vielen Fällen eine Grundlast erforderlich. Wenn der Strombedarf zu gering ist, muss eine Last (Dummy Load) zugeschaltet werden. Das ist bei den Inverter-Generatoren nicht nötig.
 
Fischer Panda Inverter-Generatoren mit variabler Drehzahl decken derzeit einen Leistungsbereich von 4 kW bis 48 kW ab.
 
 
 
 

Parallel- und Mehrfachschaltungen von Fischer Panda Generatoren

 
Die Parallel- oder Mehrfachschaltung eignet sich besonders für Mehrrumpfboote, da damit eine optimale Gewichtsverteilung möglich ist.
 
Damit kann die Leistung an Bord z. B. verdoppelt oder von einem Generator zum anderen geschaltet werden.
 
Bei den Inverter-Generatoren ist es mithilfe spezieller Parallel-Inverter sogar möglich, mehrere Generatoren unterschiedlicher Größe zu verbinden. Somit erzielt man höchste Sicherheit und Redundanz. 
 
Bei Bedarf können drei Inverter-Generatoren geschaltet werden. Tagsüber, wenn der Bedarf sehr hoch ist, können z. B. 2 x 20 kW Generatoren und nachts ein 5 kW Generator für sehr geringen Strombedarf eingeschaltet werden. Somit ist jederzeit eine konstante Stromversorgung an Bord gewährleistet. 
 
Die Generatoren sind direkt miteinander verbunden und benötigen keinen zusätzlichen Parallel-Schaltschrank.
 

Welche Attribute muss ein moderner Generator erfüllen? 

Schallgedämmt, wassergekühlt, klein, leicht, leise

 
 

Schalldämmkapsel

 
Zum Komfort an Bord gehört auch eine möglichst geringe Lärmbelastung. Fischer Panda Generatoren werden grundsätzlich in einer GFK Schalldämmkapsel geliefert (ab einer Leistung von 30 KW in einer Edelstahl-Kapsel). Dank Wasserkühlung ist die Kapsel hermetisch geschlossen. Somit sind die Aggregate besonders leise. 
 

Wasserkühlung

 
Nur mit einem optimalen Kühlsystem wird sichergestellt, dass die Temperaturen in der Schalldämmkapsel auch bei tropischen Bedingungen im Bereich akzeptabler Werte bleiben, wenn gleichzeitig eine bestmögliche Schalldämmung verlangt wird. Bei einem hohen Salzgehalt und tropischen Temperaturen des Seewassers steigt die Gefahr, dass Metalle durch die galvanische Korrosion (Elektrolyse) angegriffen werden. Dabei kann schon ein sehr geringer Strom eine vernichtende Zersetzung bewirken. Daher verwendet Fischer Panda für alle Leistungsklassen ab 3,2 kW die getrennte Zweikreiskühlung. Motor und Generator werden mit Frischwasser gekühlt, Seewasser kommt nur mit dem Wärmetauscher in Berührung, der aus einer hochwertigen Legierung (CuNi10Fe) gefertigt wird.
 
Die Installation eines aufwendigen Kühlleitsystems (Ducting-System) ist dank Wasserkühlung ebenfalls nicht erforderlich. Die Wärme wird direkt über das Kühlwassersystem abgeleitet. Raumtemperaturen bleiben konstant, und es besteht keine Gefahr, dass andere Geräte im Maschinenraum erhitzt werden.
 
Dank Wasserkühlung und Schalldämmung kann man Generatoren besonders klein, leicht und leise konstruieren.

 

Komplettlösungen für die Stromversorgung an Bord

Der Generator spielt eine wichtige Rolle innerhalb eines Energiesystems und ist der größte Stromversorger an Bord. Ein Dauerbetrieb rund um die Uhr ist meistens nicht erforderlich - vor allem bei geringem Strombedarf oder wenn auch Strom von anderen Energiequellen wie Solar, Wind, einem Landanschluss oder einer Batteriebank bezogen werden kann.
 
Das kombinierte Energiesystem stellt sicher, dass der Generator bei niedrigen Lasten nicht verwendet wird und trägt zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei. 
 
Batterieladegeräte und Wechselrichter sind im Stromversorgungssystem ebenfalls unerlässlich, z. B. bei der Energieumwandlung. Sie bestimmen, welche Energiequellen für die Versorgung welcher Verbraucher geeignet sind oder wie schnell ihre Stromquellen wieder aufgeladen werden können.
 
Der moderne Wechselrichter nimmt im kompletten Energiesystem eine zentrale Rolle ein. Die neuesten "Kombi-Wechselrichter" bieten viele zusätzliche Funktionen. Sie vereinen Wechselrichter und Ladegerät in einer Einheit. Sie bilden eine Power Management Funktion, indem sie Strom aus Generator, Batterie und Landstrom nach Bedarf kombinieren.
 
 


Hybrid Power-System bestehend aus DC Batterielade-Generator mit Wechselrichter

 
Das System verwendet einen leistungsstarken DC-Batterieladegenerator, um die Batteriebank aufzuladen. Der Generator erzeugt einen sehr hohen Ladestrom und ist mit der Variante bestehend aus Hauptmaschine und Lichtmaschine nicht zu vergleichen. Ein DC-AC-Wechselrichter versorgt kleinere AC-Verbraucher, indem er Energie aus der Batteriebank umwandelt. Größere Verbraucher können auch kurzfristig versorgt werden, wenn die Kapazität das zulässt.
 
Der Generator muss in der Regel nur zwei- bis dreimal täglich für eine halbe Stunde laufen, um die Batterien aufzuladen.
 
Das System ist so ausgelegt, dass die Batterien, wie gewöhnlich, auch über Landstromanschluss geladen werden können. 
 
Es ist auch möglich, einen zu schwachen Landstromanschluss mit Strom aus der Batteriebank zu kombinieren, sodass die Sicherung nicht auslöst. Das kann passieren, wenn man mit einem 16 A Anschlusswert im Hafen auf einen 10 A Anschluss trifft.
 
 

AC Generator mit Kombi-Wechselrichter

 
In dem System bestehend aus AC-Generator und Kombi-Wechselrichter übernimmt der Generator die kontinuierliche Stromversorgung für die größten Verbraucher, z. B. für die Klimaanlage oder den Tauchkompressor. 
 
Wird nur wenig Strom benötigt oder müssen nur „kleine“ DC-Verbraucher versorgt werden, kann der Wechselrichter diese mit Strom aus der Batteriebank versorgen. Wenn überschüssiger Strom vom Generator vorhanden ist, kann dieser dank Kombi-Wechselrichter zum Laden der Batteriebank genutzt werden.
 
Somit wird der Generator stets optimal ausgelastet.
 
Der Kombi-Wechselrichter kann im Hafen den Landstrom und unterwegs den Generator mit der Batteriebank kombinieren, um zusätzlich Energie (Anlaufstrom) zu liefern.
 
Es kann zwischen Wechselstrom-Generator und Landstrom umgeschaltet werden, entweder manuell oder mit einem Transferschalter.
 

Stromversorgung für ein elektrisches Antriebssystem an Bord 

 
Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein sind für Segler wichtige Aspekte geworden, insbesondere wenn auf Gewässern der Einsatz eines Verbrennungsmotors nicht erlaubt ist.
 
Bevor der Segler seine Hauptmaschine über Bord wirft, sollte er überlegen, wie unterwegs die Batteriebank ohne Generator aufgeladen wird.
 
Ohne Elektroantrieb wird während einer Flaute die Hauptmaschine benutzt, um die Batterien zu laden. 
 
Ist ein Elektroantrieb vorhanden, kann dieser während des Segelns als Generator betrieben werden und die Batteriebank aufladen. Voraussetzung dafür ist ein feststehender Propeller. Der Propeller dreht sich und erzeugt so Strom. Dies funktioniert aber nur, wenn mit einer Mindestgeschwindigkeit (6 – 7 kn) gesegelt wird. Die Batterie kann dabei mit ca.10 % der tatsächlichen Leistung des Elektromotors geladen werden.
 
Um die Batterie effizient zu laden, sollte ein Generator in das Antriebssystem integriert werden, wenn man sich auf längeren Segeltörns befindet und kein Landstromanschluss zur Verfügung steht.
 

Wo liegt der Schwerpunkt?

Ein hybrides Antriebssystem kombiniert ein einziges elektrisches System, das sowohl den Antrieb als auch die elektrischen Verbraucher an Bord mit Strom versorgen kann. Die Batteriebank und der Generator werden zur zentralen Stromquelle für BEIDE Systeme.
 
Wenn der Fokus darauf liegt, elektrische Geräte an Bord zu versorgen, ist im Allgemeinen ein AC Generator die bessere Lösung.
 
Wenn der Fokus auf dem Fahren liegt, empfiehlt sich ein DC-Batterielade-Generator. Bei langsamer Bootsgeschwindigkeit kann der übrige Strom für die Elektrogeräte an Bord verwendet werden. Wird kein Strom für die anderen Verbraucher an Bord benötigt, steht der Generator ausschließlich für das Laden der Batteriebank zur Verfügung (Range Extender). 
 
Beide Generator-Typen haben den Vorteil, dass auch elektrisch gekocht werden kann, sodass ein Gaskocher nicht mehr benötigt wird.
 
 
Wenn der Segler nicht auf die Hauptmaschine verzichten kann, besteht die Möglichkeit, das elektrische Antriebssystem parallel zu installieren. Wenn die Hauptmaschine läuft, kann der Parallelantrieb mit der Funktion „REGENERATION“ die Batteriebank laden. Gleichzeitig kann beim Manövrieren im Hafen oder zum langsamen Cruisen der Elektroantrieb verwendet werden.
 
Bei der Anschaffung eines kompletten Systems für Bordstrom und Antrieb sollte der Segler auf einen Lieferanten zurückgreifen, der alle Hauptkomponenten aufeinander abstimmt und „aus einer Hand“ liefern kann.
 
 

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