Blauwasser-Beratung
Technik



   


Wilhelm Greiff


Gerne berate ich Sie bei der Planung und Konzeption Ihrer Bordelektrik.

Sie erreichen mich unter Telefon: 06771 94934.

Damit Sie nachvollziehen können, wie ich als Elektrotechniker, der nach den eigenen Blauwasserfahrten nur zu gerne sein Wissen mit anderen Fahrtenseglern teilt, das Energiemanagement an Bord angehe, empfehle ich Ihnen zunächst die Lektüre des nachfolgenden Artikels, den ich vor einiger Zeit geschrieben habe.

 



Energiemanagement an Bord
Sobald wir den fünften Festmacher, den Landanschluss, eingeholt haben, stellt sich die Frage, wie wir den Energiebedarf an Bord unserer Yacht nun decken können. Bei den üblichen Wochenendtörns ist das kein großes Problem. Während des Segelns wird ab und zu motort, um die Batterien so gut es geht wieder aufzuladen. Und am Ende eines Segeltages wartet die Marina oder der Yachthafen mit dem Landanschluss, wo die Batterien dann wieder vollständig geladen werden können.
Wer jedoch auf große Fahrt gehen will, muss in dieser Hinsicht umdenken. Denn für die meisten Skipper ist es der jährliche große Urlaubstörn, bei dem es gilt, 2-3 Wochen lang die nötige Energie für den Bordbedarf beizubringen. Ab und zu, mehr nach Gefühl, den Motor laufen zu lassen, reicht da nicht aus, um über die Runden zu kommen. Die Stromversorgung an Bord muss systematisch angegangen werden.

Um Systematik in die Stromversorgung zu bringen, muss zunächst einmal der Energiebedarf genauer bestimmt werden. Dazu betrachten wir den Stromverbrauch an Bord einer Segelyacht von ca. 10-12 Metern Länge mit einer Familiencrew von 4 Personen, die wohl das Gros der Boote ausmachen. Die Stromversorgung soll ein 12-V-System sein.

Die Ausrüstung

- Navigationsgeräte
Den Strom für die Navigationsgeräte einer Fahrtenyacht sicherzustellen, ist wohl die erste Aufgabe bei der Planung. Ein Navigationscomputer ist inzwischen beinahe Standard auf unseren Schiffen. Der Stromverbrauch der gesamten Navigationsausrüstung einschließlich Laptop beträgt etwa 5A. Dieser Verbrauch umfasst GPS, UKW, Radar, etc. Wenn Sie sparsam sein wollen oder müssen, kann man einfach Teile der Ausrüstung hin und wieder abschalten. Dies kann den Verbrauch auf 2A verringern. Wer seinen Standort ständig auf dem Bildschirm sehen muss, sollte die elektronische Seekarte besser auf einem eigenen Kartenplotter abbilden lassen. Solche Geräte benötigen nur ein 0,5 Ampere gegenüber 3 Ampere eines Laptops.

- Navigationslichter und Ankerlicht
Drei separate Positionslaternen (2 x 25 W + 1 x 10W) oder die Dreifarbenseglerlaterne (25W) sind Pflicht. Das Ankerlicht hat 10W Anschlussleistung. Wegen der verhältnismäßig langen Einschaltdauer stellen sie nicht zu vernachlässigende Verbraucher dar.

- Autopilot
Der Durchschnittsstromverbrauch liegt bei unserer angenommenen Schiffsgröße bei etwa 3A, wenn wir davon ausgehen, dass bei dieser Crewstärke ab und an noch mit der Hand gesteuert wird.

- Radio bzw. Stereoanlage
Verbrauch 2A.

- Innenbeleuchtung
Mehrere Leuchten und weniger sparsamer Gebrauch als bei kleineren Schiffen. Wir setzen dafür 20Ah pro 24-Stundenperiode an.

- Kühlschrank
Wir nehmen einen 50W-Kompressor an. Um den Verbrauch gering zu halten, wird der Isolierung viel Aufmerksamkeit gewidmet und für gute Wärmeabfuhr des Kondensators gesorgt. Beides zusammen kann den Arbeitszyklus des Kühlschrankkompressors um 25% reduzieren.

- Weitere
Wir nehmen hohen Pumpeneinsatz an (z.B. für Abwaschen und Duschen) und arbeiten mit 10Ah.



Eine einfache Faustformel zur Berechnung der Batteriegröße lautet: Tagesverbrauch x 2 = erforderliche Batteriekapazität. Dabei berücksichtigen wir die Tatsache, dass wir unterwegs mithilfe der bordeigenen Energiequellen selten mehr als 80% Ladezustand erreichen. Jeder kennt das Verhalten von Batterien: Sie nehmen bei Erreichen einer bestimmten, für sie nicht schädlichen Spannung nur noch widerwillig Strom auf. Viele Skipper stellen danach die Ladung ein. Wenn wir den Batterieherstellern folgen, sollten wir, um eine lange Lebensdauer der Batterien zu erreichen, sie nicht zu oft völlig entladen. Darüber hinaus dient es auch der Sicherheit, wenn eine bestimmte Restkapazität noch zur Verfügung steht, um bei Ausfall des Hauptenergieerzeugers, des Motors, die wirklich wichtigen Verbraucher wie die Navigationsgeräte bis zum Erreichen eines sicheren Hafens betreiben zu können.

Wir entnehmen also der Batterie täglich ca. 160 Ah. Diese Energie müssen wir an Bord erzeugen und der Batterie möglichst wieder zuführen, wenn wir sie nicht zu tief entladen wollen.

Wie kommen wir zu einer ausgeglichenen Energiebilanz?

Stromerzeugung mit der Hauptmaschine


Eine Hauptmaschine für unsere Yacht hat gewöhnlich eine 14V 60A Lichtmaschine eingebaut. Dies bedeutet, dass die Lichtmaschine maximal 60A bei 6000 Umdrehungen liefert. Angenommen, das Verhältnis des Durchmessers zwischen Maschinenriemenscheibe und Lichtmaschinenriemenscheibe ist 2:1, dann müsste die Hauptmaschine mit 3000 Umdrehungen laufen, um 60A Ladestrom zu erreichen. Aus gutem Grund tut das in der Praxis niemand, nicht nur aufgrund des großen Lärms. Zur Stromerzeugung läuft die Maschine normalerweise mit 1000 bis 1500 Umdrehungen. Der Ladestrom beträgt dann 40% bis 80% der angegebenen Werte, d.h. 30 bis 50A. Das bedeutet mindestens 3 Stunden tägliche Motorlaufzeit, um eine Batterieladung von wieder 80% Prozent zu erreichen: kein so begeisternder Vorschlag!

Verbesserungsvorschlag

Sie können eine zweite oder eine größere Lichtmaschine einbauen.
Ersteres hat folgenden Vorteil:
Durch den Einbau einer zweiten, gleich großen Lichtmaschine können Sie die Motorlaufzeit auf 1,5 Stunden täglich herabsenken und Sie haben bei Ausfall einer Lichtmaschine ein Back-Up-System. Des weiteren sehen nahezu alle Motorhersteller (z.B. VOLVO) Einbausätze einschließlich des benötigten Kabelsatzes vor, so dass bei einem Defekt die jeweilige Vertragswerkstatt nicht erst über den Anschluss einer ihr unbekannten Lichtmaschine rätseln muss. Darüber hinaus ist die thermische Belastung von 2 Lichtmaschinen, die sich die Arbeit teilen, wesentlich geringer als die einer so genannten Hochleistungslichtmaschine. Wie schon oben ausgeführt, erreichen wir nicht immer die Drehzahl, die auch für eine optimale Durchlüftung der Lichtmaschine sorgt.

Ist Ihnen die Motorlaufzeit immer noch zu lang oder haben Sie nicht die Möglichkeit, eine zweite Lichtmaschine einzubauen, stellt sich für Sie die Frage, was von alternativen Energiequellen erwartet werden kann.

Alternative Energiequellen

Solarpanels


Vorausgesetzt wir haben den Platz für die Panels an Deck, sind Solarpanels sicherlich die nervenschonendste Art der Energieeerzeugung. Wiederum eine Faustformel:
Leistung des Panels geteilt durch zwei ergibt seine pro Tag gelieferten Amperestunden. Ein 50-W-Panel liefert also maximal um die 25 Ah pro Tag. Das trifft sicherlich für die Sommermonate im Mittelmeer zu. Eigner, die im Norden segeln, können sich damit trösten, dass die Sonne dort länger scheint. Wichtig ist, die Solarmodule möglichst senkrecht zur Sonne zu montieren. Vielen, die ein 50-W-Panel (1000 x 400 mm) an Bord nicht platzieren können, helfen vielleicht zwei 25-W-Panels mit für sie günstigeren Abmessungen.

Windgenerator

Ein Windrad mit einem Rotordurchmesser von 1 Meter - das, was gerade noch sinnvoll auf unserer Yacht zu installieren ist - liefert bei einer Windgeschwindigkeit von 10 Knoten etwa 25W (2A bei einer 12V Batterie). Ein Beitrag von 40 bis 80Ah in 24 Stunden liegt sicherlich im Bereich des Möglichen. Zu berücksichtigen ist, dass bei einer Yacht in Fahrt nur der scheinbare Wind auf das Windrad einwirkt, was bei achterlichen Kursen oftmals die Stromerzeugung völlig zum Erliegen bringt. Andererseits können auch missliebige Nachbarn im Päckchen die Energiebilanz empfindlich durcheinanderbringen, wenn sie mit dem Bootshaken in der Hand darum bitten, die Ursache des Lärms abzustellen.

Bei unserem angenommenen Stromverbrauch an Bord können Solarzellen und ein Windrad einen beachtlichen Beitrag zur Stromversorgung liefern und die Laufzeit der Maschine drastisch reduzieren helfen. Sogar auf etwas größeren Yachten sind Solarzellen und/oder ein Windrad sinnvoll zum Wiederaufladen der Batterien einsetzbar.

Wellengenerator

Unter Segel kann extra Strom erzeugt werden, indem man einen Wellengenerator (Nachteil: hoher Wasserwiderstand und möglicher Verschleiß an Welle und Getriebe) einsetzt, oder indem man einen kleinen Wassergenerator benutzt, der am Heck montiert wird. Dies ermöglicht die Erzeugung von etwa 12W, oder 1A pro Knoten Geschwindigkeit durch Wasser, d.h. 40 bis 100Ah für eine 12V Batterie in 24 Stunden. Neben der Verringerung der Geschwindigkeit ist natürlich dabei auch die Lärmbelästigung zu berücksichtigen.

Schleppgenerator

Der Schleppgenerator ist eigentlich eine faszinierende Idee zur Energieerzeugung auf großer Fahrt, denn die oben schon erwähnte Faustregel sagt: Pro Knoten Fahrt = 1 Ampere Strom. Wäre da nicht das umständliche Ein - und Ausbringen der Leine, sähe man ihn sicherlich häufiger auf Fahrtenyachten. Es ist besonders dann ärgerlich, wenn wir aufgrund zunehmenden Windes richtig schön Fahrt machen und Ruder und Segel unsere ganze Aufmerksamkeit erfordern. Den Propeller dann einzuholen, weil er aus dem Wasser springt, ist ähnlich mühsam, wie eine Pütz an einer 30 Meter langen Leine ins Cockpit zu ziehen. Darüber hinaus verursacht der Propeller des Schleppgenerators eine Fahrtminderung von mindestens 1/2 Knoten. Bei einer Atlantiküberquerung macht das bei einer Reisedauer von 20 Tagen einen ganzen Tag aus, den man früher in St. Lucia beim Planter's Punch verbringen könnte.

Zusammenfassung

Solarzellen (1 m2), ein Windrad (1 Meter Durchmesser) und, wenn man die Nachteile in Kauf nimmt, ein Schleppgenerator (sagen wir 60W bei 5 Knoten Geschwindigkeit durchs Wasser) liefern zusammen beinahe unseren Verbrauch von ca. 160 Ah pro Tag. Reicht der Beitrag dieser Stromquellen aufgrund der Wetterbedingungen nicht aus, kann die Maschinenlaufzeit auf eine sehr akzeptable Zeit von vielleicht 1 Stunde pro 24-Stundenperiode unter Segel begrenzt werden (bei der sparsamen Navigationsausrüstungsvariante).

Was auch immer Sie für die Verbesserung Ihrer Energiebilanz auf See vorsehen, es gibt ein paar grundsätzliche Tipps:

Top-Tipps für längere Törns

1. Starten Sie immer mit einer vollen Batterie. Beginnen Sie bereits am Abreisetag mit dem Nachladen der Batterien, selbst wenn Sie ihnen bis dahin nur wenig Energie entnommen haben.

2. Werfen Sie den Motor zum Aufladen der Batterien immer bei Einbrechen der Dunkelheit an. Das ist der Zeitpunkt, wo an Bord am meisten Energie verbraucht wird durch Kochen und anschließendes gemeinsames Abendessen, Anschalten der Leuchten, ggf. Segelwechsel, Festlegen der Taktik für die Nacht etc. Lassen Sie ihn mindestens so lange laufen, wie die vielen Verbraucher angeschaltet sind.

3. Ist eine weitere Motorlaufzeit nötig, so sehen Sie diese beim Wachwechsel in der Nacht vor. Durch die Unruhe im Schiff sind sowieso alle Crewmitglieder wach, die abgehende Crew ist so müde, dass sie durch das Motorgeräusch nicht weiter gestört wird, und die aufziehende Crew ist zunächst noch mit Kaffee- oder Teekochen und Arbeiten in der Seekarte beschäftigt.

4. Füllen Sie den Kühlschrank immer so voll wie möglich. Damit dieser die Energiebilanz nicht unnötig belastet, nutzen wir nachts die im allgemeinen niedrigen Außentemperaturen und schalten ihn ab. Zweckmäßig ist es, den Thermostaten des Kühlschranks bei Beginn der Motorlaufzeit auf maximale Kühlung zu stellen. Die Überlegung ist die, dass wir das Kühlgut bei gefülltem Kühlschrank, den wir gegebenenfalls vorher mit Wasserflaschen auffüllen, etwas stärker als gewünscht herunterkühlen und diesen nun kalten Inhalt als zusätzlichen Energiespeicher nutzen. Dieser so geschaffene Kältevorrat wird langsam während der Nacht abgebaut, wobei die Temperatur des Kühlgutes vielleicht etwas über den normalen Wert ansteigen kann. Sobald die Navigationslichter ausgeschaltet werden dürfen, kann am Morgen der Kühlschrank wieder eingeschaltet werden.



112 Seiten, 51 Farbbilder, 45 Zeichnungen
ISBN 3-613-50378-6
€ 12,90
vergriffen, nur noch antiquarisch erhältlich
 

90 Seiten
ISBN 3-613-50255-0

vergriffen, nur noch antiquarisch erhältlich

 
 
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