Fischer Panda Elektroantriebe für Segelyachten

Datum:2021-03-23

Die Entwicklung alternativer Antriebe für Boote und Yachten geht seit Jahren zügig voran. So ist auch das Thema E-Mobiliät auf dem Wasser nicht mehr wegzudenken und gerade unter dem Aspekt Umweltschutz aktueller denn je. Mehr und mehr Boote werden mit elektrischen Antrieben ausgerüstet.

Für den perfekten Segeltörn hat der Segler verschiedene Ansprüche an sein elektrisches Antriebssystem, die die modernen Systeme heutzutage erfüllen:

  • Leise segeln
  • Sicherheit an Bord
  • Keine Emissionen
  • Maximale Effizienz
  • Exzellente Manövrierfähigkeit
  • Hohe Reichweite
  • Kurze Batterie-Ladezeiten
  • Einfache Installation „Plug-and-Play“
  • Wenig und leichte Wartung
  • Langlebigkeit
  • Flexibilität (Strom an Bord und im Hafen)
  • Möglichkeit der Rekuperation beim Segeln

Was ist beim Kauf eines Elektroantriebs zu beachten? Bevor Sie Ihre Yacht mit einem Antriebssystem auszurüsten, sollten Sie Ihre Anforderungen und Wünsche klar definieren, damit die richtige Leistung für Ihren Antrieb ermittelt werden kann:

  • Rumpfform, Länge und Gesamtgewicht sowie Verdrängung Ihrer Yacht.
    Je schwerer Ihre Yacht, desto mehr Leistung wird benötigt.

  • Fahrgebiet: auch Strömungsgewässer und offshore bei starkem Wellengang?

  • Verdränger oder Gleiter?
    Zum Erreichen der Gleitphase wird eine deutlich höhere Motorleistung benötigt.

  • Wie soll der Elektromotor eingesetzt werden?
    Als Hauptantrieb oder als Nebenantrieb für die Hauptmaschine?

  • Welche Leistung benötige ich?
    Als Faustregel kann man sich merken:
    Für Binnengewässer ohne Strömung sind 1 kW pro Tonne Verdrängung ausreichend.
    Für das Fahren auf Strömungsgewässern und auf offener See sollten 2,5 kW pro Tonne Verdrängung installiert werden. Dabei ist die mechanische Leistung an der Welle entscheidend.

  • Wie ermittle ich den passenden Propeller?
    Der Propeller ist die Schlüsselkomponente des gesamten Antriebssystems. Die richtige Propellerwahl ist entscheidend für die Manövrierbarkeit und die Maximalgeschwindigkeit der Yacht. Wenn alle nötigen Boots- und Antriebsdaten bekannt sind, sollten Sie vom Fachmann daraus den optimalen Propeller für Ihre entsprechende Konfiguration und Ihre Yacht berechnen lassen. Ausschlaggebend sind die Rumpfform und die Verdrängung der Yacht.

    Der Propeller kann zur "Achillesferse" des Antriebssystems werden. Daher gilt es, bei der Auswahl des Propellers Fehler zu vermeiden, die Ihren Antrieb ausbremsen könnten.

Spare ich mit einem Elektromotor Platz und Gewicht?

Wer sich durch den Einbau eines E-Antriebs erhofft, Gewicht zu sparen, wird enttäuscht, da die Gewichtseinsparung aufgrund des leichten Elektromotors in der Regel durch das Gewicht der erforderlichen Batterien kompensiert wird.

Dank der Flexibilität beim Einbau eines Elektroantriebs ist jedoch eine viel bessere Gewichtsverteilung und eine individuelle Aufteilung des Bauraums möglich.

Beim konventionellen Antriebssystem hingegen sind Dieselmotor, Getriebe und Schraube über die Antriebswelle miteinander gekoppelt, was mehr Platz erfordert. Der Einbauort kann nicht frei gewählt werden.

Beim Elektroantrieb von Fischer Panda wird der Motor über Kabel mit Energie versorgt, die in einer Batteriebank gespeichert bzw. zwischengespeichert ist.

Der Elektromotor ist kleiner und leichter als ein herkömmlicher Verbrennermotor, die mechanischen Teile sind mit Elektrokabeln verbunden. Damit ist das System platzsparender und flexibler.

 

Der Fischer Panda Elektroantrieb bietet viele Vorteile

Die modernen und leistungsstarken Motoren sind wesentlich leiser als Verbrennermotoren. Sie haben kein Getriebe und sind daher praktisch lautlos und verschleißarm.

Zusätzlich schonen Sie mit einem Fischer Panda Elektroantrieb die Wasserqualität in Ihrem Segelrevier. Tiere und Umwelt werden es Ihnen danken.

Die Motoren verfügen über Permanentmagnet-Technologie und haben einen Wirkungsgrad von bis zu 96%. Sie sind bürstenlos und haben ein integriertes Drucklager. Die Motoren arbeiten sensorlos. Im gesamten Drehzahlbereich haben die Motoren das max. Drehmoment, wodurch das Manövrieren im Hafen zum Kinderspiel wird.

Die Bedienung des Elektroantriebs ist einfach. Der Motor wird per Knopfdruck gestartet. Mit einer stufenlosen Leistungssteuerung lässt sich die Bootsgeschwindigkeit leicht regulieren. Zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahren kann ohne Schalten gewechselt werden.

100 % elektrisch fahren mit Fischer Panda

Mit dem reinen Batteriesystem fahren Sie nahezu lautlos und können Natur und Ruhe genießen. Wenn Sie klimaneutral unterwegs sein möchten oder auf Gewässern segeln, auf denen Boote mit Verbrennungsmotoren nicht zugelassen sind, ist dieses System das richtige

Gespeichert wird die Energie in besonders leistungsstarken Batteriebänken. Die gängigsten Batterien, die zum Einsatz kommen, sind AGM oder Lithium-(Eisen-Phosphat)-Batterien. Generell wird die Batterie an der Anlegestelle im Hafen mit Landstrom aufgeladen.

Während des Segelns wird die verbrauchte Energie wieder aufgefüllt. Voraussetzung dafür ist ein feststehender Propeller. Der Propeller dreht sich und erzeugt so Strom. Dies funktioniert aber nur, wenn mit einer Mindestgeschwindigkeit gesegelt wird. Die Batterie kann dabei mit ca. 10 % der tatsächlichen Leistung des Elektromotors geladen werden.

Weitere alternative Methoden der Energiegewinnung für das Wiederaufladen der Batterien sind Solarzellen oder Windkraft. Bitte bedenken Sie, dass dann zusätzlich passende Wechselrichter oder Laderegler zum Einsatz kommen müssen.

Der moderne E-Antrieb von Fischer Panda kann auf Einrumpf- und Mehrrumpfyachten mit einem oder zwei Antriebsmotoren installiert werden. Er besteht im Wesentlichen aus folgenden Komponenten:

  • Elektrischer Antriebsmotor (Schaft-, Pod- oder Parallel-Antrieb)
  • Motorcontroller, Sicherungen, Spannungsversorgung für Kühlung etc.
  • Batteriebank (bis 20 kW System: 48 V DC, >20 kW – 100 kW: 420 V DC)
  • Bedieneinheit inkl. Display (Überwachung, Einstellung und Steuerung aller Funktionen)
  • Fahrhebel (Einzel oder Doppel, je nach Anzahl der Antriebsmotoren)
  • Optional: Batterie-Ladegerät
  • Optional: Ein Generator zum Batterieladen und zur Bordstromversorgung

Ein klassisches 48 V Antriebssystem kann in der Regel in Yachten mit einer Verdrängung von bis zu 40 Tonnen (2 x 20 kW) eingebaut werden. Für Yachten mit einer höheren Verdrängung werden entsprechende Hochvoltsysteme im Bereich von 360 bis 420 Volt angeboten.

Hier zwei Beispiele für elektrische Antriebssysteme:

Antrieb auf einer Einrumpf-Yacht

Bei Nutzung auf See reicht für Ihre Einrumpf-Segelyacht mit einer Verdrängung von bis ca. 4 Tonnen und einer LüA von bis zu ca. 11 Metern ein 10 kW (48 V) Antriebssystem, in strömungsfreien Gewässern sogar mit einer Verdrängung bis ca. 10 Tonnen und einer LüA von bis zu ca. 14 Metern.

Zwei Antriebe auf einem Katamaran

Segeln Sie mit einem Katamaran, reichen 2 Antriebe à 10 kW bis zu einer Verdrängung von 8 Tonnen und einer LüA von bis zu ca. 14 Metern.

Elektromotoren für Segelyachten

Fischer Panda E-Motoren sind gerade in niedrigeren Drehzahlen sehr effizient und leistungsfähig.

Für eine Verdoppelung der Geschwindigkeit wird in etwa die achtfache Leistung benötigt. In der Nähe der bzw. bei der theoretischen Rumpfgeschwindigkeit führt eine weitere Erhöhung der Leistung – egal in welchem Umfang – nicht mehr zu einer Erhöhung der Bootsgeschwindigkeit.

Um Geschwindigkeit zu erreichen, wird Drehzahl benötigt, um Masse zu bewegen, benötigt man Drehmoment (Nm)! Wenn der Elektroantrieb nur als Hilfsmotor fungieren soll, benötigen Sie weniger Leistung (ca. 1 kW pro Tonne Bootsgewicht), z. B. wenn Sie mit dem Motor aus dem Hafen fahren und danach segeln möchten.

 

E-Motor-Varianten von Fischer Panda

Fischer Panda Antriebsmotoren sind mit 1200 und 600 rpm erhältlich. Antriebsmotoren mit 1200 U/min. eignen sich für kleine Propeller. Bei Elektromotoren mit 600 rpm können große Propeller eigesetzt werden. Große Propeller mit 600 rpm haben einen höheren Wirkungsgrad, also eine bessere Effizienz. Eine höhere Effizienz bedeutet einen niedrigeren Energieverbrauch, d.h. höhere Reichweite bei gleicher Batteriekapazität.

Fischer Panda liefert als Hauptantriebsarten den Schaft-Motor, der im Bootsrumpf installiert wird, und den Pod-Motor, der unter Wasser montiert wird. Als Hilfsantrieb ist der Fischer Panda Parallel-Hybrid erhältlich, der an der Hauptantriebswelle angebracht wird.

Dank ihrer robusten und professionellen Konstruktion sind die Motoren und Komponenten von Fischer Panda-Antriebssystemen perfekt für verschiedene Anwendungen von der Freizeit-Yacht bis zur kommerziellen Nutzung geeignet.

1. Fischer Panda Schaft-Motoren

Schaftmotoren werden im Boot fest im Rumpf an einer vorhandenen Propellerwelle installiert. Sie verfügen über ein doppelwandiges, wassergekühltes Aluminium-Gehäuse mit integriertem Drucklager.

Der Motor treibt die Welle an, an der der Propeller befestigt ist. Schaftmotoren können auch parallel zum Hauptmotor montiert werden.

 

1.1       Fischer Panda Dual-Motoren

Auch eine Kombination aus zwei Elektro-Motoren (z. B. 2 x 20 kW, 600 rpm / 640 Nm), die direkt mit der Antriebswelle und dem Propeller verbunden sind, ist machbar.

Diese Ausführung bietet Ihnen eine hohe Redundanz und Flexibilität. Je nach Leistungsbedarf kann ein Elektromotor zu- oder abgeschaltet werden.

Um die Redundanz innerhalb des Systems noch weiter zu erhöhen, können die Motoren je nach Bedarf von separaten Batteriebänken angetrieben werden.

Jeder Antriebsmotor ist mit zwei separaten elektrischen Wicklungen ausgeführt und verfügt jeweils über eine eigene Steuerung und einen eigenen Fahrhebel. Die Motoren sind über einen Antriebsriemen miteinander verbunden.

Mittels Wärmetauscher können die Motoren auch mit Seewasser gekühlt werden.

 

2. Fischer Panda Aziprop®Pod-Motoren

Beim Pod-Antrieb befindet sich der Motor in einem kompakten, wasserdichten Gehäuse unter dem Bootskörper. Die Pod-Motoren können wahlweise auch drehbar gelagert werden.

Die Unterwassermotoren werden aus Edelstahl gefertigt. Die 3-stufige Abdichtung bietet ein Höchstmaß an Sicherheit und einen minimalen Wartungsaufwand (für Motoren bis zu 100 kW). Der Vorteil dabei ist, dass die Unterwassermotoren keine zusätzliche Kühlung erfordern. Sie können an ein vorhandenes Ruder oder Steuersystem angebaut werden. Motor-Halterungen für unterschiedliche Rumpfformen sind erhältlich.

Die Motoren befinden sich unter Wasser. Die zusätzlichen Antriebskomponenten benötigen nur wenig Platz im Schiffsinneren.

Unterwassermotoren sind auch mit Ruder-/ Propellerschutz erhältlich.

 

2.1 Saildrive-Fundament mit Fischer Panda Pod-Motoren

Ein Fischer Panda Aziprop®Pod-Motor eignet sich für die Erstausrüstung von Yachten mit Saildrive-Motorfundament. Alternativ kann eine existierende Diesel-Saildrive Kombination durch einen Elektromotor ersetzt werden, was neue Möglichkeiten für die Innenplanung bietet.

Nur die Batteriebank und die Motorsteuerung werden im Rumpf eingebaut. Der Pod-Motor wird durch das umgebende Wasser gekühlt. Die elektrischen Verbindungen zur Motor-Wicklung führen durch das Mittelrohr des Antriebs.

Durch den Direktantrieb (kein Getriebe) werden Geräusche und Vibration minimiert. Der Wartungsaufwand ist gering. Über Dieselgeruch oder das Ansammeln von Diesel oder Öl in der Bilge müssen Sie sich keine Sorgen mehr machen.

3. Alternative: Fischer Panda Parallel-Hybrid-Antriebe

Für Boote mit einem herkömmlichen Antriebssystem mit Verbrennermotor / Getriebe eignet sich der Fischer Panda Parallel-Hybrid-Antrieb. Der Parallel-Hybrid ist ideal für Fahrten und Manöver vor allem bei besonders niedrigen Geschwindigkeiten.

Diese können oft in Wasserschutzgebieten eingesetzt werden, wo der Einsatz von Verbrennermotoren nicht erlaubt ist.

Parallel-Hybrid-Motoren sind leicht zu installieren, kostengünstig und sehr leise. 

Der Antriebsmotor wird parallel zu der bereits existierenden Antriebswelle angebracht. Es sind keine weiteren Veränderungen am Antriebsstrang notwendig.

Durch Einsatz von Permanent Magnet-Motoren ist jeder Motor als Generator/Alternator einsetzbar beim Fahren unter Dieselmotor.

Eine externe Lichtmaschine kann den gesamten Drehzahlbereich für das Aufladen der Batterie nutzen (auch im Stand).

Bei abgeschaltetem Dieselmotor kann das Boot oder das Schiff dann nur mit dem Elektromotor gefahren werden.

Ein klassisches Beispiel für dieses System ist ein 100 PS Diesel mit einem 10 oder 20 kW Parallel-Hybrid. Beim „Parallel-Hybrid-Antrieb“ wird der Elektromotor mit der Antriebswelle des Diesel-Antriebsmotors parallel geschaltet.

Der Propeller wird generell für den Diesel-Motor berechnet und ist damit zu groß für den Elektromotor. Da die Leistungen von Dieselmotor und Elektromotor in der Regel sehr unterschiedlich sind, muss die Untersetzung (Drehzahl Welle/Propeller zum E-Motor) berechnet werden. Für die exakte Berechnung wird eine Powercurve vom Propeller benötigt.

 

Die Batteriebank

Fast alle Batterietypen können in den modernen Antriebssystemen eingesetzt werden z.B. Traktionsbatterien oder Lithium Batterien. Lithium Batterien sind langlebig, schnellladefähig, verfügen über mehr nutzbare Kapazität und sind leichter als AGM Batterien auf Blei-Basis. Für Lithium Batterien müssen Sie allerdings etwas tiefer in die Tasche greifen.

Ein Batterie-Management-System (BMS) schützt die Lithium Akkus vor Beschädigungen und lädt jede Batteriezelle individuell. Aus diesem Grund empfehlen wir immer zertifizierte Lithium-Batterien mit BMS, um sie vor Über- und Tiefentladung zu schützen.

Für kleine und mittelgroße Batteriesysteme sind auch AGM-Batterien sehr gut geeignet. Sie sind kostengünstiger, allerdings sind sie recht schwer und ihre Kapazität ist nicht vollständig nutzbar. Bleibatterien (AGM- und Gelbatterien) sollten im Winter abgeklemmt und möglichst im vollständig geladenen Zustand gelagert werden.

Ein Thema, das jeden Skipper interessiert, ist die Frage, wie lange kann ich mit meiner Batterie elektrisch fahren? Planen Sie längere Strecken, benötigen Sie natürlich mehr Energie und somit mehr Batteriekapazität. Um den maximalen Verbrauch zu ermitteln, können Sie die Leistung des Motors mit der Fahrtzeit multiplizieren. Damit wäre die Batterie 100 % entladen. Abhängig vom Batterietyp sollte allerdings bei der Bleibatterie immer eine Restkapazität von ca. 15 - 40 % verbleiben.

Die Batterieladezeiten sind von verschiedenen Faktoren abhängig, u. a von:

  • der Kapazität der Batteriebank
  • der Ladeleistung des Ladegeräts bzw. des Generators
  • bei Ladung mit Landstrom der max. Leistung, die aus dem Landanschluss entnommen werden darf

Falls bereits Batterien an Bord sind, empfehlen wir Ihnen, diese nicht in Verbindung mit dem Antriebssystem zu benutzen, da die Batteriebank für den Antrieb aus gleichen und gleich alten Batterien bestehen sollte. Die vorhandenen Service- / Starterbatterien können aber weiter für die Bordstromversorgung genutzt werden.

Warum höhere Spannung bei höherer Leistung?

Da hohe Entladeströme auch die Batterie-Lebensdauer negativ beeinflussen, sollte bei einem 10 kW Antriebssystem der maximale Entladestrom den Wert von ca. 250 A (bei 20 kW Systemen 400 A) nicht überschreiten. Daher werden leistungsfähigere Antriebssysteme (> 20 kW bis 100 kW) mit 360 V – 420 V DC betrieben.

Verbraucher wie Ankerspill und Bug-/Heckstrahlruder, die kurzzeitig sehr hohe Ströme benötigen, sollten nicht über die 48 V Antriebs-Batteriebank betrieben werden. Dafür sollte eine eigene Batteriebank und entsprechende Ladetechnik angeschafft werden.

Wichtig ist, dass sich die Batterie an einem wassergeschützten Ort befindet und die Kühlung gemäß den Herstellerangaben vorgesehen wird.

Achten Sie auch darauf, dass sich wichtige Parameter überwachen und steuern lassen, z. B. Ladezustand, Spannung, Lade- und Entladeströme, Batterietemperatur.

 

Das Batterie-Ladegerät

Bitte verwenden Sie zum Laden der Batterien ein geeignetes Ladegerät.

Über einen zusätzlichen Wechselrichter ist die Ladung mittels Landstrom oder Generator möglich. Ein Multifunktionswechselrichter verbindet Batterieladung, 230 V Bordstromversorgung und Landladung über ein Gerät. Dabei schaltet er automatisch zwischen zwei Eingangsquellen (z. B. Generator, Landstrom) um. 

Ein DC/DC Wandler liefert Energie, die zum Laden der Starterbatterien und zur Bordstromversorgung (Licht, Navigationselektronik etc.) verwendet werden kann.

 

Fischer Panda Generatoren zum Batterieladen und zur Bordstromversorgung

Um die Batterie effizient zu laden, kann ein Fischer Panda Generator in das elektrische Antriebssystem integriert werden, wenn Sie sich auf längeren Törns befinden und kein Landstromanschluss zur Verfügung steht.

Wenn Ihr Fokus auf dem Fahren liegt, empfiehlt sich ein DC-Batterielade-Generator. Bei langsamer Bootsgeschwindigkeit kann der überschüssige 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). Ein DC Generator mit der entsprechenden Spannung ist auch für viele Lithium-Batterietypen geeignet.

Wenn Ihr Fokus darauf liegt, elektrische Geräte z.B. (240 V 50 Hz) an Bord zu versorgen, ist im Allgemeinen ein AC-Generator die bessere Lösung.

 

System with Fischer Panda DC Generator

 

Beispiel: System mit Fischer Panda AGT "Hybrid Power" Batterieladegenerator und Victron MultiPlus Combi Inverter

 

System with Fischer Panda AC Generator

 

Beispiel: System mit Fischer Panda iSeries "Perfect Power" Wechselstrom-Generator und Victron Quattro Combi Inverter

 

Der Hybrid-Antrieb versorgt sowohl den Antrieb als auch die elektrischen Verbraucher an Bord mit Strom. Damit werden die Batteriebank und der Generator zur zentralen Stromquelle für beide Systeme.

Fischer Panda Generatoren befinden sich in einer schallgedämmten Kapsel, sodass Sie bei Betrieb des Generators trotzdem die Ruhe genießen können. Unsere Generatoren werden mit Kunststoff- und Metallkapseln in verschiedenen Dämmstärken ausgestattet.

Von dem Betrieb des Antriebs nur mit Generator - ohne Batteriebank - raten wir dringend ab. Die Batteriebank ist zumindest als Puffer nötig, um Lastspitzen des Propellers vom Generator fernzuhalten. Als mechanisches System kann ein Generator nicht schnell genug reagieren. Spannungseinbrüche oder Spannungsspitzen im System wären die Folge, was zum automatischen Abschalten des Systems führen kann.

 

 

Was ist günstiger? Konventionell oder elektrisch?

Wer einen Kostenvergleich 'elektrisches oder hybrides Antriebssystem' mit einem Standard-Diesel-Antrieb anstrebt, dem sei gesagt, dass ein direkter Vergleich nicht möglich ist. Durch den Doppelnutzen eines hybriden Antriebssystems (Antrieb und Bordstromversorgung) sollte nur ein Standard-Dieselantrieb plus Bordstromversorgung mit Generator mit den Kosten für ein Hybrid-Antriebssystem verglichen werden. Dabei darf nicht vergessen werden, dass fossile Brennstoffe begrenzt sind und der Benzinpreis pro Liter in Zukunft steigen wird.

Die zusätzliche Installation einer Solaranlage senkt Ihre Energiekosten. Der Strom, den diese generiert, kann direkt zum Laden der Batterien und damit für den Elektroantrieb genutzt werden. Wenn genug Platz für Solarpanele vorhanden ist (besonders auf Mehrrumpfbooten), ist es sogar möglich, den Antrieb nur mit Solarstrom zu versorgen.

 

Inbetriebnahme, Service und Wartung

Achten Sie stets auf die Kompatibilität aller Komponenten. Lassen Sie die Montage und Inbetriebnahme durch einen Fachmann ausführen. Eine fehlerhafte Installation oder Ladung mit einem nicht geeigneten Ladegerät kann zu Überhitzungen der Batterie, Störungen im System und damit zu Sicherheitsproblemen führen.

In der Regel sind die Systeme sehr wartungsarm.

Wenn ein Generator an Bord ist, kann eine einfache Dieselwartung, z.B. Ölwechsel, Ölfilterwechsel, Dieselfilter-Kontrolle und ggf. Wechsel, Keilriemenkontrolle und ggf. Austausch, Kontrolle und ggf. Wechsel des Impellers der Impellerpumpe etc. mit Hilfe des Handbuchs auch selbst durchgeführt werden.

 

Fazit

Kaufen Sie kein elektrisches Antriebssystem "von der Stange". Es bedarf etwas Vorarbeit, um die für Ihre Yacht und Ihre Bedürfnisse optimale Leistung zu ermitteln und einen passenden E-Motor mit entsprechender Batteriebank, Ladegerät und ggf. Generator zu finden. Mittels einer Bedarfsanalyse kann Fischer Panda Ihnen dabei helfen, das passende Antriebssystem zusammenstellen. Die optimale Leistung des Elektromotors kann anhand des Gewichts und der Größe Ihrer Yacht sowie des Fahrgebiets ermittelt werden. Die Batteriekapazität ergibt sich aus dem gewählten Motor und dem gewünschten Fahrprofil.

Bei Fischer Panda erhalten Sie alles aus einer Hand, von der Planung bis zur Auslegung der Antriebstechnik und des Bordstroms.

 


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  deudeu

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